嚴(yán)德斌 劉 闖 張百順

（解放軍陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031）

1 引言

艦炮火控系統(tǒng)是艦炮武器系統(tǒng)的重要組成部分，是艦炮武器系統(tǒng)實現(xiàn)自動化和智能化的關(guān)鍵［1］。它主要由目標(biāo)指示系統(tǒng)、目標(biāo)觀測跟蹤系統(tǒng)、火控計算機、顯控臺、發(fā)射控制設(shè)備及艦炮隨動系統(tǒng)等組成［2］。

艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)能力是指此種火控系統(tǒng)完成指定作戰(zhàn)任務(wù)的能力。它是火控系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用部門用來完成規(guī)劃設(shè)計，研制開發(fā)，生產(chǎn)使用各環(huán)節(jié)所要追求的總目標(biāo)，是作戰(zhàn)指揮員配置和部署艦艇的基本依據(jù)，是評價火控系統(tǒng)優(yōu)劣最重要的綜合性指標(biāo)，也是火控系統(tǒng)作戰(zhàn)對抗的動力和判斷勝負的主要依據(jù)之一［2］。

由于艦炮火控系統(tǒng)復(fù)雜，對其作戰(zhàn)能力評估是非常困難的，各種評估指標(biāo)受多方面因素的影響，評價中信息不完備，決策指標(biāo)難以量化，這些問題傳統(tǒng)的決策方法顯然無能為力，灰色層次決策和層次分析法的結(jié)合使用是解決此類問題的有力工具。

2 評估某型艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系的建立

武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力就是在特定的狀態(tài)下，系統(tǒng)完成特定作戰(zhàn)任務(wù)的能力。通過對某型艦炮火控系統(tǒng)的分析，此種火控系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)能力表征可從系統(tǒng)精度、系統(tǒng)反應(yīng)時間、系統(tǒng)工作范圍、環(huán)境條件與可靠性五個方面來衡量［3］。建立如圖1的某型艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)能力評價指標(biāo)體系。

圖1 某型艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)能力評價指標(biāo)體系圖

3 灰色層次評估方法步驟

設(shè)C代表系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的綜合評價值；U代表一級評價指標(biāo)U 組成的集合，記作U＝｛U1，U2，…，Um｝，Ui代表二級評價指標(biāo)組成的集合，記作Uij對于定量指標(biāo)可以直接評定其優(yōu)劣性，定性指標(biāo)要將之轉(zhuǎn)化成定量指標(biāo)，可通過制定評價指標(biāo)的評分等級標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)［4～5］。

表1 評分標(biāo)準(zhǔn)表

按評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)進行評價時，Ui和Uij對目標(biāo)的綜合評價值C的重要度是不同的。利用層次分析法可以確定各指標(biāo)的權(quán)重分配。

3.1 獲取評價樣本矩陣

設(shè)有k＝1，2，…，p個專家分別對所有受評對象Uij按上面的等級評分標(biāo)準(zhǔn)進行評分，所有的得分dijk組成評價樣本矩陣。

3.2 確定評價灰類

要確定評價灰類（e＝1，2，…，g）即要確定評價灰類的等級數(shù)、灰數(shù)與白化權(quán)函數(shù)，根據(jù)問題具體分析，本文采用如下的灰類和白化權(quán)函數(shù)。其中灰數(shù)表示統(tǒng)計指標(biāo)dijk對應(yīng)的等級，灰數(shù)中的數(shù)值分別表示評分可能分布的區(qū)間，中間的數(shù)值表示屬于該灰類的最佳評分值。

第一灰類“優(yōu)”（e＝1），灰數(shù)?1∈［0，8，＋∞），白化權(quán)函數(shù)為f1：

第二灰類“良”（e＝2），?2∈［0，8，16］白化權(quán)函數(shù)為f2：

第三灰類“中”（e＝3），?3∈［0，4，8］白化權(quán)函數(shù)為f3：

第四灰類“差”（e＝4），?3∈［0，2，4］白化權(quán)函數(shù)為f4：

3.3 計算灰色評價矩陣

記rije為專家就評價指標(biāo)Uij屬第e個灰類的灰色評價權(quán)，可得Ui所屬指標(biāo)認對于各個評價灰類的灰色評價矩陣。

其中：

3.4 利用層次分析法（AHP）計算指標(biāo)權(quán)重

層次分析法是一種實用的多準(zhǔn)則決策方法，它的目標(biāo)是對事物的相對重要性做出判斷，在保證合理性的條件下對判斷進行定量化，使得對所有的事物所做出的判斷都能夠得到定量的解釋［6］。利用層次分析法把目標(biāo)識別中的各準(zhǔn)則之間的重要程度關(guān)系由定性描述發(fā)展到定量描述［7］，其計算步驟如下：

1）分析目標(biāo)識別各準(zhǔn)則之間的關(guān)系，建立目標(biāo)識別的層次結(jié)構(gòu)；

2）對同一層次的各元素關(guān)于上一層次中某一準(zhǔn)則的重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣；

3）由判斷矩陣計算被比較元素對于該準(zhǔn)則的相對權(quán)重；

4）一致性判斷，分析權(quán)重選擇的合理性。

3.5 能力的灰色綜合評價

先對Ui作一級綜合評價，其結(jié)果記作Bi：

其中，Wi表示Ui中各因素的權(quán)重。

由Ui的評價結(jié)果向量可得Ui對于各評價灰類的灰色評價矩陣：

R＝（B1，B2，…，Bm）TU 的二級綜合評價結(jié)果為

其中，W 表示U的各因素的權(quán)重。評價結(jié)果向量B表示系統(tǒng)綜合狀況分類程度的描述。將B單值化可計算系統(tǒng)的能力綜合評價值C。對各灰類等級按“灰水平”賦值，可得各評價灰類的值化向量D＝（d1，d2，…，dg）［8］，于是各受評者的能力綜合評價值C：

4 某型艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)能力評估算例

選取五位專家對該型艦炮火控系統(tǒng)的指標(biāo)按照評分標(biāo)準(zhǔn)進行評分，得到的評分和利用層次分析法得到的一級指標(biāo)權(quán)重、二級指標(biāo)權(quán)重［9］。結(jié)果如表2所示。

通過專家評價獲得能力的評判矩陣為

根據(jù)AHP方法得此種艦炮火控系統(tǒng)的精度、反應(yīng)時間、工作范圍、環(huán)境條件和系統(tǒng)可靠性的權(quán)重分配為

同理，系統(tǒng)反應(yīng)時間中各因素W2、系統(tǒng)工作范圍中各因素的權(quán)重W3、系統(tǒng)環(huán)境條件中各因素的權(quán)重W4，系統(tǒng)可靠性中的相對權(quán)重分配W5，以及火控系統(tǒng)的精度、反應(yīng)時間、工作范圍、環(huán)境條件和系統(tǒng)可靠性相對權(quán)重分配W［10］，具體計算結(jié)果如表2所示。

由3.2以及3.3節(jié)中介紹的灰色綜合評價法計算所得到的精度、反應(yīng)時間、工作范圍、環(huán)境條件與可靠性的灰色評價權(quán)矩陣為

表2 專家主觀評分以及指標(biāo)權(quán)重分配表

進行多層次灰色綜合評價，得到的最后評價結(jié)果為

取優(yōu)、良、中、可和差各等級對應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)的均值作為各評價灰類等級的值化向量。從表1可見值化向量為D＝（9，8，7，6，3），由式（11）可算得評價值C＝7.5469。由評測值可見，此型艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)能力屬于“中”灰類。

5 結(jié)語

利用灰色層次理論和方法對某型艦炮火控系統(tǒng)作戰(zhàn)能力進行評估，將定性分析與定量分析相結(jié)合，以定量分析為主，科學(xué)合理，切實可行。在實際應(yīng)用中表明，該方法客觀計算評估與專家主觀評估所得結(jié)論一致，方法具有合理性與科學(xué)性的統(tǒng)一。

［1］王基組.艦炮火控系統(tǒng)原理［M］.北京：海潮出版社，1999：15－30.

［2］王海川.艦艇火控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展設(shè)想［J］.指揮控制與仿真，2007，29（1）：1－6.

［3］孫向東.武器系統(tǒng)總體效能評估［J］.系統(tǒng)工程理論與實踐，1995（1）：54－58.

［4］鄧聚龍.多維灰色規(guī)劃［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1989：45－46.

［5］鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990：20－21.

［6］劉思峰，郭天榜，等.灰色理論及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，1999：15－16.

［7］鄧海飛.基于模糊層次分析法的無人機系統(tǒng)效能評估方法［J］.航空兵器，2005（4）：40－42.

［8］郭晉媛.機載火控系統(tǒng)效能評估方法［J］.火力與指揮控制，2008（6）：67－69.

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［10］盧道華.基于MAS技術(shù)的艦載火控系統(tǒng)研究［J］.艦船電子工程，2009（4）：26－28.