(91851部隊(duì) 葫蘆島 125001)

基于模糊綜合評(píng)判的單艦防空能力評(píng)估*

王天輝付京來劉宗杰

(91851部隊(duì) 葫蘆島 125001)

從構(gòu)成單艦防空能力的要素出發(fā),構(gòu)建了單艦防空能力評(píng)估指標(biāo)體系。采用層次分析法和專家組決策法相結(jié)合的方法對(duì)影響單艦防空能力的各因素權(quán)重進(jìn)行計(jì)算,并利用模糊綜合評(píng)判法對(duì)單艦的防空能力進(jìn)行評(píng)估。以某驅(qū)逐艦為例,對(duì)其進(jìn)行單艦防空能力評(píng)估。結(jié)果表明,該計(jì)算模型能夠簡(jiǎn)單、快速、客觀地給出水面艦艇的單艦防空能力。

層次分析;專家決策;模糊綜合評(píng)判;單艦防空

ClassNumberTJ762.3

1 引言

在未來信息化海戰(zhàn)中,如何有效地提高艦艇的防御能力,使其免受空中武器的打擊,已經(jīng)成為各國(guó)發(fā)展艦載武器的重要方向[1]。單艦防空是指單艘水面艦艇在得不到其他火力支援的情況下,僅靠本艦的防空能力來保護(hù)自身免受敵方空襲武器打擊的一種防空作戰(zhàn)模式。

單艦防空作為編隊(duì)防空的基礎(chǔ),對(duì)其防空作戰(zhàn)能力進(jìn)行有效的評(píng)估,對(duì)于艦隊(duì)指揮員合理部署火力具有重要的參考意義。

2 單艦防空能力評(píng)估指標(biāo)體系

2.1 防空武器組成分析

為了應(yīng)對(duì)來自空中武器的威脅,水面艦艇通常配備的防空武器有:遠(yuǎn)程區(qū)域防空導(dǎo)彈、中程區(qū)域防空導(dǎo)彈、近程防空導(dǎo)彈、防空火炮、電子對(duì)抗設(shè)備等[2]。

從防空武器的防空區(qū)域來看,水面艦艇的防空武器可劃分為遠(yuǎn)程防空武器、中程防空武器及近程防空武器。

從防空武器的構(gòu)成要素來看,水面艦艇的防空武器可劃分為防空導(dǎo)彈、防空火炮及電子干擾設(shè)備[3]。

2.2 基本指標(biāo)的確定原則

單艦的防空能力需要通過指標(biāo)體系來分析和評(píng)估,設(shè)計(jì)合理的指標(biāo)體系是單艦防空能力分析中的關(guān)鍵。確定基本指標(biāo)應(yīng)遵循以下原則[4]:

1)各指標(biāo)的選擇應(yīng)具有代表性,指標(biāo)應(yīng)覆蓋單艦所有的防空武器。

2)各指標(biāo)之間要相對(duì)獨(dú)立,避免重復(fù)交叉。

3)各指標(biāo)的概念要準(zhǔn)確,能夠便于量化,以減少主觀判斷。

4)廣泛征詢專家意見,指標(biāo)應(yīng)涵蓋各種艦艇的防空能力。

2.3 指標(biāo)體系的建立

為了便于分析,本文對(duì)單艦防空能力的評(píng)估是根據(jù)防空武器的構(gòu)成要素進(jìn)行分析。根據(jù)單艦防空基本指標(biāo)的確定原則,構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系如表1所示。

表1 單艦防空作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系

3 單艦防空能力評(píng)估模型

3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

單艦防空的各因素對(duì)整個(gè)防空能力影響程度不同,本文用各指標(biāo)的權(quán)重值來表示它們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)中的重要性。各指標(biāo)權(quán)重的確立對(duì)于整個(gè)評(píng)估模型的重要性不言而喻。確定權(quán)重常用的方法有熵值法、環(huán)比評(píng)分法、層次分析法(AHP)、專家組決策法(Delphi法)等[5]。本文對(duì)指標(biāo)權(quán)重的確定采用層次分析法(AHP)和專家組決策法(Delphi法)相結(jié)合的方法。具體方法如下:

1)采用專家組決策法,讓多位專家根據(jù)兩兩指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行比較,按照九級(jí)分制評(píng)分原則對(duì)各指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行評(píng)比。

2)根據(jù)不同專家的評(píng)分意見,采用幾何平均法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行歸類處理。參與評(píng)分的專家為n位,則反映指標(biāo)i比指標(biāo)j重要的綜合值為

以單艦防空構(gòu)成因素的第一層指標(biāo)為例,采取專家打分并采取以上方法進(jìn)行處理得到其判斷矩陣A如下

(1)

3)求出判斷矩陣的最大特征根即為第一層評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,具體求解步驟如下:

(2)

得:w=[0.6687 0.2431 0.0882]

(4)計(jì)算矩陣A的最大特征根λmax,即

得,λmax=3。

3.2 判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

一致性檢驗(yàn)主要是考查一致性比例指標(biāo)C.R是否滿足要求,當(dāng)C.R<0.1時(shí),認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受[6]。此時(shí),求的特征向量w即為所求的特征向量。當(dāng)C.R≥0.1時(shí)需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行適當(dāng)修正以滿足一致性指標(biāo)。

一致性比例指標(biāo)C.R計(jì)算公式為

針對(duì)南昌某別墅，通過加裝中間換熱器的地下水源熱泵系統(tǒng)與空氣源熱泵系統(tǒng)、地埋管地源熱泵系統(tǒng)的能效比和經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以得出以下結(jié)論：

(3)

表2 平均隨即一致性指標(biāo)R.I

在判斷矩陣A中:C.R=0<0.1,滿足一致性指標(biāo)。

3.3 第二層指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

用第一層指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算方法,計(jì)算第二層指標(biāo)權(quán)重,結(jié)果如表3～表5所示。

表3 防空導(dǎo)彈各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

注:λmax=6.1038,C.R=0.016<0.1

表4 防空火炮各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

注:λmax=6.1457,C.R=0.0231<0.1

表5 電子干擾作各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

注:λmax=5.1350,C.R=0.03<0.1

4 模糊綜合評(píng)判及實(shí)例

4.1 模糊綜合評(píng)判算法

模糊綜合評(píng)判法[8]是指根據(jù)模糊問題的各個(gè)評(píng)價(jià)因素、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、自然狀態(tài)以及各因素的相對(duì)重要程度建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型。使可量化和不可量化的眾多因素得以合理化對(duì)比,實(shí)現(xiàn)人們主觀判斷的定量化。其實(shí)現(xiàn)一般步驟如下:

1)確定評(píng)語(yǔ)等級(jí)集

V=(V1,V2,…,Vm)

本文對(duì)單艦防空能力的評(píng)定采用四級(jí)評(píng)定,評(píng)語(yǔ)集V={高,較高,一般,差},對(duì)應(yīng)的評(píng)分集為{1,0.75,0.5,0.25}。

2)單因素模糊評(píng)價(jià)

對(duì)構(gòu)成各個(gè)單因素進(jìn)行模糊評(píng)價(jià),建立單因素評(píng)判的模糊矩陣R=(Rij)m×n,單因素模糊評(píng)價(jià)子集可表示為[10]

Ri={Ri1,Ri2,…,Rin}

它表示針對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),在不同評(píng)語(yǔ)級(jí)別下的隸屬度值。

3)建立單艦防空能力的評(píng)估模型

根據(jù)影響單艦防空能力的各因素組成及功效,運(yùn)用一定的權(quán)重計(jì)算方法,確定各影響因素的權(quán)重w。

4)模糊綜合評(píng)判模型

得到模糊子集R與各因素權(quán)重w后,對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,生成模糊評(píng)判向量:

B=w·R

根據(jù)模糊評(píng)判向量,采取一定的原則,確定評(píng)判對(duì)象所屬評(píng)語(yǔ)級(jí)別。本文采用最大隸屬度原則,確定其作戰(zhàn)效能。

4.2 實(shí)例分析

以某驅(qū)逐艦為例,對(duì)其單艦防空能力進(jìn)行評(píng)估。經(jīng)過查閱相關(guān)資料和相關(guān)專家對(duì)該艦的防空武器進(jìn)行打分評(píng)判,得出其二層模糊綜合評(píng)定指標(biāo)值為:

(4)

(5)

(6)

經(jīng)Bi=wi·Ri計(jì)算,并進(jìn)行歸一化處理得一層模糊綜合評(píng)定指標(biāo)值:

B1=(0.1417 0.2359 0.4131 0.3140)
B2=(0.2739 0.3802 0.2812 0.1816)
B3=(0.3060 0.4279 0.2656 0.1393)

該驅(qū)逐艦的整體防空能力模糊評(píng)判向量為

B=w·R=(0.19 0.29 0.37 0.27)

根據(jù)該艦的防空能力評(píng)判向量,依據(jù)最大隸屬度原則,該艦的防空能力為一般。

5 結(jié)語(yǔ)

水面艦艇部隊(duì)的單艦防空作戰(zhàn)能力涉及因素較多[11],給評(píng)估工作帶來一定的困難。本文利用層次分析法和專家組決策法相結(jié)合的方法對(duì)影響單艦防空能力的各因素權(quán)重進(jìn)行計(jì)算,并利用模糊綜合評(píng)判的方法,對(duì)單艦的防空能力進(jìn)行評(píng)估。該評(píng)估方法能夠簡(jiǎn)單、客觀地給出單艦的防空能力,對(duì)于艦隊(duì)指揮員合理部署火力具有重要的參考意義。

[1]韓雁飛.艦艇編隊(duì)對(duì)空防御問題研究[J].艦載武器,1998(5):23-25.

[2]趙晨光,耿奎,李為民,等.防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)目標(biāo)分配的多種算法[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2001,29(3):7-9.

[3]彭杰,王振華.空襲目標(biāo)威脅排序模型研究[J].艦船電子工程,2012,32(9):35-36.

[4]趙本鏘.水面艦艇單艦防空[J].現(xiàn)代艦船,2004,10(4):29-31.

[5]汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:112-120.

[6]王軍延,劉維國(guó),汪非.某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)效能評(píng)估方法應(yīng)用研究[J].艦船電子工程,2010,30(9):54-57.

[7]卞金露,黎放,胡濤.基于熵權(quán)多目標(biāo)決策的戰(zhàn)時(shí)物資運(yùn)輸方案優(yōu)選研究[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2004,16(1):74-79.

[8]楊倫標(biāo),高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2000.

[9]郭齊勝,郅志剛,等.裝備效能評(píng)估概論[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[10]胡道生,常健永.基于模糊綜合評(píng)判的軍事裝備維修費(fèi)績(jī)效管理評(píng)估[J].兵工自動(dòng)化,2012,31(3):35-37.

[11]肖丁,趙金超,陳勇.基于云重心理論的單艦防空作戰(zhàn)能力評(píng)估[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2011,39(5):30-34.

SingleShipAirDefenseCapabilityEvaluationBasedonFuzzyComprehensiveEvaluation

WANG Tianhui FU Jinglai LIU Zongjie

(No. 91851 Troops of PLA, Huludao 125001)

According to the content of single ship air defense capability, the evaluation index system of the single ship air defense is established. The weight of every element constructed single ship air defense is calculated by AHP method and the Delphi method. And single ship air defense capability is evaluated based on fuzzy comprehensive evaluation. Taking destroyer as an example, single ship air defense capability of the destroyer is evaluated. The result shows that the single ship air defense capability can be evaluated briefly quickly and correctly by the calculated model.

AHP, delphi, fuzzy comprehensive evaluation, single ship air defense

2013年11月11日,

:2013年12月23日

王天輝,男,碩士,助理工程師,研究方向:兵器理論與技術(shù)。

TJ762.3DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.033