段繼琨

(91404部隊(duì)91分隊(duì)　秦皇島　066001)

基于模糊評(píng)判的艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估

段繼琨

(91404部隊(duì)91分隊(duì)秦皇島066001)

摘要艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估主流的方法是層次分析法,但層次分析存在評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量受專家的個(gè)人主觀判斷影響較大。針對(duì)這個(gè)問題,在層次分析法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn),利用群決策方法對(duì)權(quán)重向量進(jìn)行了優(yōu)化,并與模糊評(píng)判集成。分析結(jié)果表明,該方法簡潔實(shí)用,計(jì)算量相對(duì)較小,提高了評(píng)估效能的準(zhǔn)確性,易于被普遍接受。

關(guān)鍵詞模糊評(píng)判; 層次分析法; 群決策; 作戰(zhàn)效能

Class NumberE86

1引言

信息化條件下的海上局部戰(zhàn)爭,水面艦艇是奪取和保持制海權(quán)的主要力量之一,水面艦艇對(duì)空防御是世界海軍面臨的三大難點(diǎn)問題之一,艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的電子對(duì)抗反導(dǎo)是重要的手段。因此,如何評(píng)估艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能是一個(gè)重要而迫切的問題。

艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能最好的評(píng)估方法是在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行評(píng)估,但在設(shè)計(jì)、論證和訓(xùn)練等過程中無法采用。目前評(píng)估常用的有ADC法、指數(shù)法、層次分析法、模糊綜合評(píng)判法、SEA法。本文采用在層次分析法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化,并將其與模糊評(píng)判進(jìn)行集成。

2評(píng)估指標(biāo)體系的建立

艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)由偵察系統(tǒng)、激光告警系統(tǒng)、有源干擾系統(tǒng)、無源干擾系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)組成,每個(gè)分系統(tǒng)由多個(gè)模塊或子系統(tǒng)構(gòu)成。其電子對(duì)抗反導(dǎo)典型作戰(zhàn)流程為:艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)偵察機(jī)全時(shí)至更,警戒雷達(dá)或預(yù)警機(jī)發(fā)現(xiàn)來襲反艦導(dǎo)彈,艦艇進(jìn)入防空部署,反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)搜索并跟蹤目標(biāo),電子戰(zhàn)系統(tǒng)告警,然后自動(dòng)或人工干擾。根據(jù)其系統(tǒng)構(gòu)成和作戰(zhàn)流程建立如下的指標(biāo)體系。

3層次分析法的改進(jìn)

層次分析法是將決策問題按總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則直至具體的方案的順序分解為不同的層次結(jié)構(gòu),然后用求解判斷矩陣特征向量的辦法,求得每一層次的各元素對(duì)上一層次某元素的優(yōu)先權(quán)重,最后再求出對(duì)總目標(biāo)的最終權(quán)重并進(jìn)行校驗(yàn)。

圖1　艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系圖

3.1構(gòu)造判斷矩陣

首先,確定一級(jí)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重,既系統(tǒng)的偵察能力(B1)、干擾能力(B2)和指揮控制能力(B3)相對(duì)于其作戰(zhàn)效能的重要程度,咨詢電子戰(zhàn)專家,采用1～9標(biāo)度法構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣。

3.2求取指標(biāo)體系的權(quán)重向量

指標(biāo)的權(quán)重向量由該層的判斷矩陣計(jì)算元素之間關(guān)于其準(zhǔn)則相對(duì)重要性權(quán)重。

BW=λmaxW

(1)

B是判斷矩陣,λmax是B的最大特征值;W是對(duì)應(yīng)的特征向量,所要找的就是判斷矩陣B的最大特征值λmax對(duì)應(yīng)的向量。對(duì)構(gòu)造的判斷矩陣需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),其計(jì)算步驟為

2) 查找相應(yīng)n的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

表1　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2　艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能權(quán)重計(jì)算表

4) 重復(fù)以上步驟可得所有指標(biāo)體系的判斷矩陣的權(quán)重向量和一致性比率。

表3　偵察能力B1權(quán)重計(jì)算表

表4　干擾能力B2權(quán)重的計(jì)算表

表5　指揮控制能力B3權(quán)重計(jì)算表

表6　雷達(dá)信號(hào)偵察能力C1權(quán)重計(jì)算表

表7　激光自動(dòng)告警能力C2權(quán)重計(jì)算表

表8　有源干擾能力C3權(quán)重計(jì)算表

表9　無源干擾能力C4權(quán)重計(jì)算表

3.3層次總排序和一致性校驗(yàn)

在計(jì)算了各級(jí)指標(biāo)的相對(duì)重要性后,即可從最上級(jí)開始,由上而下逐層計(jì)算各層次對(duì)于總目標(biāo)的合成權(quán)重,即層次總排序。如表10所示。

(2)

表11　C層權(quán)重總排序表

表12　D層權(quán)重總排序表

計(jì)算出最終權(quán)重向量后,還需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),CI和RI,可由下式計(jì)算。公式中CI和RI分別是與權(quán)重aj對(duì)應(yīng)的一致性和隨機(jī)性指標(biāo)。

(3)

(4)

根據(jù)一致性比率計(jì)算公式有:

------------------------------

所以判斷矩陣具有可接受一致性。

3.4基于群決策的權(quán)重向量優(yōu)化

層次分析法的權(quán)重向量是通過計(jì)算判斷矩陣而得到的,判斷矩陣是由某一專家對(duì)指標(biāo)的重要性兩兩比較而形成的,具有一定的主觀性,為了使權(quán)重向量的計(jì)算更加合理、科學(xué),引入群體決策概念。首先做如下假設(shè):專家具有獨(dú)立選擇的機(jī)會(huì),其行動(dòng)不受較高層的支配;二是決策成員都在已知的共同條件下決策;三是群體做出的決策必然是所有決策者都能夠接受的方案。

采用加權(quán)算術(shù)平均向量群排序法,W=(W1,W2,…,Wn)T,請(qǐng)兩個(gè)電子戰(zhàn)專家、兩個(gè)戰(zhàn)術(shù)指揮官和1個(gè)操作手分別構(gòu)造判斷矩陣:

分別對(duì)上述5個(gè)矩陣求其權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn),其均通過檢驗(yàn):

(5)

令所有0.2,代入式(5)可得最終權(quán)重向量為W=(0.2777,0.6045,0.1178),重復(fù)以上步驟可得底層所有指標(biāo)體系的權(quán)重向量:

------------------------------

------------------------------

4模糊綜合評(píng)判與層次分析法的集成

在對(duì)艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估時(shí),許多指標(biāo)難以用一個(gè)簡單的數(shù)值加以表達(dá),通常采用模糊語言給出評(píng)價(jià),如較強(qiáng)、強(qiáng),一般等。因此,利用模糊理論來對(duì)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能進(jìn)行綜合評(píng)估就顯得很重要。設(shè)影響系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的指標(biāo)有m個(gè),它們組成指標(biāo)集X={x1,x2,…,xm},所有可能出現(xiàn)的評(píng)語有n個(gè),它們組成的集合稱為評(píng)語集V={v1,v2,…,vn};然后對(duì)指標(biāo)集X中的單個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),確定該事物對(duì)評(píng)語的隸屬度,從而得出第i個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)集ri=(ri1,ri2,…,rin),它是V上的模糊集,把m個(gè)指標(biāo)作為行,得到一個(gè)總的評(píng)價(jià)矩陣。

以美軍艦載AN/SLQ-31電子戰(zhàn)系統(tǒng)為例,將指標(biāo)的評(píng)語劃分為V={較好,好,一般,弱,較弱},請(qǐng)10個(gè)專家,對(duì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),如果5個(gè)專家認(rèn)為較好,3個(gè)專家認(rèn)為好,2個(gè)專家認(rèn)為一般,則ri=(0.5,0.3,0.2,0,0),對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)集進(jìn)行評(píng)價(jià),得到評(píng)價(jià)矩陣如下:

系統(tǒng)作戰(zhàn)效能集就是指標(biāo)集的權(quán)重向量和綜合評(píng)價(jià)矩陣的廣義模糊合成運(yùn)算得到的模糊綜合評(píng)價(jià)集。

S=W°R

(6)

其中,R為評(píng)價(jià)矩陣,w為指標(biāo)集的權(quán)重向量。將W代入式(6),并選擇算子M(·,+)進(jìn)行運(yùn)算得:S=(0.02842,0.2979,0.3174,0.0748,0.0257),根據(jù)最大隸屬度原則可知其作戰(zhàn)效能為一般,這符合人們的認(rèn)知習(xí)慣。為了使評(píng)估更加直觀,可將評(píng)語進(jìn)行量化,取值如表13所示。

表13　等級(jí)量化表

則作戰(zhàn)效能E=90×0.2842+80×0.2979+70×0.3174+60×0.0748+50×0.0257=77.4。

5結(jié)語

本文在層次分析法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),引入群決策的概念,優(yōu)化了權(quán)重向量的計(jì)算,同時(shí)將模糊評(píng)判與其進(jìn)行集成,解決了評(píng)估量化的難點(diǎn)。實(shí)踐表明,該方法易于理解,便于計(jì)算,可對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行定量與定性相結(jié)合的分析與評(píng)估,能夠顯著減小人為因素對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響,較好地兼顧了系統(tǒng)各指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)總體能力的影響,為艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估提供了一種切實(shí)可行的方法。

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Operational Effectiveness Evaluation of Shipboard Electronic Warfare System Based on Fuzzy Evaluation

DUAN Jikun

(Unit 91, No. 91404 Troops of PLA, Qinhuangdao066001)

AbstractThe ship-borne EW system jamming evaluation mainly takes AHP method. But weight vectors of evaluation indicators are swayed by expert of judgment subjective. The article has seemly amended the AHP method by optimizing the vectors and integrating with fuzzy judgment. The result shows that this method is practical, convenient and easy to operate. It can enhance the exact of evaluation and it is easy to be accepted widely.

Key Wordsfuzzy judgment, AHP, group decision, jamming evaluation

收稿日期:2015年12月2日,修回日期:2016年1月23日

作者簡介:段繼琨,男,碩士研究生,工程師,研究方向:電子工程。

中圖分類號(hào)E86

DOI:10.3969/j.issn.1672-9722.2016.06.019