秦茂森, 趙丹玲, 楊克巍

(國(guó)防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410073)

0 引 言

航母戰(zhàn)斗群早已成為美國(guó)等軍事強(qiáng)國(guó)重要的軍事打擊力量,它既是爭(zhēng)奪海上控制主權(quán)、實(shí)現(xiàn)從海上戰(zhàn)場(chǎng)迅速向陸上戰(zhàn)場(chǎng)投送作戰(zhàn)力量的多任務(wù)機(jī)動(dòng)編隊(duì),同時(shí)是保證遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)和實(shí)施近海反潛活動(dòng)的主要作戰(zhàn)兵力。其中,反潛能力是保障航母作戰(zhàn)群完成任務(wù)的重要防御能力。航母戰(zhàn)斗群是集成多種反潛兵力、武器于一身,在位于立體、大縱深、多方位對(duì)潛預(yù)警和偵察網(wǎng)絡(luò)、指揮控制網(wǎng)絡(luò)及其他兵力和兵器的支援和保障下,以各種方式實(shí)施反潛作戰(zhàn)[1]。反潛作戰(zhàn)能力是作戰(zhàn)樣式中一項(xiàng)有效實(shí)施軍事打擊與威脅的重要能力。

反潛活動(dòng)是航母戰(zhàn)斗群主動(dòng)搜索和打擊敵方潛艇力量的作戰(zhàn)活動(dòng),是基于潛艇反潛、水面艦艇反潛、航空反潛及艦機(jī)協(xié)同反潛的重要作戰(zhàn)樣式[2]。反潛活動(dòng)的打擊效能是衡量航母作戰(zhàn)群作戰(zhàn)能力的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。為有效評(píng)價(jià)反潛作戰(zhàn)效能,相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。文獻(xiàn)[3]使用概率論知識(shí)建立模型算法,編隊(duì)總的防潛效果借助被警戒艦艇的生存概率來表征;文獻(xiàn)[4]使用層次分析法分析海洋環(huán)境因子,說明了對(duì)編隊(duì)效能的影響;文獻(xiàn)[5]依據(jù)美國(guó)工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(huì)(weapon system effectiveness industry advisory committee,WSEIAC)提出的模型,分析影響航空反潛武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能指標(biāo);文獻(xiàn)[6]提出了執(zhí)行巡邏搜索和應(yīng)召搜索任務(wù)時(shí)的潛艇位置散布模型,以應(yīng)對(duì)當(dāng)前搜潛效能評(píng)估中關(guān)于潛艇位置的假設(shè)中不合理的情況;文獻(xiàn)[7]評(píng)估了在不同狀態(tài)下的對(duì)潛攻擊組織方法的效能;文獻(xiàn)[8]從認(rèn)知域和信息域的角度進(jìn)行探索性分析,評(píng)估了航空反潛網(wǎng)絡(luò)化體系對(duì)于作戰(zhàn)效能的影響;文獻(xiàn)[9]提出基于層次分析(analytic hierarchy process,AHP)法與灰色局勢(shì)決策(grey-situation decision,GSD)法相融合的多方案評(píng)價(jià)改進(jìn)方法,并在艦載反潛直升機(jī)作戰(zhàn)效能的評(píng)估中應(yīng)用;文獻(xiàn)[10]提出了基于云理論和組合賦權(quán)方法的反潛巡邏機(jī)搜潛效能評(píng)估方法;文獻(xiàn)[11]提出應(yīng)用熵權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)進(jìn)行評(píng)估的方法,建立了相應(yīng)的評(píng)估模型。

上述文獻(xiàn)中有的從敵方的生存概率角度來衡量反潛效能,有的分析了海洋環(huán)境對(duì)反潛作戰(zhàn)效能的影響,更多的是基于一種方法對(duì)反潛作戰(zhàn)某一裝備進(jìn)行作戰(zhàn)效能評(píng)估,較為詳細(xì)地闡述了反潛裝備對(duì)航母編隊(duì)反潛作戰(zhàn)活動(dòng)的能力支撐。實(shí)際上,由于武器裝備作戰(zhàn)任務(wù)不同,導(dǎo)致系統(tǒng)之間的連接方式也是多種多樣的,最終與敵方目標(biāo)交織鏈接形成從偵察到打擊的完整作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。我方各裝備單元通過多樣的物質(zhì)、能量、信息流傳遞信息,相互配合共同完成相應(yīng)作戰(zhàn)目標(biāo)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),即武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)(weapon system-of-systems combat network,WSoSCN)[12]。然而,現(xiàn)有關(guān)于反潛的研究都是基于反潛作戰(zhàn)某一裝備對(duì)敵方目標(biāo)打擊的效能評(píng)估,并沒有從作戰(zhàn)的全過程進(jìn)行分析。根據(jù)文獻(xiàn)[13]提出的觀察-確認(rèn)-決策-行動(dòng)(observe-orient-decide-act,OODA)決策循環(huán)和作戰(zhàn)環(huán)的概念,針對(duì)目標(biāo)的打擊過程是以對(duì)目標(biāo)的偵察發(fā)現(xiàn)為起點(diǎn),再由偵察裝備將信息傳遞至指控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,將決策指令信息下達(dá)至打擊裝備,對(duì)目標(biāo)進(jìn)行及時(shí)阻截,是一個(gè)從目標(biāo)發(fā)現(xiàn)到目標(biāo)打擊的完整過程。針對(duì)反潛作戰(zhàn)活動(dòng),建立裝備網(wǎng)絡(luò)模型,借助作戰(zhàn)環(huán)的思想來分析反潛作戰(zhàn)的綜合打擊效能,對(duì)作戰(zhàn)過程進(jìn)行了較為全面的評(píng)估,使得評(píng)估結(jié)果更加科學(xué)。

1 基于反潛活動(dòng)的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型

航母戰(zhàn)斗群的作戰(zhàn)編成一般根據(jù)使命任務(wù)和威脅環(huán)境確定[4]。一個(gè)同時(shí)具有較高作戰(zhàn)效能和較強(qiáng)生存能力的航母戰(zhàn)斗群需具備反艦、反潛、防空和對(duì)岸攻擊等作戰(zhàn)能力?，F(xiàn)某航母戰(zhàn)斗群執(zhí)行反潛任務(wù),是一個(gè)以1艘航母為核心的戰(zhàn)斗群(單航母戰(zhàn)斗群),配備1艘濱海戰(zhàn)斗艦,1架反潛機(jī),2架反潛直升機(jī),2艘攻擊型核潛艇,對(duì)敵方的4艘攻擊型核潛艇實(shí)施打擊。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵方潛艇,有效展開反潛活動(dòng),需布置一張由1艘無人水面航行器、1艘無人水下航行器、1艘偵察船、1艘海洋監(jiān)視船,1個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及1個(gè)海洋監(jiān)視衛(wèi)星組成的偵察網(wǎng)。偵察網(wǎng)及時(shí)偵察發(fā)現(xiàn)敵潛艇的蹤跡,并通過2個(gè)通信衛(wèi)星將敵方信息遠(yuǎn)距離傳輸至航母,航母指控打擊裝備對(duì)敵方潛艇及時(shí)打擊。航母戰(zhàn)斗群反潛戰(zhàn)兵力包括反潛機(jī)、潛艇、反潛直升機(jī)和濱海戰(zhàn)斗艦,分別部署于外、中、內(nèi)層反潛監(jiān)視區(qū)內(nèi),構(gòu)成縱深、立體、多層次的反潛防護(hù)體系[14]。反潛高級(jí)概念作戰(zhàn)圖如圖1所示。

圖1 反潛高級(jí)概念作戰(zhàn)圖Fig.1 Anti-submarine advanced concept combat map

根據(jù)參與反潛活動(dòng)的裝備及裝備之間的連接關(guān)系,結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),將參戰(zhàn)的武器裝備體系抽象為網(wǎng)絡(luò)模型。武器裝備體系(weapon system-of-systems,WSoS)功能作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)可表示為G=(V,E),其中V為功能作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中的元功能節(jié)點(diǎn),E為功能作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中連接元功能節(jié)點(diǎn)的功能邊。下面從節(jié)點(diǎn)建模、邊建模2個(gè)方面對(duì)反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)建模闡述。

節(jié)點(diǎn)建模:分析作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),該節(jié)點(diǎn)集包含偵察類、指揮類、打擊類及目標(biāo)類4類節(jié)點(diǎn),即V=S∩D∩I∩T。我方偵察類(S)、指揮類(D)和打擊類(I)節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行信息上傳與指令下達(dá),對(duì)目標(biāo)類(T)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行方位偵察和火力打擊。反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)裝備節(jié)點(diǎn)信息如表1所示。

表1 反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)裝備節(jié)點(diǎn)信息表

邊建模:作戰(zhàn)裝備間的密切配合是信息化作戰(zhàn)的必要條件及顯著特點(diǎn)。偵察類裝備可以通過數(shù)據(jù)鏈向航母上傳偵查信息,航母指揮部進(jìn)一步使用電磁信號(hào)對(duì)打擊類裝備下達(dá)指令信息,對(duì)目標(biāo)實(shí)施火力打擊、電磁擾亂等,這些物質(zhì)、能量及信息流形成武器裝備體系網(wǎng)絡(luò)中的邊。反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中4類實(shí)體之間共有16種不同組合方式,排除S→I、S→T、D→S、D→D、D→T、I→S、I→D、I→I、T→D、T→I、T→T這11類在反潛活動(dòng)中未出現(xiàn)的邊。因此,反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)裝備類別及邊的定義如表2所示。

表2 反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)邊類型

各鏈路具體含義為

T→S:探測(cè)鏈路;

S→D(S→S→D):情報(bào)上傳鏈路;

D→I:決策鏈路;

I→T:影響鏈路。

圖2是反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)圖。

圖2 反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)圖Fig.2 Network node diagram for anti-submarine warefare

從圖2可以看到,偵查類裝備發(fā)現(xiàn)敵潛艇,將探測(cè)信息上傳至同為偵查類裝備的通信衛(wèi)星,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸,將探測(cè)信息上傳至距離較遠(yuǎn)的指揮類裝備航母,然后航母根據(jù)探測(cè)信息做出決策,將命令下達(dá)至打擊類裝備,最后對(duì)敵潛艇實(shí)施有效的打擊。該反潛活動(dòng)中的裝備交織成一個(gè)復(fù)雜的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。那么,如何全面有效地評(píng)價(jià)該反潛作戰(zhàn)的綜合打擊效能是急需解決的問題。

2 指標(biāo)體系建立

本節(jié)內(nèi)容基于反潛裝備體系的作戰(zhàn)過程,立足于反潛作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)能力,按照體系作戰(zhàn)能力的層次化模型構(gòu)建要求[15],從體系的角度,全面地構(gòu)建了反潛裝備體系作戰(zhàn)能力的多層次評(píng)價(jià)模型,為反潛作戰(zhàn)效能評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

結(jié)合體系作戰(zhàn)能力的分解,對(duì)反潛裝備體系作戰(zhàn)能力的多層次指標(biāo)體系的構(gòu)建分別為探測(cè)鏈路、情報(bào)上傳鏈路、決策鏈路、影響鏈路,從作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路的角度分析反潛裝備的指標(biāo)體系,以得出該反潛活動(dòng)針對(duì)敵方潛艇的效能評(píng)估。

2.1 探測(cè)鏈路效能評(píng)估指標(biāo)體系

反潛裝備體系作戰(zhàn)任務(wù)中是由海洋監(jiān)視衛(wèi)星、海洋監(jiān)視船、偵察船、無人水面航行器、無人水下航行器、分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等裝備系統(tǒng)組成的偵察類節(jié)點(diǎn),主要任務(wù)是針對(duì)敵方潛艇的搜索與發(fā)現(xiàn),及時(shí)探測(cè)到敵方潛艇的活動(dòng)跡象與位置。反潛裝備體系中探測(cè)鏈路的探測(cè)能力由上述偵查類裝備能力支撐,現(xiàn)以海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)效能指標(biāo)體系[16]的構(gòu)建為例,如圖3所示。

圖3 海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)效能指標(biāo)體系Fig.3 Efficiency index system of marine surveillance satellite system

海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)效能U主要由系統(tǒng)信息處理能力U1、系統(tǒng)響應(yīng)能力U2、掃描型紅外像機(jī)探測(cè)能力U3、凝視型紅外像機(jī)監(jiān)視能力U44項(xiàng)能力支撐。每項(xiàng)能力均由相應(yīng)的子能力支撐,以評(píng)價(jià)系統(tǒng)響應(yīng)能力U2為例,應(yīng)從系統(tǒng)警報(bào)時(shí)間U21、反應(yīng)時(shí)間U22、衛(wèi)星與地面站間通信時(shí)延U23以及抗干擾能力U244個(gè)角度才能較為全面地評(píng)價(jià)海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)能力。

2.2 情報(bào)上傳鏈路效能評(píng)估指標(biāo)體系

反潛裝備體系作戰(zhàn)任務(wù)中是由通信衛(wèi)星組成的通信類節(jié)點(diǎn),主要任務(wù)是將探測(cè)裝備系統(tǒng)關(guān)于敵方潛艇的位置、數(shù)量、型號(hào)等信息通過覆蓋面廣的通信衛(wèi)星中轉(zhuǎn),上傳給指揮類裝備,以提高反潛作戰(zhàn)的通信能力,擴(kuò)大反潛作戰(zhàn)的通信覆蓋范圍,增強(qiáng)反潛作戰(zhàn)能力。反潛裝備體系中情報(bào)上傳鏈路的通信能力主要由通信衛(wèi)星能力支撐,通信衛(wèi)星系統(tǒng)效能指標(biāo)體系[17]的構(gòu)建如圖4所示。

通信衛(wèi)星系統(tǒng)效能I主要由通信覆蓋能力I1、通信傳輸能力I2、信息處理能力I3、安全防護(hù)能力I44項(xiàng)能力支撐。每項(xiàng)能力均由相應(yīng)的子能力支撐,以評(píng)價(jià)系統(tǒng)通信傳輸能力I2為例,應(yīng)從持續(xù)通信能力I21、服務(wù)質(zhì)量I22、服務(wù)能力I23、機(jī)動(dòng)通信能力I24等角度,來全面評(píng)估通信衛(wèi)星系統(tǒng)的通信傳輸能力。

圖4 通信衛(wèi)星系統(tǒng)效能指標(biāo)體系Fig.4 Performance index system of communicationsatellite system

2.3 決策鏈路效能評(píng)估指標(biāo)體系

反潛裝備體系作戰(zhàn)任務(wù)中是由航母組成的指揮類節(jié)點(diǎn),主要任務(wù)是基于探測(cè)鏈路與通信上傳鏈路發(fā)現(xiàn)的關(guān)于敵方潛艇的位置、數(shù)量、型號(hào)等信息,根據(jù)自身裝備能力水平制定作戰(zhàn)方案,及時(shí)有效地針對(duì)敵方潛艇做出火力打擊策略,將指揮命令下達(dá)至火力打擊裝備,消滅敵方有生作戰(zhàn)力量。決策鏈路是有效實(shí)施反潛作戰(zhàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),決策鏈路的作戰(zhàn)管理與指揮控制能力是確保反潛作戰(zhàn)完成的重要能力。反潛裝備體系中決策鏈路的作戰(zhàn)管理與指揮控制能力由航母系統(tǒng)的能力支撐,航母系統(tǒng)效能指標(biāo)體系[18]的構(gòu)建如圖5所示。

圖5 航母系統(tǒng)效能指標(biāo)體系Fig.5 Performance index system of aircraft carrier system

航母系統(tǒng)效能C主要由控制決策能力C1、指揮響應(yīng)能力C2、網(wǎng)絡(luò)通信能力C3、信息處理能力C4、綜合態(tài)勢(shì)能力C55項(xiàng)能力支撐。每項(xiàng)能力均由相應(yīng)的子能力支撐,以控制決策能力C1為例,應(yīng)從作戰(zhàn)計(jì)劃生成時(shí)間C11、決策響應(yīng)時(shí)間C12、決策者能力水平C133個(gè)方面來評(píng)估航母指揮控制系統(tǒng)的控制決策能力。

2.4 影響鏈路效能評(píng)估指標(biāo)體系

反潛裝備體系作戰(zhàn)任務(wù)中是由攻擊核潛艇、反潛機(jī)、濱海戰(zhàn)斗艦、反潛直升機(jī)等裝備系統(tǒng)構(gòu)建的打擊類節(jié)點(diǎn),主要任務(wù)是接收航母系統(tǒng)下達(dá)的作戰(zhàn)命令,對(duì)敵方潛艇及時(shí)有效地進(jìn)行火力打擊,完成反潛作戰(zhàn)活動(dòng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。反潛裝備體系中影響鏈路的打擊能力由上述裝備系統(tǒng)能力支撐,現(xiàn)以反潛機(jī)系統(tǒng)效能指標(biāo)體系[11,19]的構(gòu)建為例,如圖6所示。

圖6 反潛機(jī)系統(tǒng)效能指標(biāo)體系Fig.6 Performance index system of anti-submarine system

反潛機(jī)系統(tǒng)效能T主要由航空反潛平臺(tái)作戰(zhàn)能力T1、搜潛能力T2、攻潛能力T3、指揮系統(tǒng)作戰(zhàn)能力T44項(xiàng)能力支撐。每項(xiàng)能力均由相應(yīng)的子能力支撐,以搜潛能力T2為例,應(yīng)從聲吶搜潛能力T21、磁探儀搜索能力T22、雷達(dá)搜潛能力T23、紅外搜潛能力T244個(gè)角度來較全面地評(píng)估反潛機(jī)的搜潛能力。

3 效能評(píng)估方法

在航母戰(zhàn)斗群指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,借助灰色層次分析法對(duì)基于反潛活動(dòng)的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型的綜合打擊效能進(jìn)行評(píng)估。用層次分析法確定了航母戰(zhàn)斗群的評(píng)估指標(biāo),然后使用灰色評(píng)估法對(duì)評(píng)估指標(biāo)求解、加權(quán),并用基于作戰(zhàn)環(huán)的綜合能力評(píng)估方法求得作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型中打擊敵潛艇的航母戰(zhàn)斗群綜合打擊效能。

3.1 灰色層次分析法

灰色層次分析法是灰色評(píng)估法與層次分析法相結(jié)合的一種評(píng)估方法[20-22],其核心思想是先運(yùn)用層次分析法對(duì)各個(gè)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行確定,再使用灰色評(píng)估法對(duì)評(píng)估指標(biāo)求解,賦予權(quán)重,有效地降低了因?yàn)槿说闹饔^因素帶來的影響。灰色層次分析法的使用不僅簡(jiǎn)化了指標(biāo)計(jì)算過程,而且有效地確保了指標(biāo)權(quán)重的客觀性。其步驟如下:

步驟1構(gòu)建待評(píng)估目標(biāo)的多層次結(jié)構(gòu)。如果待評(píng)估目標(biāo)U的指標(biāo)集合為U={U1,U2,…,Um},其中Ui(i∈[1,m])表示U中的第i個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)集。其中每個(gè)指標(biāo)還存在子層結(jié)構(gòu)指標(biāo),其多層次指標(biāo)結(jié)構(gòu)可用圖7表示。

圖7 多層次指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Multilevel index structure diagram

步驟2構(gòu)建判斷矩陣,并確立評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

基于各指標(biāo)之間重要性的相互比較,建立判斷矩陣U1,即

該矩陣表示了同一層次下各指標(biāo)間相對(duì)重要度,其判定指標(biāo)常用的是1～9標(biāo)度值。進(jìn)一步計(jì)算各評(píng)估指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重為

步驟3求解評(píng)估指標(biāo)值矩陣,即

步驟4計(jì)算評(píng)估灰類

在計(jì)算評(píng)估灰類時(shí),需明確評(píng)估灰類的等級(jí)數(shù)、灰類的灰數(shù)和灰類的白化權(quán)函數(shù)。根據(jù)確定的對(duì)象,使用定性分析確定。常見的有下列幾種白化函數(shù):

第1級(jí)(上),灰數(shù)為⊕∈[d1,∞],其白化函數(shù)為

第2級(jí)(中),灰數(shù)為⊕∈[0,d1,2d1],其白化函數(shù)為

第3級(jí)(下),灰數(shù)為⊕∈[0,d1,d2],其白化函數(shù)為

步驟5確定灰色評(píng)估系數(shù)、評(píng)估權(quán)向量及權(quán)矩陣

面對(duì)相異的灰類賦予一定的效能值,即C=[c1,c2,…,ck]T,然后依據(jù)評(píng)估權(quán)向量,能夠得到各個(gè)指標(biāo)的分效能為

Ei=ωi·R(U)·C

步驟6實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)估

如果評(píng)估體系存在多層結(jié)構(gòu),使用層次分析法計(jì)算出最底層指標(biāo)關(guān)于上一層指標(biāo)的評(píng)估效能,接著依據(jù)簡(jiǎn)易表格法依靠專家或評(píng)估組將上下層關(guān)系實(shí)現(xiàn)定性分析,利用精確法或和積法得出次底層對(duì)上一層元素的權(quán)重?？傻玫骄C合效能評(píng)估為

3.2 基于作戰(zhàn)環(huán)的綜合能力評(píng)估方法

分析上述基于反潛活動(dòng)的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型可知,針對(duì)敵方潛艇的打擊是以航母為核心的戰(zhàn)斗群各類裝備綜合效能值的體現(xiàn),由偵察節(jié)點(diǎn)、指揮節(jié)點(diǎn)、打擊節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成的探測(cè)鏈路、情報(bào)上傳鏈路、決策鏈路和影響鏈路形成的作戰(zhàn)環(huán)中綜合效能值為

E=EU·EI·EC·ET

E為針對(duì)敵方潛艇的單作戰(zhàn)環(huán)綜合效能值,EU為探測(cè)鏈路效能值,EI為情報(bào)上傳鏈路效能值,EC為決策鏈路效能值,ET為影響鏈路效能值。該方法綜合考慮作戰(zhàn)全過程,衡量武器裝備在作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用的能力,而不是靜態(tài)地單獨(dú)評(píng)價(jià)武器裝備的能力。

針對(duì)敵方目標(biāo)是多作戰(zhàn)環(huán)綜合效能值的累加,故針對(duì)同一目標(biāo)的累加綜合效能值為

Eall=∑E

式中,Eall為多作戰(zhàn)環(huán)綜合效能值。

4 實(shí)例結(jié)果分析

基于反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型,以下以探測(cè)鏈路中海洋監(jiān)視衛(wèi)星為例使用灰色層次分析法對(duì)其效能實(shí)現(xiàn)評(píng)估建模,其詳細(xì)步驟如下:

步驟1構(gòu)建待評(píng)估目標(biāo)的多層次結(jié)構(gòu)。結(jié)合海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)及其重要特征參數(shù)指標(biāo),構(gòu)建多層次指標(biāo)體系結(jié)構(gòu),如圖3所示。

步驟2得出評(píng)估指標(biāo)體系底層元素權(quán)重。依據(jù)專家打分法得到表3所示的結(jié)果。

表3 海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)響應(yīng)能力元素重要性簡(jiǎn)易表格

由表3得出判斷矩陣為

先標(biāo)準(zhǔn)化判斷矩陣各個(gè)列向量,接著依據(jù)行求和取得平均值,便得到U2的特征向量為:ω2=(0.48,0.16,0.24,0.12),特征向量分量即其相對(duì)應(yīng)的元素關(guān)于目標(biāo)的權(quán)重組合,是矩陣的列向量和列向量的和相互對(duì)比的結(jié)果,能夠近似代表列向量的分量在目標(biāo)中的權(quán)重。同樣能夠得出ω1、ω3、ω4和W的值。

步驟3計(jì)算評(píng)估指標(biāo)值矩陣?，F(xiàn)存在6組評(píng)估專家,分別記為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ;評(píng)估對(duì)象是系統(tǒng)響應(yīng)能力指標(biāo)U2的4個(gè)分指標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)計(jì)算簡(jiǎn)單,專家采取了10分制打分。依據(jù)6個(gè)專家的評(píng)分,求得評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣為

DU1、DU3、DU4矩陣類似可得出。

步驟4明確評(píng)估灰類。設(shè)k=4,即表示有“優(yōu)”“良”“中”“差”4個(gè)評(píng)估灰類。

第1級(jí)(優(yōu),k=1),灰數(shù)為⊕∈[9,∞],其白化函數(shù)為

第2級(jí)(良,k=2),灰數(shù)為⊕∈[0,8,16],其白化函數(shù)為

第3級(jí)(中,k=3),灰數(shù)為⊕∈[0,7,14],其白化函數(shù)為

第4級(jí)(差,k=4),灰數(shù)為⊕∈[0,1,6],其白化函數(shù)為

步驟5求得灰色評(píng)估系數(shù)。對(duì)于評(píng)估指標(biāo)U21屬于灰類的評(píng)估系數(shù)為

k=1

f1(6)+f1(8)+f1(8)=

k=2

k=3

k=4

因此，得到受評(píng)者U21對(duì)評(píng)估指標(biāo)的總評(píng)估系數(shù)為

步驟6求得灰色評(píng)估矩陣及權(quán)向量

同樣能夠得到U22、U23、U24的灰色評(píng)估權(quán)向量為

rU22=(0.305 8,0.344 0,0.337 0,0.013 1)

rU23=(0.331 5,0.340 5,0,315 0,0.013 0)

rU24=(0.334 6,0.325 1,0,312 9,0.027 4)

即得評(píng)估指標(biāo)U2的灰色評(píng)估矩陣為

RU2=(rU21,rU22,rU23,rU24)T=

假設(shè)“優(yōu)”類的效能值為0.9,“良”類的效能值為0.8,“中”類的效能值為0.7,“差”類的效能值為0.6,即C=[0.9,0.8,0.7,0.6]T,則海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)系統(tǒng)響應(yīng)能力分效能為

0.797 7

同理,可以求得海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)效能的其他指標(biāo)元素的分效能為

步驟7綜合評(píng)估。由組合權(quán)向量的公式,根據(jù)表4可以求得效能指標(biāo)U1、U2、U3、U4對(duì)海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)總效能的權(quán)重為

W=(W1,W2,W3,W4)=

(0.240 0,0.480 0,0.120 0,0.160 0)

于是，可以求得海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)效能為

表4 海洋監(jiān)視衛(wèi)星元素重要性簡(jiǎn)易表格

現(xiàn)以偵察船、通信衛(wèi)星1、航母和反潛機(jī)對(duì)敵方潛艇3的偵察與打擊構(gòu)成的完整作戰(zhàn)鏈路為例,根據(jù)相應(yīng)的裝備系統(tǒng)效能指標(biāo)體系,以同樣的鏈路效能評(píng)估方法分析針對(duì)敵潛艇的反潛作戰(zhàn)效能。分別計(jì)算各類鏈路的效能值為

探測(cè)鏈路:EU=0.794 5

情報(bào)上傳鏈路:EI=0.791 5

決策鏈路:EC=0.793 2

影響鏈路:ET=0.790 9

作戰(zhàn)鏈路綜合效能值計(jì)算為

E=EU·EI·EC·ET=

0.794 5×0.791 5×0.793 2×0.790 9=0.394 5

同理可計(jì)算,針對(duì)敵方目標(biāo)是多作戰(zhàn)環(huán)綜合效能值的累加,故針對(duì)同一目標(biāo)敵方潛艇3的累加綜合效能值為

Eall=∑E=2.583 0

分析反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)全過程可得,針對(duì)敵潛艇1、敵潛艇2、敵潛艇3、敵潛艇4的反潛活動(dòng)綜合效能分析如圖8所示。

圖8 反潛活動(dòng)綜合效能分析Fig.8 Analysis of comprehensive effectiveness ofanti-submarine activity

由圖8可以得出,針對(duì)敵潛艇的反潛活動(dòng)中,由于敵潛艇2參與到的作戰(zhàn)環(huán)數(shù)最多,以及參與打擊敵潛艇2的我方裝備綜合性能優(yōu)勢(shì),針對(duì)敵潛艇2的打擊效能值最高,并可依次量化分析針對(duì)其他敵潛艇的打擊效能值。

5 總 結(jié)

多裝備武器系統(tǒng)之間指標(biāo)的差異性,使得單一的方法難以有效客觀地評(píng)估反潛作戰(zhàn)活動(dòng)的效能值。本文結(jié)合使用層次分析法和灰色評(píng)估法,有效地降低專家評(píng)定產(chǎn)生的人為因素,全面而客觀地確定了各個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重。同時(shí),本文基于作戰(zhàn)環(huán)思想構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)模型,結(jié)合灰色層次分析法詳細(xì)地分析反潛活動(dòng)裝備的性能參數(shù)指標(biāo),得到評(píng)估的邊效能值,綜合評(píng)估了航母戰(zhàn)斗群反潛作戰(zhàn)活動(dòng)從偵察至打擊全作戰(zhàn)流程的效能值,量化地分析了我方針對(duì)敵潛艇的反潛活動(dòng)的打擊能力,為全面分析我方航母戰(zhàn)斗群針對(duì)敵方潛艇的打擊效能提供支撐。

本文的不足之處在于,雖然灰色層次分析法的使用有效地降低了人為因素的影響,但該方法的使用借鑒了專家的評(píng)價(jià),在一定程度上仍存在部分人為因素的影響。下一步工作將引入新的方法以更加有效地降低這部分影響。

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