陶楊

隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日趨復(fù)雜,戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)收集工作重要度顯著增加,種類繁多的偵察設(shè)備的戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用日益普遍,航空偵察作為一種重要的偵察手段受到廣泛重視[1?5].為充分利用飛機(jī)平臺(tái)的空中優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)地面?zhèn)刹焓侄尾蛔?各國(guó)競(jìng)相研制出CCD相機(jī)、合成孔徑雷達(dá)、紅外成像儀等多種機(jī)載偵察設(shè)備,并實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)役飛機(jī)上的加改裝.通過加裝偵察設(shè)備改裝而成的偵察機(jī)可用于對(duì)島礁、艦船、機(jī)場(chǎng)、碼頭、通訊指揮中心、地面雷達(dá)站、導(dǎo)彈陣地等地面、海面固定和活動(dòng)目標(biāo)執(zhí)行直接偵察和打擊效果評(píng)估任務(wù),為作戰(zhàn)行動(dòng)提供情報(bào)保障.

目前,對(duì)于武器平臺(tái)及裝備效能評(píng)估模型雖有一些新方法新手段[6?7],但大多仍以對(duì)數(shù)法等解析方法[8?12]為主,該方法使用的經(jīng)驗(yàn)公式中的相關(guān)參數(shù)需要通過采集大量樣本經(jīng)過人工整理分析調(diào)整得到,主觀性較強(qiáng),評(píng)估結(jié)果的可信度不高.本文從偵察機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)角度出發(fā),兼顧考慮了偵察設(shè)備性能以及加裝機(jī)載偵察設(shè)備后偵察機(jī)平臺(tái)能力,建立了作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系,對(duì)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型進(jìn)行了深度探索,采用了一種基于自適應(yīng)層次分析法的評(píng)估模型,并利用該模型對(duì)加裝幾型偵察設(shè)備的偵察機(jī)作戰(zhàn)效能進(jìn)行了評(píng)估.

1 效能評(píng)估指標(biāo)體系

為評(píng)價(jià)加裝不同機(jī)載偵察設(shè)備后的綜合作戰(zhàn)效能,首先要建立作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系,包括機(jī)載偵察設(shè)備自身能力及加裝偵察設(shè)備后飛機(jī)的飛行能力兩個(gè)子指標(biāo)體系.其中,機(jī)載偵察設(shè)備能力包括目標(biāo)識(shí)別能力(最大分辨率)、目標(biāo)跟蹤能力(作用距離)、數(shù)據(jù)傳輸能力(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率)3項(xiàng)子能力,飛行能力子指標(biāo)系統(tǒng)作為包括最大飛行馬赫數(shù)、任務(wù)半徑、最大航程以及實(shí)用升限4項(xiàng)子能力.建立的雙層作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系,如圖1所示.

2 效能評(píng)估模型

2.1 評(píng)估矩陣建立

采用1～9標(biāo)度[13?14],以敵方地面陣地武器裝備布設(shè)情況的偵察拍照作戰(zhàn)作為主要作戰(zhàn)任務(wù),專家針對(duì)建立的作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系打分,結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)歸納后得出的評(píng)估矩陣B以及子矩陣B1、B2,如表1～表3所示.

表1 效能評(píng)估矩陣B初始專家打分

表2 偵察設(shè)備能力評(píng)估矩陣B1初始專家打分

表3 飛行能力評(píng)估矩陣B2初始專家打分

2.2 基于擾動(dòng)分析的自適應(yīng)評(píng)估矩陣調(diào)整

在完成評(píng)估矩陣建立后,需對(duì)元素?cái)?shù)量不少于3個(gè)的矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),以保證最終評(píng)估結(jié)果的合理性.通過計(jì)算得出評(píng)估矩陣的一致性比例CR來判斷該矩陣是否滿足一致性指標(biāo),若CR<0.1,則該矩陣可滿足一致性的基本要求,若不滿足,則重新調(diào)整原始評(píng)估矩陣數(shù)值直至CR滿足要求為止.

由于經(jīng)過專家打分后的評(píng)估矩陣一般為非完全一致性成對(duì)矩陣,一致性較低,故通常需要重新調(diào)整評(píng)估矩陣數(shù)值,在不明確調(diào)整位置與幅度的情況下,這一過程增加了人的主觀影響以及盲目性,科學(xué)性不高.為避免這種情況的出現(xiàn),這里采用了一種基于擾動(dòng)分析的自適應(yīng)評(píng)估矩陣的調(diào)整方法.

任何一個(gè)非完全一致性成對(duì)矩陣B可以看成一個(gè)完全一致性成對(duì)矩陣A[15],增加了一個(gè)擾動(dòng)矩陣?后的結(jié)果,即

其中,完全一致性成對(duì)矩陣

擾動(dòng)矩陣

非完全一致成對(duì)矩陣

式中,bij=aij·δij,i,j=1,2,···,n.

則擾動(dòng)矩陣?中的元素

因此,在找到最大擾動(dòng)值δmax,并修正對(duì)應(yīng)參數(shù),即可減小非完全一致性成對(duì)矩陣B的一致性比例CR.相應(yīng)優(yōu)化步驟如下:

1)求解非完全一致性成對(duì)矩陣B的最大特征值λmax及對(duì)應(yīng)的最大特征向量X;

2)由特征向量X構(gòu)建完全一致性成對(duì)矩陣A;

3)一致性檢驗(yàn),計(jì)算一致性比例CR,當(dāng)CR<0.1時(shí),該矩陣滿足要求無需優(yōu)化,否則進(jìn)入步驟4);

4)計(jì)算擾動(dòng)矩陣?并找出最大擾動(dòng)值δmax,修正矩陣B對(duì)應(yīng)位置元素?cái)?shù)值bδ,當(dāng)bδ>1時(shí),將其做減1處理,當(dāng)bδ<1時(shí),將其倒數(shù)做加1處理,從而構(gòu)造新成對(duì)矩陣Bnew;

5)返回步驟1),重復(fù)上述步驟直至成對(duì)矩陣一致性滿足為止.

經(jīng)過上述分析,只需對(duì)飛行能力評(píng)估矩陣B2進(jìn)行計(jì)算求解. 在進(jìn)行2次調(diào)整后一致性比例CR=0.0706,滿足要求,調(diào)整后的新評(píng)估矩陣B2_new如表4所示.h

表4 優(yōu)化后的專家打分評(píng)估矩陣

經(jīng)歸一化處理后,得到的權(quán)重向量:W2=[0.0937 0.4194 0.1323 0.0742 0.2803].

另外,無需進(jìn)行一致性經(jīng)驗(yàn)的評(píng)估矩陣B、B1對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量:W=[0.75 0.25];

W1=[0.6483 0.2297 0.1220]5.

2.3 能力指標(biāo)矩陣建立

參與比較的共有三型機(jī)載偵察設(shè)備,這里以I型各能力指標(biāo)作為參考項(xiàng),根據(jù)指標(biāo)體系得出的能力矩陣C1、C2分別為:其中,數(shù)值大于1表明指標(biāo)優(yōu)于I型偵察設(shè)備,反之則較I型偵察設(shè)備差.

2.4 作戰(zhàn)效能值計(jì)算

為獲取任一型偵察設(shè)備作戰(zhàn)效能值,首先應(yīng)由

式(6)計(jì)算子指標(biāo)體系效能值.

再將結(jié)果作為上一層指標(biāo)體系的輸入,由式(7)得到最終的作戰(zhàn)效能值.

經(jīng)過計(jì)算,得出的三型偵察設(shè)備的效能評(píng)估結(jié)果見表5,對(duì)應(yīng)為III型效能最佳,II型次之,最后為I型.

表5 三型偵察設(shè)備作戰(zhàn)效能值

3 結(jié)論

隨著武器裝備的發(fā)展,效能評(píng)估的重要性日益增加.本文從減少效能評(píng)估過程中的主觀影響,提高客觀性、可信性的目的出發(fā),提出了一種基于自適應(yīng)層次分析法的評(píng)估模型,并將之運(yùn)用在加裝不同偵察設(shè)備改裝的偵察機(jī)的作戰(zhàn)效能評(píng)估上,模型靈活性好、通用性強(qiáng),可進(jìn)一步推廣到評(píng)估其他武器裝備的作戰(zhàn)效能.