李文濤，姜海波，王雪琴

（解放軍炮兵學(xué)院，安徽 合肥 230031）

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，當(dāng)今世界各主要軍事國(guó)家都邁開(kāi)了數(shù)字化部隊(duì)建設(shè)的步伐，數(shù)字化炮兵也在新軍事變革的大潮中應(yīng)運(yùn)而生，作為陸軍信息化裝備中的一把利劍，它的產(chǎn)生和不斷發(fā)展必將對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)形成重大影響。因此，對(duì)數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，已成為作戰(zhàn)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。本文根據(jù)數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)的特點(diǎn)，基于數(shù)字化炮兵系統(tǒng)模型分解思想和指標(biāo)體系構(gòu)建的原則，構(gòu)建數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系。并且將遺傳層次分析法[1]（AGA-AHP）應(yīng)用于數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)，該方法用加速遺傳算法[2]（Accelerating Genetic Algorithm，AGA）檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性并同時(shí)計(jì)算判斷矩陣各要素權(quán)重，在很大程度上提高了評(píng)價(jià)可靠性。

1 數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系構(gòu)建

數(shù)字化炮兵，是指完成了主戰(zhàn)武器裝備的信息化改造，實(shí)現(xiàn)了炮兵內(nèi)部各作戰(zhàn)要素和作戰(zhàn)單元之間的一體化、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，可以與其他戰(zhàn)場(chǎng)要素之間互聯(lián)互通，具有較強(qiáng)的信息整合能力、自我保障能力，以及一定的精確打擊能力的炮兵部隊(duì)[3]。數(shù)字化炮兵具有火力反應(yīng)速度快、自主作戰(zhàn)能力強(qiáng)、抗毀傷性能突出等特點(diǎn)，成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)火力支援的支柱力量[4]。數(shù)字化炮兵有著不同于常規(guī)部隊(duì)的組織體制和編制結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)該根據(jù)數(shù)字化炮兵武器裝備系統(tǒng)的主要構(gòu)成和作戰(zhàn)能力的特點(diǎn)確定?；跀?shù)字化部隊(duì)系統(tǒng)模型分解思想和指標(biāo)體系構(gòu)建的原則，構(gòu)建數(shù)字化部隊(duì)作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系?？傮w框架如圖1所示。

1）指揮控制子系統(tǒng)B1是實(shí)施作戰(zhàn)的關(guān)鍵。主要功能是分析判斷情況，形成作戰(zhàn)決心方案和各種保障方案，并形成作戰(zhàn)計(jì)劃；對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)加以評(píng)估，區(qū)分下達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)，生成輔助決策預(yù)案，直接指揮和督促部隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)；掌握戰(zhàn)場(chǎng)變化，上下級(jí)的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，車(chē)輛、兵器和人員的戰(zhàn)損情況，工程兵等專業(yè)兵作業(yè)的結(jié)果等，并能及時(shí)傳輸顯示，準(zhǔn)確把握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

2）情報(bào)信息子系統(tǒng)B2是實(shí)施作戰(zhàn)的前提。主要功能是積極主動(dòng)地獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息，采取多種通信反干擾措施，為各級(jí)作戰(zhàn)指揮與行動(dòng)提供通信保障，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)各種信息進(jìn)行綜合、篩選，上傳下達(dá)，為作戰(zhàn)指揮和部隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)提供信息支持，與其它軍兵種情報(bào)信息系統(tǒng)一體化聯(lián)網(wǎng)共享戰(zhàn)場(chǎng)信息。

3）部隊(duì)與武器子系統(tǒng)B3是實(shí)施作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。主要體現(xiàn)部隊(duì)機(jī)動(dòng)的規(guī)模大小，能夠以多大速度進(jìn)行機(jī)動(dòng)，采取何種方式進(jìn)行機(jī)動(dòng)；遂行作戰(zhàn)任務(wù)，全方位充分發(fā)揮自身的作戰(zhàn)能力，它對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)起著最直接的決定作用。

4）綜合保障子系統(tǒng)B4是實(shí)施戰(zhàn)爭(zhēng)的保證。主要功能是數(shù)字化部隊(duì)的燃料補(bǔ)給能力、軍需補(bǔ)給能力、彈藥補(bǔ)給能力的綜合反映，是保障數(shù)字化部隊(duì)的戰(zhàn)斗力得以充分發(fā)揮，可以進(jìn)行持續(xù)作戰(zhàn)的綜合能力體現(xiàn)。還包括完成作戰(zhàn)行動(dòng)需要的防護(hù)與偽裝等作戰(zhàn)工程保障、警戒與防御等勤務(wù)保障，組織對(duì)武器設(shè)備的檢測(cè)維修等技術(shù)保障。

圖1 數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力結(jié)構(gòu)圖

2 遺傳層次分析法原理

遺傳層次分析法的主要思想是將待評(píng)價(jià)系統(tǒng)的各要素按其關(guān)聯(lián)或隸屬關(guān)系建立遞階層次模型，構(gòu)造基于兩兩比較的判斷矩陣，利用判斷矩陣的元素信息，并根據(jù)一致性條件構(gòu)造相應(yīng)優(yōu)化問(wèn)題，利用遺傳算法求解該優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)求得排序權(quán)值。設(shè)判斷矩陣 A ＝ ( aij)，各要素的單排序權(quán)值為，且滿足根據(jù)判斷矩陣A的定義，理論上有

若判斷矩陣A滿足式（1），則判斷矩陣A具有完全的一致性[5]，于是有

在實(shí)際運(yùn)用中，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，決策者不可能精確度量 wi/wj，只能對(duì)他們進(jìn)行估計(jì)判斷。顯然式（3）左端的值越小，則判斷矩陣的一致性程度就越高，當(dāng)式（3）成立時(shí)則判斷矩陣A具有完全的一致性?；诖耍?jì)算各要素及其一致性檢驗(yàn)問(wèn)題可以歸結(jié)為如下優(yōu)化問(wèn)題：

式中，稱CIF(n)為一致性指標(biāo)函數(shù)（Consistency Index Function），單排序權(quán)值 wk(k ＝1… n )為優(yōu)化變量。式（4）是一個(gè)非線性優(yōu)化問(wèn)題，用常規(guī)方法較難處理，而加速遺傳算法（AGA）作為一種通用的全局優(yōu)化算法，用來(lái)求解該問(wèn)題更為簡(jiǎn)便和有效。當(dāng)CIF ( n)小于某一標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，可認(rèn)為判斷矩陣A具有滿意的一致性，據(jù)此計(jì)算的各要素單排序權(quán)值wk是可以接受的。本文中，加速遺傳算法采用英國(guó)謝菲爾德（Sheffield）大學(xué)Matlab遺傳算法工具箱編程實(shí)現(xiàn)[5]。

3 對(duì)數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)

3.1 構(gòu)造數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)判斷矩陣

根據(jù)上述層次模型，由軍事人員和專家對(duì)數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力的各子系統(tǒng)和指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估得到判斷矩陣如下。

3.2 一致性檢驗(yàn)和層次各要素權(quán)重計(jì)算

采用加速遺傳算法求解，將式（4）轉(zhuǎn)化成算法中的適應(yīng)度函數(shù)，算法的控制參數(shù)為：種群規(guī)模為40、交叉概率0.3、變異概率0.25、進(jìn)化代數(shù)40，經(jīng)優(yōu)化計(jì)算，這5個(gè)矩陣的排序權(quán)值和一致性指標(biāo)函數(shù)值結(jié)果見(jiàn)表1，同時(shí)列出了特征值法[6]的相應(yīng)結(jié)果。

表1 AGA-AHP與特征值法計(jì)算判斷矩陣元素權(quán)重結(jié)果

根據(jù)表1的結(jié)果可以看出：

1）判斷矩陣 A , B2,B4，AGA-AHP的計(jì)算精度高于特征值法的相應(yīng)結(jié)果。判斷矩陣 B1,B3，AGA-AHP計(jì)算排序權(quán)值的結(jié)果與特征值法完全相同；

2）AGA-AHP在排序權(quán)值可能取值的區(qū)間[0,1]內(nèi)進(jìn)行快速自適應(yīng)全局優(yōu)化搜索，求解精度高，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定。這些判斷矩陣的一致性指標(biāo)函數(shù)值均小于0.10，具有滿意的一致性。

3.3 層次總排序及其一致性檢驗(yàn)

根據(jù)上式計(jì)算C層各指標(biāo) C1～C14對(duì)于總目標(biāo)A層相對(duì)重要程度的總排序權(quán)值見(jiàn)表2。

表2 各指標(biāo)總排序權(quán)值

根據(jù)上式可得，總排序一致性指標(biāo)函數(shù)值為CIFA(14)＝0.0072，說(shuō)明各判斷矩陣均具有滿意的總排序一致性，上述計(jì)算的總排序權(quán)值可以作為數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

3.4 總目標(biāo)評(píng)價(jià)

例如，某數(shù)字化炮兵部隊(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為c1＝4,c2＝7,c3＝5,c4＝8,c5＝6,c6＝5,c7＝9,c8＝7,c9＝5,c10＝8,c11＝9,c12＝5,c13＝6,c14＝9，各指標(biāo)值介于[0,10]之間，并規(guī)定[0,2.5)～差，[2.5,5)～中，[5 ,7.5)～良， [7 .5,10]～優(yōu)四個(gè)等級(jí)。

該計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，影響該數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力影響最大的前六個(gè)指標(biāo)為組織決策能力、裝備維護(hù)維修能力、信息處理能力、控制協(xié)調(diào)能力、作戰(zhàn)指揮能力和信息傳輸能力。 應(yīng)該在以上六個(gè)方面作出調(diào)整，才能使該部隊(duì)作戰(zhàn)能力達(dá)到優(yōu)秀。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文充分考慮了數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力的復(fù)雜性，構(gòu)建了其層次結(jié)構(gòu)模型，并采用AGA-AHP來(lái)對(duì)數(shù)字化炮兵作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，將判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)和計(jì)算各元素權(quán)重轉(zhuǎn)化為非線性優(yōu)化問(wèn)題，這是其它常規(guī)方法較難處理的問(wèn)題，而加速遺傳算法作為一種通用的全局優(yōu)化算法，用來(lái)求解該問(wèn)題則更為簡(jiǎn)便。經(jīng)過(guò)與特征矩陣法進(jìn)行比較，AGA-AHP的計(jì)算結(jié)果較為客觀和穩(wěn)定，而且整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程易于計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，具有一定的軍事應(yīng)用價(jià)值。

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