閆 雪 邢國強 孫常存

(91439部隊96分隊 大連 116041)

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基于改進(jìn)AHP法的魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估方法*

閆 雪 邢國強 孫常存

(91439部隊96分隊 大連 116041)

基于傳統(tǒng)層次分析法在武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估中的應(yīng)用,利用最優(yōu)傳遞矩陣對層次分析法的一致性檢驗過程進(jìn)行了有效調(diào)整,在滿足一致性要求的基礎(chǔ)上,使評估結(jié)果更具可靠性和安全性,在一定程度上減小了評估結(jié)果的風(fēng)險,為深入開展魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能試驗提供了技術(shù)支撐。

魚雷自導(dǎo); 作戰(zhàn)效能; 層次分析; 最優(yōu)傳遞矩陣

Class Number TJ630.2

1 引言

魚雷系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、自導(dǎo)系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、操雷系統(tǒng)、戰(zhàn)斗部系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成[1]。自導(dǎo)分系統(tǒng)主要完成對目標(biāo)的搜索、定位、識別和跟蹤,占有舉足輕重的地位[2]。層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種可以對影響作戰(zhàn)能力的各項重要指標(biāo)進(jìn)行重要性權(quán)重排序,從而直觀地獲得各個指標(biāo)的量化權(quán)重值的方法。在AHP方法中只有當(dāng)判斷矩陣具有滿意的一致性時,基于AHP得出的結(jié)論才基本合理[3]。而在實際評估過程中,若未能滿足一致性要求,一般都憑著大致的估計來調(diào)整判斷矩陣,這樣具有很大的盲目性。為了克服這個缺點,本文對AHP算法進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。當(dāng)確定判斷矩陣后,再利用最優(yōu)傳遞矩陣對其優(yōu)化,使之自然滿足一致性要求。該方法計算過程簡單易行,最后得出的各指標(biāo)相對重要性權(quán)值,也為作戰(zhàn)指揮員評價和選擇方案提供決策依據(jù)。

2 傳統(tǒng)層次分析法

2.1 基本思想

傳統(tǒng)層次分析法是美國匹茲堡大學(xué)運籌學(xué)專家T.L.Saaty于20世紀(jì)70年代提出的一種系統(tǒng)分析方法[4]。其主要思想是根據(jù)研究對象的性質(zhì)將要求達(dá)到的目標(biāo)分解為多個組成因素,并按因素的隸屬關(guān)系,將其層次化,組成一個層次結(jié)構(gòu)模型,然后按層分析,最終獲得最低層因素對于最高層(總目標(biāo))的重要性權(quán)值。

2.2 傳統(tǒng)AHP法的一般過程

3 基于改進(jìn)AHP法的魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估方法

3.1 最優(yōu)傳遞矩陣[5]

設(shè)實數(shù)矩陣A=[aij]、B=[bij]、C=[cij],A,B,C∈Rn×n,此時假設(shè)A為構(gòu)造的判斷矩陣,那么A顯然要滿足aij=aji-1。為了使A要滿足一致性檢驗要求,即:aij=aik/ajk(i,j,k=1,2,…,n),假定B滿足:bij=-bji,顯然若A是一致陣,則:

B=lgA(bij=lgaij,?i,j)

(1)

滿足bij=bik+bkj。

顯然若A是互反矩陣,B=lgA,C是B的最優(yōu)傳遞矩陣,那么:

A*=10C

(2)

由于C是傳遞的,可以找到x1,x2,…,xn≥0,使

(3)

3.2 應(yīng)用改進(jìn)層次分析法的一般步驟

1) 進(jìn)行層次分析,確定度量的具體參數(shù),建立層次結(jié)構(gòu)。

2) 對所選參數(shù)進(jìn)行兩兩比較,構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。在兩兩比較時,對參數(shù)進(jìn)行量化,這里采用1～9度量方法[7]。其具體含義如表1所示。

表1 標(biāo)度含義表

3) 然后應(yīng)用最優(yōu)傳遞矩陣求得特征值及特征向量,其流程如圖1所示。

3.3 魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評價指標(biāo)的確定

圖1 求特征向量流程圖

魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能E,就是預(yù)期魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)滿足某一組特定任務(wù)要求程度的度量。系統(tǒng)效能常被人們用來描述一個系統(tǒng)完成其任務(wù)的能力和系統(tǒng)所得的利益,一般可以用一個效能指標(biāo)來說明系統(tǒng)的效能。但實際上魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)包括導(dǎo)引控制分系統(tǒng)、探測分系統(tǒng)以及干擾判斷分系統(tǒng)等。各個分系統(tǒng)具體任務(wù)不同,系統(tǒng)的各個性能指標(biāo)在不同系統(tǒng)完成其任務(wù)的能力體現(xiàn)也不同。系統(tǒng)的總效能無法用單一指標(biāo)描繪出來,描述系統(tǒng)效能就必須是多維的。因此,魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的效能評價是一個多指標(biāo)評價問題[8]。

為了評價魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的綜合效能,需要選擇它的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)評價指標(biāo),實際上這是魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的主要特征參數(shù)。根據(jù)魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務(wù)和系統(tǒng)構(gòu)成,主要考慮如下戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)[9]:

1) 成功捕獲目標(biāo)能力(A1):指魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)檢測目標(biāo)信號的能力;

2) 有效跟蹤目標(biāo)能力(A2):指魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)捕獲并核實目標(biāo)后,與控制系統(tǒng)配合導(dǎo)引魚雷接近目標(biāo)的能力;

3) 末彈道命中目標(biāo)能力(A3):指魚雷跟蹤至目標(biāo)一定距離時,魚雷引信系統(tǒng)判斷最佳炸點并適時可靠引爆戰(zhàn)斗部的能力;

4) 抗干擾能力(A4):是指我方綜合運用干擾、對抗等裝備設(shè)施對敵方信息系統(tǒng)的干擾和破壞能力。

4 算例

現(xiàn)從實際作戰(zhàn)與系統(tǒng)構(gòu)成角度出發(fā),對魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的四個評價指標(biāo)在參考了專家經(jīng)驗后得到如下判斷矩陣:

并已知平均隨機一致性指標(biāo)值如表2所示[10]。

表2 平均隨機一致性指標(biāo)值

對于各評價指標(biāo),分別求解判斷矩陣的最大特征值及其對應(yīng)的特征向量,并進(jìn)行一致性檢驗,得到:

三個待評估自導(dǎo)系統(tǒng)對總目標(biāo)作戰(zhàn)效能的合成權(quán)重向量為

=[0.5308 0.3325 0.1369]T

以上結(jié)果表明:三個魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能大小關(guān)系是G1>G2>G3。

5 結(jié)語

本文應(yīng)用改進(jìn)的AHP方法對魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能進(jìn)行了評估。結(jié)果表明,改進(jìn)的層次分析法,無需對一致性的檢驗過程進(jìn)行多次調(diào)整,可以更為簡單可靠地對作戰(zhàn)效能層次結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行評估,并給出量化的效能評估值。但本文提供的只是一種理論方法,在實際應(yīng)用時還需與作戰(zhàn)時機、狀態(tài)、環(huán)境等多種因素結(jié)合考慮,結(jié)果僅供參考。

[1] 李留成,賈同民,王瑜,等.魚雷制造技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011:2-3.

[2] 周德善,李志舜,朱元邦,等.魚雷自導(dǎo)技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009:12-13.

[3] 許樹柏.層次分析法原理[M].天津:天津大學(xué)出版社,1988:28-29.

[4] 董尤心,張杰,唐宏,等.效能評估方法研究[M].北京:國防工業(yè)出版社,2000:36-38.

[5] 張炳江.層次分析法及其應(yīng)用案例[M].北京:電子工業(yè)出版社,1999:24-26.

[6] 王龍濤,陶熹.基于改進(jìn)層次分析法的艦載信息系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估[J].艦船電子對抗,2009,(1):49.

[7] 雷蕾,李言俊,陶曉娟.改進(jìn)AHP在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能中的應(yīng)用[J].火力與指揮控制,2009(5):90-91,114.

[8] 孟慶玉,張靜遠(yuǎn),宋保維.魚雷作戰(zhàn)效能分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003:75-78.

[9] 張靜遠(yuǎn).魚雷作戰(zhàn)使用與作戰(zhàn)能力分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005:128-129.

[10] 黃波,張永,常金達(dá),等.基于AHP的潛艇魚雷武器系統(tǒng)效能模糊評估模型[J].四川兵工學(xué)報,2011(12):34.

Evaluation Method of Torpedo Acoustic Homing System Operational Effectiveness Based on Improved AHP

YAN Xue XING Guoqiang SUN Changcun

(Unit 96, No. 91439 Troops of PLA, Dalian 116041)

Based on the application of traditional AHP for the evaluation of weapon system operational effectiveness, the consistency checking procedure of AHP is modulated effectively by means of the optional transfer matrix. On the basis of conforming to the requirement of consistency, the evaluation results are more reliable and safe. The risks of evaluation results is decreased to a certain extent. The technical support is provided for developing the operational effectiveness test of torpedo acoustic homing system.

torpedo acoustic homing, operational effectiveness, AHP, optional transfer matrix

2014年10月7日,

2014年11月26日

閆雪,女,助理工程師,研究方向:制志與聯(lián)調(diào)。

TJ630.2

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.032