基于模糊綜合評判的單艦防空能力評估*

(91851部隊 葫蘆島 125001)

基于模糊綜合評判的單艦防空能力評估*

王天輝付京來劉宗杰

(91851部隊 葫蘆島 125001)

從構成單艦防空能力的要素出發,構建了單艦防空能力評估指標體系。采用層次分析法和專家組決策法相結合的方法對影響單艦防空能力的各因素權重進行計算,并利用模糊綜合評判法對單艦的防空能力進行評估。以某驅逐艦為例,對其進行單艦防空能力評估。結果表明,該計算模型能夠簡單、快速、客觀地給出水面艦艇的單艦防空能力。

層次分析;專家決策;模糊綜合評判;單艦防空

ClassNumberTJ762.3

1 引言

在未來信息化海戰中,如何有效地提高艦艇的防御能力,使其免受空中武器的打擊,已經成為各國發展艦載武器的重要方向[1]。單艦防空是指單艘水面艦艇在得不到其他火力支援的情況下,僅靠本艦的防空能力來保護自身免受敵方空襲武器打擊的一種防空作戰模式。

單艦防空作為編隊防空的基礎,對其防空作戰能力進行有效的評估,對于艦隊指揮員合理部署火力具有重要的參考意義。

2 單艦防空能力評估指標體系

2.1 防空武器組成分析

為了應對來自空中武器的威脅,水面艦艇通常配備的防空武器有:遠程區域防空導彈、中程區域防空導彈、近程防空導彈、防空火炮、電子對抗設備等[2]。

從防空武器的防空區域來看,水面艦艇的防空武器可劃分為遠程防空武器、中程防空武器及近程防空武器。

從防空武器的構成要素來看,水面艦艇的防空武器可劃分為防空導彈、防空火炮及電子干擾設備[3]。

2.2 基本指標的確定原則

單艦的防空能力需要通過指標體系來分析和評估,設計合理的指標體系是單艦防空能力分析中的關鍵。確定基本指標應遵循以下原則[4]:

1)各指標的選擇應具有代表性,指標應覆蓋單艦所有的防空武器。

2)各指標之間要相對獨立,避免重復交叉。

3)各指標的概念要準確,能夠便于量化,以減少主觀判斷。

4)廣泛征詢專家意見,指標應涵蓋各種艦艇的防空能力。

2.3 指標體系的建立

為了便于分析,本文對單艦防空能力的評估是根據防空武器的構成要素進行分析。根據單艦防空基本指標的確定原則,構建評估指標體系如表1所示。

表1 單艦防空作戰能力指標體系

3 單艦防空能力評估模型

3.1 確定指標權重

單艦防空的各因素對整個防空能力影響程度不同,本文用各指標的權重值來表示它們在整個系統中的重要性。各指標權重的確立對于整個評估模型的重要性不言而喻。確定權重常用的方法有熵值法、環比評分法、層次分析法(AHP)、專家組決策法(Delphi法)等[5]。本文對指標權重的確定采用層次分析法(AHP)和專家組決策法(Delphi法)相結合的方法。具體方法如下:

1)采用專家組決策法,讓多位專家根據兩兩指標的相對重要性進行比較,按照九級分制評分原則對各指標的相對重要性進行評比。

2)根據不同專家的評分意見,采用幾何平均法對各指標進行歸類處理。參與評分的專家為n位,則反映指標i比指標j重要的綜合值為

以單艦防空構成因素的第一層指標為例,采取專家打分并采取以上方法進行處理得到其判斷矩陣A如下

(1)

3)求出判斷矩陣的最大特征根即為第一層評價指標的權重,具體求解步驟如下:

(2)

得:w=[0.6687 0.2431 0.0882]

(4)計算矩陣A的最大特征根λmax,即

得,λmax=3。

3.2 判斷矩陣的一致性檢驗

一致性檢驗主要是考查一致性比例指標C.R是否滿足要求,當C.R<0.1時,認為判斷矩陣的一致性可以接受[6]。此時,求的特征向量w即為所求的特征向量。當C.R≥0.1時需要對判斷矩陣進行適當修正以滿足一致性指標。

一致性比例指標C.R計算公式為

針對南昌某別墅，通過加裝中間換熱器的地下水源熱泵系統與空氣源熱泵系統、地埋管地源熱泵系統的能效比和經濟性的相關數據的對比分析，可以得出以下結論：

(3)

表2 平均隨即一致性指標R.I

在判斷矩陣A中:C.R=0<0.1,滿足一致性指標。

3.3 第二層指標權重計算

用第一層指標權重的計算方法,計算第二層指標權重,結果如表3～表5所示。

表3 防空導彈各指標權重計算

注:λmax=6.1038,C.R=0.016<0.1

表4 防空火炮各指標權重計算

注:λmax=6.1457,C.R=0.0231<0.1

表5 電子干擾作各指標權重計算

注:λmax=5.1350,C.R=0.03<0.1

4 模糊綜合評判及實例

4.1 模糊綜合評判算法

模糊綜合評判法[8]是指根據模糊問題的各個評價因素、評價標準、自然狀態以及各因素的相對重要程度建立模糊綜合評價模型。使可量化和不可量化的眾多因素得以合理化對比,實現人們主觀判斷的定量化。其實現一般步驟如下:

1)確定評語等級集

V=(V1,V2,…,Vm)

本文對單艦防空能力的評定采用四級評定,評語集V={高,較高,一般,差},對應的評分集為{1,0.75,0.5,0.25}。

2)單因素模糊評價

對構成各個單因素進行模糊評價,建立單因素評判的模糊矩陣R=(Rij)m×n,單因素模糊評價子集可表示為[10]

Ri={Ri1,Ri2,…,Rin}

它表示針對每一個評價指標,在不同評語級別下的隸屬度值。

3)建立單艦防空能力的評估模型

根據影響單艦防空能力的各因素組成及功效,運用一定的權重計算方法,確定各影響因素的權重w。

4)模糊綜合評判模型

得到模糊子集R與各因素權重w后,對其進行數據處理,生成模糊評判向量:

B=w·R

根據模糊評判向量,采取一定的原則,確定評判對象所屬評語級別。本文采用最大隸屬度原則,確定其作戰效能。

4.2 實例分析

以某驅逐艦為例,對其單艦防空能力進行評估。經過查閱相關資料和相關專家對該艦的防空武器進行打分評判,得出其二層模糊綜合評定指標值為:

(4)

(5)

(6)

經Bi=wi·Ri計算,并進行歸一化處理得一層模糊綜合評定指標值:

B1=(0.1417 0.2359 0.4131 0.3140)
B2=(0.2739 0.3802 0.2812 0.1816)
B3=(0.3060 0.4279 0.2656 0.1393)

該驅逐艦的整體防空能力模糊評判向量為

B=w·R=(0.19 0.29 0.37 0.27)

根據該艦的防空能力評判向量,依據最大隸屬度原則,該艦的防空能力為一般。

5 結語

水面艦艇部隊的單艦防空作戰能力涉及因素較多[11],給評估工作帶來一定的困難。本文利用層次分析法和專家組決策法相結合的方法對影響單艦防空能力的各因素權重進行計算,并利用模糊綜合評判的方法,對單艦的防空能力進行評估。該評估方法能夠簡單、客觀地給出單艦的防空能力,對于艦隊指揮員合理部署火力具有重要的參考意義。

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SingleShipAirDefenseCapabilityEvaluationBasedonFuzzyComprehensiveEvaluation

WANG Tianhui FU Jinglai LIU Zongjie

(No. 91851 Troops of PLA, Huludao 125001)

According to the content of single ship air defense capability, the evaluation index system of the single ship air defense is established. The weight of every element constructed single ship air defense is calculated by AHP method and the Delphi method. And single ship air defense capability is evaluated based on fuzzy comprehensive evaluation. Taking destroyer as an example, single ship air defense capability of the destroyer is evaluated. The result shows that the single ship air defense capability can be evaluated briefly quickly and correctly by the calculated model.

AHP, delphi, fuzzy comprehensive evaluation, single ship air defense

2013年11月11日,

:2013年12月23日

王天輝,男,碩士,助理工程師,研究方向:兵器理論與技術。

TJ762.3DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.033