兩棲裝甲車輛戰場生存能力評估模型研究*

鄭翔玉 陳曉磊 黃雁群 蔡宏圖

(1.陸軍軍官學院 合肥 230031)(2.海軍蚌埠士官學校 蚌埠 233012)

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兩棲裝甲車輛戰場生存能力評估模型研究*

鄭翔玉1陳曉磊1黃雁群2蔡宏圖1

(1.陸軍軍官學院 合肥 230031)(2.海軍蚌埠士官學校 蚌埠 233012)

闡述了兩棲裝甲車輛生存能力的概念,分析了進行兩棲裝甲車輛生存能力評估的重要意義,建立了兩棲裝甲車輛生存能力評估指標體系。結合模糊綜合評判和層次分析法,提出了一種基于模糊層次分析法的兩棲裝甲車輛生存能力評估模型,由指標歸一化模型、指標體系權重確定模型和多級模糊評估模型三部分組成。結合實例計算驗證,該模型能夠針對兩棲裝甲車輛生存能力評估指標復雜而模糊的特點,用定性和定量相結合的方法,得出了客觀的評價結果。

兩棲裝甲車; 生存能力評估; 模糊層次分析法

Class Number TP391.9

1 引言

武器系統生存能力的研究是隨著武器裝備的發展和相應的作戰使用的需求而發展的,無論對武器裝備的研制還是作戰使用都必須高度重視生存能力的研究(包括提高生存能力的硬件措施研究和作戰使用的軟件研究),其中一項最基本的工作就是對武器系統或作戰系統進行生存能力評估[1]。兩棲裝甲車輛的生存能力是指兩棲裝甲車輛在對抗過程中保持戰術技術性能不遭受重大損失,能連續、有效地執行規定任務的一種能力。現代戰場環境的復雜化對兩棲裝甲車輛的戰場生存能力提出了更高的要求。

目前,從國內外公開發表的文獻來看,有關裝甲裝備生存能力評估的研究較少,主要集中在毀傷評估和易損性評估上,不能反應整個戰場的態勢和裝甲裝備除防護性能之外的其他效能。本文結合戰場環境以及戰術運用,采用模糊層次分析法構建兩棲裝甲車輛的戰場生存能力評估模型,為裝備的論證、設計和改進提供可靠的決策依據。

2 兩棲裝甲車輛生存能力評估指標體系層次結構

兩棲作戰是軍隊對據守海島、海岸之敵的渡海進攻行動,目的是奪取敵占島嶼、海岸等重要目標,或在敵岸建立進攻出發地域,為爾后的作戰行動創造條件。現代條件下的登陸作戰是陸、海、空三軍協同作戰最復雜、最困難的作戰類型。主要特點是:作戰行動受海區自然條件影響大;強渡海區,敵前登陸,背水攻擊;戰況變化急劇,指揮協同復雜,后勤保障困難。登陸作戰通常要有先期作戰,包括奪取制空權、制海權等,進行預先火力準備和預先掃雷破障等作戰行動。兩棲機械化部隊主要用于兩棲作戰中的登陸階段[2]。

一般地,裝甲裝備的生存能力主要取決于裝甲裝備的敏感性PH及易損性Pk/H,評價其生存能力可使用生存概率進行分析[3]。但由于生存概率計算涉及敵人的威脅活動概率,裝甲裝備被敵探測、識別及跟蹤的概率,敵火力開火,威脅飛行物的飛行和彈頭的撞擊及爆炸的概率和敵兵器擊中的概率,而這些概率往往在分析過程中難以量化,所以也就難以客觀地進行評價。裝甲裝備的敏感性和易損性又可表現為車輛自身效能、戰場環境因素、戰場保障能力等各個方面。因此,可以采用由上述三個指標構成的評價體系來評價兩棲裝甲車輛的機動生存能力,如圖1所示。

圖1 兩棲裝甲車輛生存能力評估指標體系層次結構圖

3 兩棲裝甲車輛生成能力評估模型

兩棲裝甲車輛生存能力指標相對模糊性、多層次性和復雜性的特點決定了采用常用的評估方法很難取得良好的評估效果[4]。本文綜合集成模糊理論和層次分析法,設計了基于模糊層次分析法的評估模型來實現兩棲裝甲車輛生存能力的評估。層次分析法采用定性和定量相結合的方法處理各指標因素的特點,具有系統、靈活、簡潔的特點。模糊方法采用模糊集對指標進行分析以彌補層次分析的不足。對于兩棲裝甲車輛生存能力評估的模糊層次粉刺模型由歸一化模型、指標體系確定模型和多級模糊評估模型三部分組成

3.1 指標歸一化模型

對于兩棲裝甲車輛生存能力的評估,概念相當模糊,難以用較為準確的語言進行描述。在此,評語由高到低組成的評語集為

V={強、較強、一般、弱}

對評語集進行量化,給出評分準則,當V≥0.9時,兩棲裝甲車輛的生存能力判定為強;當0.7≤V<0.9時,判定為較強;當0.6≤V<0.7時,判定為一般;當0

3.2 指標體系權重確定模型

由于各指標因素對兩棲裝甲車輛生存能力的影響程度不同,為體現著這種差異,就需要對各指標賦予相應的權值。權值采用層次分析法與專家調查法相結合的方法確定。為克服由一位專家確定目標權重時帶有的主觀性問題,這里采用專家調查法,讓多位專家同時確定兩輛指標間的相對重要程度,指標間的相對重要程度用1～9標度法表示。

表1 判斷矩陣中各元素的確定

通過專家調查,由各位專家通過各準則層下的指標之間的重要性兩兩比較,可以構造出指標層相對于準則層的模糊判斷矩陣A,計算各指標權重的步驟是:

1) 計算判斷矩陣每一行元素的乘積

(1)

2) 計算Mi的n次方根

(2)

(3)

則?=(?1,?2,…,?n)T為所求權重向量(特征向量)

4) 計算最大特征根λmax

(4)

5) 一致性檢驗

人們對復雜事物的各因素,采取兩兩比較時,不可能做到判斷的完全一致性,存在估計誤差,這必然導致特征值及特征向量有偏差,因此需要對其進行一致性檢驗[6]。

表2 平均隨機性一致性指標

當CR(n)<0.1時,可認為判斷矩陣具有滿意的一致性,則?=(?1,?2,…,?n)T為各驗收評估指標權重值。否則,應重新調整判斷矩陣中的元素,直到具有滿意的一致性為止。

3.3 多級綜合評估模型

下面以B級指標綜合評判為例介紹

設指標ci隸屬于評分等級第k級評語的隸屬度為rijk,則Bj的評判矩陣為

(5)

若指標ci為定量指標,根據ci的指標類型,應用定量指標的規范方法進行處理。假如,對ci進行處理后得到的標準值ui=4.5,對照表3,則rij1=1,rijk(1

表3 評估指標的評分等級標準

若ci為定性指標,則由專家法:

因此,對于指標Bj的綜合評價為:

A級指標和總目標的綜合評判與B級指標的評判方法類似,這里不再贅述。

4 兩棲裝甲車輛生存能力評估實例分析

根據本文提出的指標體系和模型,對某型號兩棲裝甲車輛生存能力進行評估檢驗。

4.1 計算影響生存能力的指標權重

利用層次分析法,向專家咨詢確定各層指標因素權重。通過分析得到了各層指標體系的權重系數:

Wa=(0.494,0.401,0.105);

Wb1=(0.463,0.201,0.125,0.211);

Wb2=(0.324,0.361,0.315);

Wb3=(0.278,0.427,0.295);

Wc1=(0.456,0.494,0.050);

Wc2=(0.454,0.339,0.207);

Wc3=(0.332,0.351,0.317);

Wc4=(0.313,0.294,0.225,0.268);

Wc5=(0.547,0.453);

Wc6=(0.203,0.211,0.206,0.194,0.186);

Wc7=(0.347,0.353,0.320)。

判斷性矩陣均經過了一致性檢驗。

4.2 確定模糊評判矩陣

共選取10位專家,以兩棲登陸作戰環境下的某兩棲裝甲車輛為例,確定C級指標向量建立灰色評估矩陣。

4.3 生存能力綜合評估

1)B級指標評估

B1=Wc1Rc1=(0.034,0.419,0.476,0.071);…;

B7=Wc7Rc7=(0,0.364,0.499,0.157);

B8=(0.056,0.581,0.371,0);…;

B10=(0.063,0.586,0.211,0.141)。

對于指標bi的綜合評分結果如下:b1=2.216,…,b7=2.248,b8=2.706,…,b10=2.571。

2)A級指標評估

A1=Wb1Rb1=(0.103,0.475,0.355,0.067);

A2=Wb2Rb2=(0.089,0.427,0.361,0.124);

A3=Wb3Rb3=(0.034,0.593,0.331,0.041)。

對于指標ai的綜合評分結果如下:a1=2.614,a2=2.483,a3=2.612。

3) 總體評估

Q=WaRa=(0.104,0.486,0.375,0.035),得出兩棲裝甲車輛的生存能力總評分為:V=2.67,可得出該兩棲裝甲車輛生存能力的評估結果為“一般”。

5 結語

在兩棲裝甲車輛的作戰運用中證明,進行生存能力的研究是非常必要的。但同時也說明,過高的生存能力要求也是不適宜的,過高的生存能力不但會使裝備的成本大大增加,而且還會降低武器裝備的作戰效能。從兩棲裝甲車輛生存能力模型分析結果可以看出,要提高兩棲裝甲車輛的生存能力,增強其機動能力和火力是最重要的。

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Survivability Evaluation Models of Amphibious Armored Vehicles

ZHENG Xiangyu1CHEN Xiaolei1HUANG Yanqun2CAI Hongtu1

(1. Army Office Academy, Hefei 230031)(2. Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012)

This paper makes an exposition of the conception about the survivability evaluation of amphibious armored equipment, and analyzes the significance of survivability evaluatiion. And then the survivability evaluation index system is established. According to fuzzy comprehensive evaluation and analysis hierarchy process, survivability evaluatiion model is built based on fuzzy analytical hierarchy process, which is composed of index normalized model, weights of indexes confirmed model, and multi-level fuzzy evaluation model. Moreover, case study is implemented to verify the validity of model with the combination of qualitative and quantitative methods.

amphibious armored vehicle, survivability evaluation, fuzzy analytical hierarchy process

2015年4月3日,

2015年5月29日

學院科研學術基金(編號:2014XYJJ-081)資助。

鄭翔玉,男,碩士,講師,研究方向:裝甲裝備運用。陳曉磊,男,碩士,講師,研究方向:車輛新材料。黃雁群,男,助教,研究方向:兩棲裝備運用。蔡宏圖,男,碩士,講師,研究方向:炮兵軍事指揮。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.023