基于改進AHP法的直升機對島礁目標(biāo)突擊樣式選擇*

郭文勇

(海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)

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基于改進AHP法的直升機對島礁目標(biāo)突擊樣式選擇*

郭文勇

(海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)

以島礁奪控作戰(zhàn)為背景,根據(jù)武裝直升機突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu),應(yīng)用三標(biāo)度判斷矩陣和最優(yōu)傳遞矩陣對AHP法進行改進,建立武裝直升機對島礁目標(biāo)突擊樣式選擇模型,并進行算例分析。得到了一種定性和定量結(jié)合分析武裝直升機對于不同類型目標(biāo)在不同分布情況下選擇最優(yōu)突擊樣式的方法。

層次分析法; 武裝直升機; 島礁目標(biāo); 樣式選擇

Class Number V275+.1

1 引言

武裝直升機火力突擊樣式是指武裝直升機分隊根據(jù)敵情、地形及機載武器等情況對地面、空中或水面目標(biāo)實施火力突擊的方法[1]。突擊樣式選擇正確與否對于直升機火力支援行動的實施、任務(wù)的完成以及生存能力起著關(guān)鍵的作用[2]。目前關(guān)于武裝直升機突擊樣式的選擇分析,主要停留在定性分析層面,根據(jù)當(dāng)時的戰(zhàn)場情況依靠指揮員理論水平進行主觀判斷選擇,缺乏有效的客觀數(shù)據(jù)支持。

傳統(tǒng)層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種定性和定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策分析方法[3]。具有構(gòu)造判斷矩陣粗糙,主觀隨意性大的缺點。本文運用三標(biāo)度判斷矩陣和最優(yōu)傳遞矩陣改進AHP法,提高評估精度,建立模型研究武裝直升機火力突擊樣式選擇問題。

2 影響突擊樣式選擇的因素

島礁奪控作戰(zhàn)中,武裝直升機火力支援任務(wù)主要針對敵地面防御目標(biāo)。其對地火力突擊樣式主要有五種:密集突擊、接力攻擊、設(shè)伏攻擊、分散攻擊和自由搜索攻擊。密集突擊是指武裝直升機分隊從數(shù)個方向?qū)ν荒繕?biāo)同時實施火力突擊的樣式[4～5]。接力攻擊是指直升機分隊按批次對目標(biāo)進行輪番攻擊。設(shè)伏攻擊是指武裝直升機以超低空隱蔽飛行方式進入戰(zhàn)斗地域,利用地形地物選擇好隱蔽陣地。分散攻擊是指武裝直升機各自對不同的目標(biāo)進行攻擊。自由搜索攻擊是指武裝直升機在指定戰(zhàn)斗地域內(nèi)自行搜尋并發(fā)起攻擊的一種樣式。

在作戰(zhàn)過程中,影響突擊樣式選擇的因素很多,為便于分析問題,主要分析對突擊樣式選擇具有決定影響的因素。武器作戰(zhàn)效能整體評價因素可分為進攻能力和防御能力。根據(jù)武裝直升機火力支援任務(wù)要求,進攻能力主要影響因素包括火力密度、毀傷能力、火力壓制范圍和持續(xù)作戰(zhàn)能力。防御能力主要影響因素包括機動能力、隱蔽性和留空時間。

3 突擊樣式選擇模型

3.1 突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu)

按照目標(biāo)層—準(zhǔn)則層—方案層結(jié)構(gòu)構(gòu)建突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu)。如圖1所示,其中,第一層(Z)為目標(biāo)層,第二、三層(A、B、C)為準(zhǔn)則層,第四層(D)為方案層。

圖1 突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu)

3.2 三標(biāo)度判斷矩陣

在運用AHP法進行目標(biāo)選擇評估時,簡單利用1～9標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣比較粗糙,主觀隨意性大[6]。為此,文中采用(-1,0,1)三個標(biāo)度進行比較,能夠使決策者很容易做出判斷[7]。

(1)

上述構(gòu)造的比較矩陣不一定滿足思維判斷的一致性,可利用最優(yōu)傳遞矩陣概念,對矩陣Bij進行改造,分別求出其最優(yōu)傳遞矩陣和一致性矩陣,使其自然滿足一致性要求[8]。

3.3 最優(yōu)判斷矩陣和一致性矩陣

Bij的最優(yōu)判斷矩陣O:

O=(oij)n×n

(2)

M=(mij)n×n

(3)

式中:mij=exp{oij}。

3.4 突擊樣式權(quán)重值

根據(jù)判斷矩陣M計算出三、四層各元素關(guān)于上層次元素的優(yōu)先權(quán)重,M矩陣中最大特征值所對應(yīng)的特征向量作為該層各元素的相對權(quán)重值。即:

MX=λmaxX

其中X=[X1,X2,…,Xn]T為特征向量,作為該層次元素的相對權(quán)重向量。文中采用乘積方根法求解特征向量的值。即:

(4)

通過計算得到特征向量分別為Di(Bk)、Di(Ck)。進攻能力和防御能力權(quán)重可通過專家打分評判,假定相對權(quán)重為(A1,A2)。在確定了各層相對于上一層的權(quán)重值后,就可以對突擊樣式進行定量排序。則有權(quán)重Zi:

(5)

4 算例分析

4.1 任務(wù)描述

某次島礁奪控作戰(zhàn)中,己方某型武裝直升機分隊被臨時召喚執(zhí)行火力支援任務(wù),對島礁地面目標(biāo)進行火力突擊。假定島礁防御目標(biāo)有三類:裝甲目標(biāo)、防御工事、火炮陣地[9]。其分布情況為分散或集中。模型只研究武裝直升機針對某一類目標(biāo)在某一分布情況下的突擊樣式選擇。模型計算過程以分散的裝甲目標(biāo)為例,其它類型及分布情況的目標(biāo)給出最優(yōu)突擊樣式選擇結(jié)果。

4.2 計算過程

由式(1)確定第三、四層上各因素之間強弱程度的三標(biāo)度判斷矩陣:

同理得到A2～Cij、B1～Dij、B2～Dij、B3～Dij、B4～Dij、C1～Dij、C2～Dij、C3～Dij。

通過式(2)～式(3)轉(zhuǎn)換為最優(yōu)傳遞矩陣和一致性矩陣。

同理得到M(A2～Cij)、M(B1～Dij)、M(B2～Dij)、M(B3～Dij)、M(B4～Dij)、M(C1～Dij)、M(C2～Dij)、M(C3～Dij)。

根據(jù)式(4)計算特征向量,A1～Bij特征向量為Bi=(0.101,0.276,0.455,0.167)。同理得到:Ci、Di(B1)、Di(B2)、Di(B3)、Di(B4)、Di(C1)、Di(C2)、Di(C3)。

對于分散的裝甲目標(biāo),專家評判武裝直升機進攻能力和防御能力相對權(quán)重為(A1,A2)=(0.6,0.4)。根據(jù)式(5)則有權(quán)重:Zi=(0.228,0.162,0.107,0.275,0.227)

計算可知,武裝直升機對于分散的裝甲目標(biāo)最優(yōu)突擊樣式為分散攻擊,其次為密集突擊,效果最差的為設(shè)伏攻擊。通過相同的計算方法,可以得到武裝直升機對于不同的目標(biāo)類型在不同的分布情況下的最優(yōu)突擊樣式。如表1所示。

表1 武裝直升機的最優(yōu)突擊樣式

4.3 結(jié)論分析

從結(jié)果可以看出直升機突擊樣式的選擇受防御目標(biāo)類型及其分布情況的影響。對于集中部署的三類目標(biāo)均采用密集突擊樣式,發(fā)揮高強度、高密度火力以及在短時間內(nèi)對敵造成較大殺傷的特點。對于分散的裝甲目標(biāo)和火炮陣地,武裝直升機宜采用分散攻擊,體現(xiàn)其火力優(yōu)勢明顯,毀傷效果好以及火力支援范圍大的優(yōu)點。對于防御工事,其抗毀傷能力強,火力隱蔽,而武裝直升機單機攜帶彈藥有限,毀傷效果差,應(yīng)采用接力攻擊樣式[10]。由于受島礁戰(zhàn)場環(huán)境的影響,無地形地物利用,且發(fā)現(xiàn)上述三類目標(biāo)較為容易,一般不采用設(shè)伏攻擊和自由搜索攻擊。從結(jié)論分析來看以上計算結(jié)果與理論基本相符。

5 結(jié)語

本文運用改進的AHP法,建立突擊樣式選擇模型,研究武裝直升機對于不同類型目標(biāo)在不同分布情況下的最優(yōu)突擊樣式選擇。研究結(jié)論客觀反映了武裝直升機選擇最優(yōu)突擊樣式的規(guī)律,對指揮員決策具有指導(dǎo)意義。在模型的構(gòu)建過程中,僅分析了影響突擊樣式選擇的主要因素,且沒有研究各因素之間的影響和變化規(guī)律,需進一步研究探討。

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Style Selection for Helicopter to Attack Coral Reefs’ Targets Based on Improved Analysis of Hierarchy Process

GUO Wenyong

(Naval Marine Academy, Guangzhou 510400)

On the background of taking coral reefs operation, according to the operation SoS structure, the thesis transforms the styles selection for helicopter to attack coral reef’s targets into mathematics model by utilizing improved analysis of hierarchy process, which is improved by employing a three demarcation matrix and transfer matrix. Through a case study, a method of best attack style selection is achieved which is aimed at different types and distribution targets.

AHP, armed helicopter, coral reefs’ targets, style selection

2015年3月1日,

2015年4月23日

郭文勇,男,碩士研究生,研究方向:戰(zhàn)術(shù)學(xué)。

V275+.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.09.008