基于改進AHP法的魚雷自導系統作戰效能評估方法*

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AHP法的魚雷自導系統作戰效能評估方法*

閆 雪 邢國強 孫常存

(91439部隊96分隊 大連 116041)

基于傳統層次分析法在武器系統作戰效能評估中的應用,利用最優傳遞矩陣對層次分析法的一致性檢驗過程進行了有效調整,在滿足一致性要求的基礎上,使評估結果更具可靠性和安全性,在一定程度上減小了評估結果的風險,為深入開展魚雷自導系統作戰效能試驗提供了技術支撐。

魚雷自導; 作戰效能; 層次分析; 最優傳遞矩陣

Class Number TJ630.2

1 引言

魚雷系統由控制系統、自導系統、軟件系統、操雷系統、戰斗部系統、動力系統、供電系統等分系統組成[1]。自導分系統主要完成對目標的搜索、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能力的各項重要指標進行重要性權重排序,從而直觀地獲得各個指標的量化權重值的方法。在AHP方法中只有當判斷矩陣具有滿意的一致性時,基于AHP得出的結論才基本合理[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算法進行適當改進。當確定判斷矩陣后,再利用最優傳遞矩陣對其優化,使之自然滿足一致性要求。該方法計算過程簡單易行,最后得出的各指標相對重要性權值,也為作戰指揮員評價和選擇方案提供決策依據。

2 傳統層次分析法

2.1 基本思想

傳統層次分析法是美國匹茲堡大學運籌學專家T.L.Saaty于20世紀70年代提出的一種系統分析方法[4]。其主要思想是根據研究對象的性質將要求達到的目標分解為多個組成因素,并按因素的隸屬關系,將其層次化,組成一個層次結構模型,然后按層分析,最終獲得最低層因素對于最高層(總目標)的重要性權值。

2.2 傳統AHP法的一般過程

3 基于改進AHP法的魚雷自導系統作戰效能評估方法

3.1 最優傳遞矩陣[5]

設實數矩陣A=[aij]、B=[bij]、C=[cij],A,B,C∈Rn×n,此時假設A為構造的判斷矩陣,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 應用改進層次分析法的一般步驟

1) 進行層次分析,確定度量的具體參數,建立層次結構。

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

表1 標度含義表

3) 然后應用最優傳遞矩陣求得特征值及特征向量,其流程如圖1所示。

3.3 魚雷自導系統作戰效能評價指標的確定

圖1 求特征向量流程圖

魚雷自導系統作戰效能E,就是預期魚雷自導系統滿足某一組特定任務要求程度的度量。系統效能常被人們用來描述一個系統完成其任務的能力和系統所得的利益,一般可以用一個效能指標來說明系統的效能。但實際上魚雷自導系統包括導引控制分系統、探測分系統以及干擾判斷分系統等。各個分系統具體任務不同,系統的各個性能指標在不同系統完成其任務的能力體現也不同。系統的總效能無法用單一指標描繪出來,描述系統效能就必須是多維的。因此,魚雷自導系統的效能評價是一個多指標評價問題[8]。

為了評價魚雷自導系統的綜合效能,需要選擇它的戰術技術評價指標,實際上這是魚雷自導系統作戰性能的主要特征參數。根據魚雷自導系統的作戰任務和系統構成,主要考慮如下戰術技術指標[9]:

1) 成功捕獲目標能力(A1):指魚雷自導系統檢測目標信號的能力;

2) 有效跟蹤目標能力(A2):指魚雷自導系統捕獲并核實目標后,與控制系統配合導引魚雷接近目標的能力;

3) 末彈道命中目標能力(A3):指魚雷跟蹤至目標一定距離時,魚雷引信系統判斷最佳炸點并適時可靠引爆戰斗部的能力;

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

4 算例

現從實際作戰與系統構成角度出發,對魚雷自導系統作戰效能的四個評價指標在參考了專家經驗后得到如下判斷矩陣:

并已知平均隨機一致性指標值如表2所示[10]。

表2 平均隨機一致性指標值

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

三個待評估自導系統對總目標作戰效能的合成權重向量為

=[0.5308 0.3325 0.1369]T

以上結果表明:三個魚雷自導系統的作戰效能大小關系是G1>G2>G3。

5 結語

本文應用改進的AHP方法對魚雷自導系統作戰效能進行了評估。結果表明,改進的層次分析法,無需對一致性的檢驗過程進行多次調整,可以更為簡單可靠地對作戰效能層次結構模型進行評估,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,在實際應用時還需與作戰時機、狀態、環境等多種因素結合考慮,結果僅供參考。

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

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

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

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

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

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

[7] 雷蕾,李言俊,陶曉娟.改進AHP在導彈武器系統作戰效能中的應用[J].火力與指揮控制,2009(5):90-91,114.

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

[9] 張靜遠.魚雷作戰使用與作戰能力分析[M].北京:國防工業出版社,2005:128-129.

[10] 黃波,張永,常金達,等.基于AHP的潛艇魚雷武器系統效能模糊評估模型[J].四川兵工學報,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:制志與聯調。

TJ630.2

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.032