基于熵權TOPSIS的防空導彈生存能力評價*

劉洪引,李體方,亓 堯,汪陽天

(1 空軍工程大學防空反導學院, 西安 710051;2 93372部隊, 吉林吉林 132000)

基于熵權TOPSIS的防空導彈生存能力評價*

劉洪引1,2,李體方1,亓 堯1,汪陽天1

(1 空軍工程大學防空反導學院, 西安 710051;2 93372部隊, 吉林吉林 132000)

為了方便防空導彈的研制設計和作戰運用,實現評價的客觀性和科學性,提出利用熵權TOPSIS方法對防空導彈的生存能力進行評價。首先,通過分析防空導彈生存能力的影響因素,建立了層次模型;其次,結合防空導彈的作戰模式,構建了防空導彈生存能力評價指標體系;最后,通過實例進行了計算和分析。結果表明,基于熵權TOPSIS的評價方法,能夠有效評價防空導彈的生存能力,方法具有一定的可行性。

熵權;TOPSIS;防空導彈;生存能力;指標體系

0 引言

高技術條件下,戰場環境更加惡劣和復雜,殺傷和殺傷手段不斷趨于多元,對防空導彈的生存能力提出了更高的要求。防空導彈生存能力的評價不論是對其研制設計,還是作戰使用都具有相當重大的意義。防空導彈生存能力的定量評價,已經成為其生存的重要因素和戰時決策的關鍵依據。文中具體分析了防空導彈生存能力指標體系,在TOPSIS方法的基礎上,結合熵權理論對防空導彈的生存能力作出評價。

1 防空導彈生存能力指標體系

1.1 防空導彈生存能力概念

防空導彈生存能力是指導彈武器在經受打擊(核與常規)之后仍能實施還擊的能力[1],也可以把防空導彈的生存能力理解為:盡可能的避免被發現,在遭受敵方攻擊時,能避免被致命打擊,損傷后能在戰場環境中很快修復,投入新的戰斗,如圖1所示。生存能力主要包括戰場不易被發現識別,發現后不易被攻擊,攻擊后不易被破壞,破壞后易于修復[2]。

圖1 防空導彈作戰一般模式

1.2 防空導彈生存能力影響要素

一般來說,防空導彈生存能力取決于自身的偽裝性能、預警能力、火力強度、抗擊毀能力和修復能力等。通過對影響防空導彈生存能力的因素進行分析,建立層次分析結構模型,如圖2所示。

1)偽裝性能是指防空導彈利用一定的措施改變武器系統、設施設備的形體特性和光電特性,以減少被敵方發現的可能。通過偽裝器材及有利地形進行形體偽裝;通過偽造假目標、假信號、假系統等進行光電偽裝,使得敵方無法覺察我方防空導彈的準確行為。

圖2 防空導彈生存能力要素模型

2)預警能力是指預警系統能夠預先為防空導彈系統提供來襲警報的能力。預警系統包括己方的預警衛星、預警飛機、雷達網和防空導彈自身的預警系統,它能夠提供敵方來襲目標的特性,為導彈系統隱蔽、機動和戰斗贏得時間,從而提高生存能力。

3)火力強度是導彈殺傷目標的主要要素,一般由殺傷區域、多目標能力、單發殺傷概率和射擊反應能力組成。

4)抗擊毀能力是防空導彈在戰斗中能夠保存自己的重要指標,主要由抗打擊性、抗干擾性和機動性組成。現代戰場電磁環境相當復雜[3],先進的對抗手段可以有效降低被敵發現和擊中的可能;機動能使得敵方不能準確定位,從而不能攻擊,提高防空導彈的生存能力。

5)修復能力是指在遭到敵攻擊后,在規定的時間和條件下,修復后能保持和恢復原功能狀態的能力,一般包括備件的供應能力、維修人員的技術能力和維修設備的技術能力。備件的供應能力是指系統的備件供應能夠滿足搶修要求的能力,備件供應不足會降低防空導彈的修復能力;維修人員的技術越高,搶修的效率越高,恢復能力也會越高;維修裝備技術能力將直接影響到戰場搶修的效果。

1.3 防空導彈生存能力指標體系建立

防空導彈指標體系應從現代防空作戰角度出發,結合區域防空作戰的特點以及防空導彈自身的特性,能夠系統全面地反映防空導彈各方面特征的綜合情況,且能準確表示各層次之間的支配關系,排除指標間的相容性,保證評價指標體系的科學性[4]。

綜合上述分析,結合防空導彈實際作戰的模式,建立防空導彈生存能力指標體系如圖3所示。

圖3 防空導彈生存能力指標體系

1)形體偽裝能力p11。受自身形體因素影響,使得防空導彈的偽裝能力具有不可測性,這里給出形體偽裝能力的評定級別,并給出量化指標,如表1所示。

表1 量化評定級別

2)光電偽裝能力p12。在現實中難以計算,這里按表1的評定級別給出量化指標。

7)機動能力p33=α·re/ni·(ts+td),其中α是機動系數,re是車輛機動一致性因子,ni是機動單元總數,ts是火力單元開關機時間平均值,td是火力單元展開撤收時間平均值[7]。

10)設備技術能力p43具體計算中比較復雜,這里給出1-9標度劃分表,如表2所示。

表2 1-9標度劃分表

2 熵權TOPSIS的生存能力評價

2.1 熵權法的基本概念[8]

熵的概念來源于熱力學,1984年Shannon首先在信息論中引用熵的概念。熵表示系統無序的程度,它是由系統內各種因素決定的,某種因素的熵值越大,熵權越小,該指標越不能為系統提供可靠的信息;反之,則提供的有用信息越多。熵權法正是根據熵的這種特性,在多指標評價體系中對待評價指標進行量化,建立熵權評價模型,確定各指標的權重和理想指標權重,求得理想方案。

2.2 熵權TOPSIS方法[9]

1)由初始矩陣R=(rij)nm作標準化處理,得到規范化矩陣Y=(yij)nm,有:

(1)

2)基于熵理論加權矩陣Z的構造

①對規范化矩陣進行歸一化,有:

(4)

綜上,加權規范矩陣Z可以表示為:zij(w)=wjyij

3)確定正理想指標w1和負理想指標w0

(5)

4)計算與正、負理想指標權重間的距離

(6)

5)計算綜合評價指數

(7)

6)按Ci的大小對防空導彈生存能力進行評價,Ci值越大,評價越好。

2.3 防空導彈生存能力評價

1)初始矩陣的獲取

以4種型號的防空導彈為例,經過計算,綜合專家的意見,給出防空導彈生存能力的指標值,如表3所示,據此得到初始矩陣R。

表3 防空導彈生存能力指標值

初始矩陣:

2)指標權重的確定

對初始矩陣進行歸一化處理,由式(1)得到規范化矩陣,由式(2)～式(4)可以計算出各指標的熵權及加權規范矩陣。

標準化矩陣:

熵權:

加權矩陣:

3)各指標與正、負理想指標距離計算

由式(5)得正負理想指標:

由式(6)得各指標與正、負理想指標距離如表4所示。

表4 各指標與正、負理想指標的距離

4)綜合評價指數的確定

由式(7)得綜合評價指數C=(0.718 2,0.509 9,0.469 0,0.511 2)。

5)結果分析

①綜合評價指數越大,說明該型導彈的生存能力越強,反之越弱:即Ⅰ型導彈的生存能力最強,Ⅳ型較強,Ⅱ型次之,Ⅲ型最弱。

②由各生存能力指標的熵權值還可以分析出以下結論:對于導彈本身而言,光電偽裝能力、抗干擾能力以及維修設備的技術能力顯得最為重要,在預警能力和備件供應能力上還要加強。這也說明在信息化戰爭條件下,要提高防空導彈在戰斗中的生存能力,在研制設計之時,就必須著重考慮防空導彈的偽裝性能、抗擊毀能力和戰場搶修能力。

3 結論

防空武器的生存能力越來越受重視,通過防空武器生存能力指標體系的分析,充分利用熵權獨立于人的偏好與經驗之外的特征,采用定量和定性相結合的方法,有效的保留專家和決策者的意見,使得各指標的權重獲得更加切合實際,為防空導彈的設計和作戰使用提供了一定的依據,具有較高的可行性。

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Entropy Weight and TOPSIS Based Air Defense Missile Survivability Evaluation

LIU Hongyin1,2,LI Tifang1,QI Yao1,WANG Yangtian1

(1 Air and Missile Defense College, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China; 2 No.93372 Unit, Jilin Jilin 13200, Chian)

effective evaluation of airdefense missile survival ability, based on analysis on survival ability, an index system of defense missile survivability was proposed, and an evaluation model was founded using entropy theory and TOPSIS method. The calculation results showthat the evaluation method based on entropy weight and TOPSIS capable of evaluating airdefense missile survival ability effectively and the method has certain feasibility.

entropy weight; TOPSIS; air defense missile; survivability; index system

2014-04-29

劉洪引(1991-),男,安徽安慶人,碩士研究生,研究方向:裝備管理與決策。

TJ761.1

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