基于理想點(diǎn)法的海戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)威脅評(píng)估研究*

朱傳偉　金　釗　斗計(jì)華

(海軍大連艦艇學(xué)院　大連　116018)

?

基于理想點(diǎn)法的海戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)威脅評(píng)估研究*

朱傳偉金釗斗計(jì)華

(海軍大連艦艇學(xué)院大連116018)

摘要針對(duì)現(xiàn)代海戰(zhàn)中各種來襲目標(biāo)對(duì)水面艦艇的威脅日益增大,而對(duì)各來襲目標(biāo)進(jìn)行威脅評(píng)估是艦艇指揮員進(jìn)行復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)判斷,組織火力分配、射擊指揮決策的基礎(chǔ)。采用理想點(diǎn)法探索目標(biāo)威脅評(píng)估問題,在闡述理想點(diǎn)法原理的基礎(chǔ)之上,建立理想點(diǎn)法的基本模型,給出了其詳細(xì)求解方法和步驟,最終能夠得到來襲目標(biāo)的威脅程度。并通過實(shí)例證明該方法科學(xué)可行,可以為艦艇指揮員做出科學(xué)、準(zhǔn)確的決策提供有力的支持。

關(guān)鍵詞理想點(diǎn)法; 威脅評(píng)估; 正理想解; 負(fù)理想解

Sea Battlefield Target Threaten Evaluation Based on Perfect Point Method

ZHU ChuanweiJIN ZhaoDOU Jihua

(Dalian Naval Academy, Dalian116018)

AbstractIn modern sea warfare, with the application of many high technology approach, the target threaten of attacking warship is increasing. The target threaten evaluation is basic for warship commander to judge battlefield situation, assign firepower and make shooting command decision. The efficiency degree of defense action is decided by the rationality and veracity of estimation conclusion. The perfect point method is applied to study target evaluation problem in this article. The settle method and process is presented detailedly. And The method is illustrated that is scientific and feasible by examples.

Key Wordsperfect point method, threaten evaluation, positive perfect result, negative perfect result

Class NumberE815

1引言

目標(biāo)威脅評(píng)估主要指決策者利用作戰(zhàn)輔助決策支持系統(tǒng)根據(jù)各種戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng)獲取的戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)態(tài)勢(shì)信息,依據(jù)一定的規(guī)則,判斷攻擊一方目標(biāo)對(duì)水面艦艇的威脅及威脅程度大小或等級(jí)的過程。在目標(biāo)威脅評(píng)估過程中,不僅涉及到?jīng)Q策者的大量經(jīng)驗(yàn)知識(shí),而且影響目標(biāo)威脅程度的屬性很多,包括目標(biāo)類型、飛行高度、飛行速度、飛行航路、攻擊樣式和企圖及攻防雙方的態(tài)勢(shì)等。威脅評(píng)估的目的主要是根據(jù)當(dāng)前的態(tài)勢(shì)與獲得的來襲目標(biāo)信息提取相關(guān)要素,推斷來襲目標(biāo)對(duì)水面艦艇構(gòu)成的威脅狀況。采用理想點(diǎn)法分析目標(biāo)威脅評(píng)估問題,既簡(jiǎn)單實(shí)用,又不失客觀性,適合于評(píng)估者對(duì)評(píng)估指標(biāo)體系沒有明顯偏好的評(píng)估體系[1~3]。

2理想點(diǎn)法的原理

理想點(diǎn)法是一種有效的多屬性決策方法,最初是由C.L.Hwang改進(jìn)M.Zeleny關(guān)于妥協(xié)解應(yīng)與理想解距離最近的概念于1981年所發(fā)展出的一種多屬性決策方法。理想點(diǎn)法是一種常用的多目標(biāo)決策方案或者排序分析法,其基本思路是通過構(gòu)造多屬性問題的理想解和負(fù)理想解,并以靠近理想解和遠(yuǎn)離負(fù)理想解兩個(gè)基準(zhǔn)作為評(píng)估各方案的依據(jù)。因此,理想點(diǎn)法又稱為雙基點(diǎn)法。理想點(diǎn)法以理想解和負(fù)理想解作為各個(gè)方案排序的標(biāo)準(zhǔn),符合人們通常認(rèn)識(shí)事物的方法[4~6]。

圖1　理想點(diǎn)法示意圖

確定了理想解和負(fù)理想解,還需要一種測(cè)度方法,表示各方案靠近理想解和遠(yuǎn)離負(fù)理想解的程度。在圖1中可以看到,點(diǎn)A1到理想點(diǎn)A+距離比點(diǎn)A2近,但是點(diǎn)A1距離負(fù)理想點(diǎn)A-并不比點(diǎn)A2遠(yuǎn)。因此,按雙基點(diǎn)判斷,難以確定方案a1,a2的優(yōu)劣,這說明了定義這種測(cè)度的必要性。

3理想點(diǎn)法的模型

理想點(diǎn)法就是最后評(píng)判結(jié)果應(yīng)是與理想方案距離最近,與最差方案距離最遠(yuǎn)[7]。以理想化的最優(yōu)、最劣基點(diǎn)來權(quán)衡其它可行方案對(duì)二者的距離。以此排序,進(jìn)行分析、評(píng)估。

1) 模型描述

設(shè)一個(gè)多指標(biāo)評(píng)估問題有n個(gè)待優(yōu)選方案,記為A={a1,a2,…,an};m個(gè)評(píng)估方案優(yōu)劣的指標(biāo)集,記為C={c1,c2,…,cm};第i個(gè)方案的第j個(gè)指標(biāo)的值為xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),評(píng)估矩陣記為X,X=(xij)n×m。

2) 無量綱化評(píng)估矩陣

有些指標(biāo),我們希望越大越好,而對(duì)另外一些指標(biāo),則希望越小越好。通常的做法是比較各指標(biāo)值,消除不同指標(biāo)間的不可公度性的影響[8]。為便于分析評(píng)估,作如下變換:

若cj是效益型指標(biāo),即指標(biāo)數(shù)值越大,對(duì)于評(píng)估結(jié)果越有利的指標(biāo),則令:

若cj是成本型指標(biāo),即指標(biāo)數(shù)值越大,對(duì)于評(píng)估結(jié)果越有害的指標(biāo),則令:

zij=

3) 加權(quán)單位化矩陣

4) 確定理想解和負(fù)理想解

5) 計(jì)算各方案到理想點(diǎn)的距離

各待優(yōu)選方案到理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的距離可以用以下公式來進(jìn)行計(jì)算。

6) 確定評(píng)估系數(shù)

評(píng)估系數(shù)用來最終評(píng)估作戰(zhàn)方案與理想方案的接近程度,進(jìn)而評(píng)估作戰(zhàn)方案的優(yōu)劣。評(píng)估系數(shù)Ci的定義如下:

顯然,當(dāng)Ai=A+時(shí),Ci=1;當(dāng)Ai=A-時(shí),Ci=0;Ci越接近于1,Ai越接近于A+。特定作戰(zhàn)方案最后定量的評(píng)估,以及各個(gè)作戰(zhàn)方案的優(yōu)劣順序,由Ci的大小確定。

4實(shí)例分析

現(xiàn)代海戰(zhàn)中,水面艦艇遇到的目標(biāo)威脅可以來自空中、水面和水下,來自空中的威脅主要是殲擊機(jī)、轟炸機(jī)和反艦導(dǎo)彈,水面威脅主要是反艦導(dǎo)彈,水下的主要是潛艇發(fā)射的魚雷和反艦導(dǎo)彈。為了說明理想點(diǎn)法的應(yīng)用,本例選用四種最具有代表性的目標(biāo)對(duì)其威脅情況進(jìn)行分析,設(shè)方案集為A={A1,A2,A3,A4}={殲擊機(jī),轟炸機(jī),反艦導(dǎo)彈,魚雷}。方案評(píng)判的指標(biāo)定為各威脅目標(biāo)與我艦的距離、飛行高度、速度以及目標(biāo)的舷角,設(shè)指標(biāo)集為G={G1,G2,G3,G4}={距離,高度,速度,舷角}。各個(gè)目標(biāo)的指標(biāo)值如表1所示。

表1　各威脅目標(biāo)指標(biāo)值

1) 構(gòu)造初始決策矩陣

初始決策矩陣為

2) 構(gòu)造無量綱化評(píng)估矩陣

利用理想點(diǎn),計(jì)算得到無量綱化評(píng)估矩陣為

3) 確定各指標(biāo)權(quán)重

采用專家調(diào)查法來確定各指標(biāo)權(quán)重,由于篇幅有限,這里只給出最后結(jié)果,各指標(biāo)的權(quán)重取為w={0.620,0.183,0.104,0.093}。

4) 構(gòu)造加權(quán)單位化矩陣

根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重,計(jì)算得到加權(quán)單位化矩陣為

5) 確定理想解和負(fù)理想解

6) 計(jì)算每個(gè)目標(biāo)到理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的距離

7) 計(jì)算評(píng)估系數(shù)

C1=0.237、C2=0.161、C3=0.288、C4=0.750

將C1、C2、C3、C4由大到小依次排序,在本實(shí)例情況中可以得出,對(duì)水面艦艇防御來講,魚雷的威脅最大,因此應(yīng)該特別重視反潛,其次才是對(duì)反艦導(dǎo)彈的防御。

5結(jié)語

隨著各種反艦精確制導(dǎo)武器的不斷發(fā)展和廣泛使用,未來海戰(zhàn)中水面艦艇將面臨著多方向、多批次的飽和攻擊。對(duì)來襲目標(biāo)威脅評(píng)估是水面艦艇進(jìn)行火力組織的基礎(chǔ),評(píng)估的效果直接影響水面艦艇對(duì)空防御作戰(zhàn)的效率[9~10]。本文利用理想點(diǎn)法對(duì)于海戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)進(jìn)行威脅評(píng)估,具有簡(jiǎn)單實(shí)用、計(jì)算速度快、客觀性較好的優(yōu)點(diǎn),并且對(duì)樣本量、指標(biāo)多少無嚴(yán)格限制,既適用于小樣本信息,也適用于多目標(biāo)、多指標(biāo)情況。通過實(shí)際應(yīng)用表明,該方法能反映出被評(píng)價(jià)對(duì)象間的細(xì)微差別,對(duì)待評(píng)價(jià)方案能做出正確的、有效的評(píng)估,評(píng)估結(jié)果真實(shí)可靠,能夠?yàn)闆Q策者提供目標(biāo)威脅信息參考,并為解決類似的決策問題提供思路。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王書齊,沈治河.基于可變模糊集決策理論的航空母艦編隊(duì)防空決策方法研究[M].北京:海潮出版社,2013:35-37.

[2] 馬亞龍,邵秋峰,孫明.評(píng)估理論和方法及其軍事應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2013:68-70.

[3] 劉威歆,鄭康鋒,胡影.一種基于目標(biāo)攻擊圖的態(tài)勢(shì)威脅評(píng)估方法[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2015,38(1):82-86.

[4] 宋彥學(xué),周林,霍亮.基于理想點(diǎn)法的武器裝備采購評(píng)標(biāo)研究[J].航空計(jì)算技術(shù),2007,37(3):24-26.

[5] 沈建明.國防高科技項(xiàng)目管理概論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:55-60.

[6] 李秉,王鳳山,李煒.基于理想點(diǎn)法的防空導(dǎo)彈抗電子干擾能力評(píng)價(jià)[J].兵工自動(dòng)化,2008,27(3):31-34.

[7] 范海雄,劉付顯,馬軍林.基于階段權(quán)和可能勢(shì)的反導(dǎo)作戰(zhàn)方案評(píng)估[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2013,14(1):30-34.

[8] 粘松雷,林云,陳榕.基于改進(jìn)BP算法的編隊(duì)空中威脅判斷模型研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2011,39(12):5-8.

[9] 王瑋,史紅權(quán),王磊.艦艇編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的空中目標(biāo)威脅評(píng)估研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2014,42(6):79-83.

[10] 郭輝,呂英軍,王平.基于區(qū)間支持向量回歸的空戰(zhàn)目標(biāo)威脅評(píng)估[J].火力與指揮控制,2014,39(8):17-21.

中圖分類號(hào)E815

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.03.006

作者簡(jiǎn)介:朱傳偉,男,碩士,講師,研究方向:艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用。金釗,男,碩士,講師,研究方向:艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用。斗計(jì)華,男,碩士,講師,研究方向:艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用。

收稿日期:2015年9月9日,修回日期:2015年10月21日