聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用綜合評(píng)估*

古小明　劉　森　吳倩倩　何　苗

(1.陸軍軍官學(xué)院戰(zhàn)術(shù)教研室　合肥　230031)(2.陸軍軍官學(xué)院訓(xùn)練部　合肥　230031)(3.解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院　南京　210014)(4.65657部隊(duì)　赤峰　024053)

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聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用綜合評(píng)估*

古小明1劉森2吳倩倩3何苗4

(1.陸軍軍官學(xué)院戰(zhàn)術(shù)教研室合肥230031)(2.陸軍軍官學(xué)院訓(xùn)練部合肥230031)(3.解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院南京210014)(4.65657部隊(duì)赤峰024053)

摘要著眼信息化條件下火力打擊的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)聯(lián)合火力戰(zhàn)斗的特點(diǎn)，依據(jù)網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用要求，建立相應(yīng)的模型并進(jìn)行求解，得出最后訓(xùn)練改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞聯(lián)合火力戰(zhàn)斗; 網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng); 應(yīng)用評(píng)估

Class NumberE837

1引言

聯(lián)合火力戰(zhàn)斗是在聯(lián)合作戰(zhàn)背景下相對(duì)獨(dú)立完整的火力戰(zhàn)斗樣式，它的指揮決策層次較高，往往是戰(zhàn)略決策、戰(zhàn)役籌劃、戰(zhàn)術(shù)實(shí)施，并選用諸軍兵種中核心火力遂行打擊任務(wù)，這種“高決策、小行動(dòng)、大目的”的特點(diǎn)就決定了聯(lián)合火力戰(zhàn)斗平時(shí)演習(xí)或訓(xùn)練中不可能經(jīng)常進(jìn)行，而網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)即可以解決平時(shí)多個(gè)軍兵種的聯(lián)合訓(xùn)練，又可以不用運(yùn)用實(shí)際火力裝備[1]。而確定指標(biāo)權(quán)重有代表性的方法有很多，在這里選用網(wǎng)絡(luò)分析法能夠解決聯(lián)合火力戰(zhàn)斗中參戰(zhàn)諸多火力單元聯(lián)合對(duì)抗訓(xùn)練的問題。網(wǎng)絡(luò)分析法是一個(gè)解決多準(zhǔn)則問題的新工具，是1996年由美國匹茲堡大學(xué)T.L.Satty提出的一種在層次分析法的基礎(chǔ)上延伸的一種多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的決策分析方法，它的前身是反饋的層次分析法[2]。

2聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用的模型建立及求解

2.1指標(biāo)體系確定

聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)是為組織聯(lián)合火力戰(zhàn)斗指揮員實(shí)施網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練而開發(fā)的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)是為適應(yīng)聯(lián)合火力戰(zhàn)斗體系中信息化程度，提高指揮員指揮、謀略水平而開發(fā)的訓(xùn)練平臺(tái)[3]。它通過提供逼真戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、模擬的指揮控制流程、準(zhǔn)確的行動(dòng)效果、匹配的指揮權(quán)限等，構(gòu)建近似實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練環(huán)境以供火力指揮員對(duì)抗訓(xùn)練。根據(jù)目前聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的現(xiàn)狀、發(fā)展方向以及一些現(xiàn)有成果，影響聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)效能的通常是可用性、人機(jī)交互能力、可信性三個(gè)指標(biāo)。進(jìn)一步地，還可以列出更加明確的相關(guān)要素。這些要素組成了聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)效能評(píng)估體系，體系包括:1)系統(tǒng)效能p1；2)可用性p2；3) 人機(jī)交互能力p3；4)可信性p4；5)對(duì)抗內(nèi)容完備性p5；6)對(duì)抗控制實(shí)時(shí)性p6；7)對(duì)抗裁決科學(xué)性p7:8) 界面友好性p8；9) 界面一致性p9；10)響應(yīng)時(shí)間p10；11)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)逼真性p11；12)指控流程相似性p12；13) 行動(dòng)效果準(zhǔn)確性p13；14)指揮權(quán)限匹配性p14；15)席位設(shè)置合理性p15。

2.2建立ISM模型

ISM模型屬于靜態(tài)的定性模型，它的基本理論是圖論的重構(gòu)理論，通過一些基本假設(shè)和圖、矩陣的有關(guān)運(yùn)算[4]，可以得到可達(dá)矩陣，然后通過人機(jī)結(jié)合，分解可達(dá)矩陣，使復(fù)雜的系統(tǒng)分解成多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)要素，由ISM最基本假設(shè):所涉及到的關(guān)系都是二元關(guān)系，都可以用節(jié)點(diǎn)和箭線表示。若要素節(jié)點(diǎn)pi對(duì)pj有影響，則畫出由pi指向pj的箭線，這樣就可以將評(píng)估體系各要素之間的關(guān)系用有向圖表示，進(jìn)而由有向圖構(gòu)造出各評(píng)估指標(biāo)之間相互關(guān)系的鄰接矩陣。所謂鄰接矩陣的定義為:鄰接矩陣A=[aij]，當(dāng)要素節(jié)點(diǎn)pi對(duì)pj有影響時(shí)，aij=1；當(dāng)要素節(jié)點(diǎn)pi對(duì)pj沒有影響時(shí)，aij=0。有向圖與鄰接矩陣之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，由有向圖可以得出唯一的鄰接矩陣，反之，由鄰接矩陣也可以畫出唯一的有向圖。

經(jīng)分析得出聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用綜合評(píng)估體系的鄰接矩陣為

利用Matlab編程:

A=鄰接矩陣

n=size(A,1)；

p=A；

for i=2:n

P=P+a^i；

end

P(P～=0)=1

求出其可達(dá)矩陣P為

在可達(dá)矩陣中對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)單元pi可以定義兩個(gè)集合:將它的可達(dá)單元組成的集合定義為pi的可達(dá)集R(pi)。它是由可達(dá)矩陣中對(duì)應(yīng)于pi的行中所有元素為1的列所對(duì)應(yīng)的單元組成；同理，將到達(dá)pi的單元所組成的集合定義為pi的前因集A(pi)。它是由對(duì)應(yīng)pi列中所有元素為1的列所對(duì)應(yīng)的的單元組成。

在一個(gè)多級(jí)結(jié)構(gòu)的最上級(jí)單元，沒有更高的的級(jí)可達(dá)，所以它的可達(dá)集只能包括它本身和與它同級(jí)的強(qiáng)連接單元。這個(gè)最上級(jí)單元的先行集，則包括它本身，可以到達(dá)它的下級(jí)單元，以及與它同級(jí)的強(qiáng)連接單元。這樣可以求得最上級(jí)單元:

R(pi)=R(pi)∩A(pi)

得出最上級(jí)單元后，把它們暫時(shí)去掉，再用同樣的方法便可求得次一級(jí)諸單元，這樣繼續(xù)下去，便可一級(jí)級(jí)地把各單元?jiǎng)澐殖鰜怼?/p>

由此，可得出聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用綜合評(píng)估體系為如圖1三級(jí)結(jié)構(gòu)模型。

2.3ISM模型求解

層次分析法是一種實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，其主要思想是根據(jù)考察對(duì)象的性質(zhì)把要求達(dá)到的目標(biāo)分解多個(gè)組成因素，并根據(jù)因素間的隸屬關(guān)系，將其層次化，組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，隨后依層次進(jìn)行分析，最后獲得最低層因素對(duì)于最高層因素的重要性權(quán)值。[5]采用90/9～98/9標(biāo)度，90/9～98/9標(biāo)度無論在一致性、權(quán)重?cái)M合性還是在一致性容量上都好過常用的1～9判斷標(biāo)度。標(biāo)度值見表1。

圖1　評(píng)估指標(biāo)體系

判斷尺度定義90對(duì)上級(jí)p準(zhǔn)則而言,pi和pj同等重要9(2/9)對(duì)上級(jí)p準(zhǔn)則而言,pi比pj稍微重要9(4/9)對(duì)上級(jí)p準(zhǔn)則而言,pi比pj明顯重要9(6/9)對(duì)上級(jí)p準(zhǔn)則而言,pi比pj重要得多9(8/9)對(duì)上級(jí)p準(zhǔn)則而言,pi比pj絕對(duì)重要9(K/9-1/9)通式

利用Matlab計(jì)算工具，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，可以得出各影響因素相對(duì)上一級(jí)準(zhǔn)則的重要程度排序。

以指標(biāo)P2、P3、P4相對(duì)準(zhǔn)則P1為例，參照平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

表2　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

計(jì)算結(jié)果如表3。

表3　 一級(jí)指標(biāo)相對(duì)重要程度比較

λmax=3，顯然該矩陣是一致的。

分別求出各二級(jí)指標(biāo)相對(duì)次準(zhǔn)則的權(quán)重向量以及一致性檢驗(yàn)結(jié)果:

W(1)=(0.1892，0.2217，0.5888)，λmax(1)=3.0895，C.R.(1)=0.0895

W(2)=(0.1724，0.4965，0.3307)，λmax(2)=3.0066，C.R.(2)=0.0059

W(3)=(0.2407，0.1477，03027，0.1885，0.1157)，λmax(3)=3，C.R.(3)=0

經(jīng)檢驗(yàn)，各判斷矩陣均滿足一致性檢驗(yàn)要求。

進(jìn)一步地，可以求出各二級(jí)指標(biāo)相對(duì)準(zhǔn)則P1的權(quán)重向量:

w=(0.0608，0.0709，0.1892，0.0269，0.0776，0.0517，0.1261，0.0773，0.1586，0.0987，0.0606)

3聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用改進(jìn)的ANP及建議

3.1改進(jìn)的ANP

Super Decision軟件是基于ANP理論，將ANP計(jì)算方法程序化，用于ANP計(jì)算的工具。為ANP的推廣奠定了基礎(chǔ)。[6]本文首先在Super Decision中構(gòu)建系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　評(píng)估指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之后，分別以三個(gè)指標(biāo)集為準(zhǔn)則對(duì)三個(gè)評(píng)估指標(biāo)集進(jìn)行兩兩比較，計(jì)算得出三個(gè)評(píng)估指標(biāo)集的權(quán)矩陣如圖3所示。

圖3　指標(biāo)集權(quán)矩陣

進(jìn)一步地，對(duì)各評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，考慮到輸入數(shù)據(jù)量比較龐大，在此，僅以可用性為準(zhǔn)則，以行動(dòng)效果準(zhǔn)確性為次準(zhǔn)則，對(duì)對(duì)抗內(nèi)容完備性、對(duì)抗控制實(shí)時(shí)性、對(duì)抗裁決科學(xué)性進(jìn)行相對(duì)重要性比較為例，其判斷數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4　相對(duì)重要性數(shù)據(jù)錄入界面

最后，可以利用Super Decision的強(qiáng)大計(jì)算功能，分別得出評(píng)估指標(biāo)的未加權(quán)超矩陣 、加權(quán)超矩陣和極限加權(quán)超矩陣，如圖5～圖7所示。極限加權(quán)超矩陣反映了評(píng)估指標(biāo)的相對(duì)重要程度，即各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。

圖5　評(píng)估指標(biāo)未加權(quán)超矩陣

圖6　評(píng)估指標(biāo)加權(quán)超矩陣

圖7　評(píng)估指標(biāo)極限加權(quán)超矩陣

3.2ANP結(jié)果分析

將ANP與AHP的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析如表4所示。

表4　ANP、AHP計(jì)算結(jié)果對(duì)照

4結(jié)語

從對(duì)比結(jié)果來看，在假設(shè)各指標(biāo)相互獨(dú)立的前提下與考慮各指標(biāo)相互影響的前提下，各指標(biāo)集內(nèi)部的指標(biāo)排序結(jié)果保持一致，但所有指標(biāo)相對(duì)系統(tǒng)效能的指標(biāo)排序結(jié)果則發(fā)生了變化。在假設(shè)各指標(biāo)相互獨(dú)立的前提下，評(píng)估指標(biāo)排序前五位的是:對(duì)抗裁決科學(xué)性、行動(dòng)效果準(zhǔn)確性、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)逼真性、指揮權(quán)限匹配性、界面一致性。在考慮各指標(biāo)相互影響的前提下，評(píng)估指標(biāo)排序前五位的是:行動(dòng)效果準(zhǔn)確性、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)逼真性、對(duì)抗裁決科學(xué)性、對(duì)抗控制實(shí)時(shí)性、界面一致性。這主要是由于，一般認(rèn)為，對(duì)抗裁決的科學(xué)性是影響聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的最主要因素，而忽視了聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)的最主要目的是給聯(lián)合火力戰(zhàn)斗對(duì)抗提供一個(gè)具備逼真的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、模擬的指揮控制流程、準(zhǔn)確的行動(dòng)效果、匹配的指揮權(quán)限的實(shí)戰(zhàn)化水平高、可控性強(qiáng)、效費(fèi)比高的實(shí)踐平臺(tái)。傳統(tǒng)火力打擊中，出情況與設(shè)置對(duì)抗態(tài)勢(shì)是導(dǎo)演最重要的工作，受訓(xùn)者最重要的工作是對(duì)情況進(jìn)行分析判斷，并定下合理的戰(zhàn)斗決心，而這種聯(lián)合火力打擊對(duì)抗系統(tǒng)最初的應(yīng)用領(lǐng)域也是對(duì)火力聯(lián)合打擊后的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和裁決，未來能夠使聯(lián)合火力戰(zhàn)斗對(duì)抗系統(tǒng)能夠達(dá)到傳統(tǒng)對(duì)抗訓(xùn)練所不能實(shí)現(xiàn)的功能，能夠和作戰(zhàn)一樣進(jìn)行火力模擬對(duì)抗，提前評(píng)估出各軍兵種火力融合后所產(chǎn)生的效能，對(duì)各種作戰(zhàn)樣式進(jìn)行真實(shí)的、完整的火力聯(lián)合模擬。因此，抓住了行動(dòng)效果模擬這一點(diǎn)，就抓住了關(guān)鍵，抓住了核心，這也是聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此在考慮指標(biāo)間相互影響的前提下，行動(dòng)效果準(zhǔn)確性和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)逼真性將主要影響聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的效能。因此在對(duì)聯(lián)合火力戰(zhàn)斗體系進(jìn)行系統(tǒng)效能評(píng)估時(shí)應(yīng)該有所側(cè)重，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步完善時(shí)，也應(yīng)該找準(zhǔn)著力點(diǎn)。這對(duì)于聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和完善都具有一定的參考價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

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Application Comprehensive Evaluation of Joint Firepower Fighting Net Confrontation Trains System

GU Xiaoming1LIU Sen2WU Qianqian3HE Miao4

(1. Tactical Teaching and Research Section, Army Officer Academy of PLA, Hefei230031)(2. Train Department, Army Officer Academy of PLA, Hefei230031)(3. Command Information Systematic Academy, PLA University of Science and Technology, Nanjing210014)(4. No. 65657 Troops of PLA, Chifeng024053)

AbstractAiming at firepower hit developing tendency under the condition of informationization, according to the characteristic of joint firepower fighting, based on net confrontation trains system application requirement, corresponding model is established and selved, train improvement suggestion is gotten finally.

Key Wordsjoin firepower fighting, net confrontation trains system, application evaluation

* 收稿日期：2015年11月8日,修回日期：2015年12月28日

作者簡(jiǎn)介：古小明，男，碩士研究生，講師，研究方向：戰(zhàn)術(shù)理論。 劉森，男，博士研究生，講師，研究方向：戰(zhàn)術(shù)理論。 吳倩倩，女，助教，研究方向：指揮控制與裝備理論。何苗，男，助理工程師，研究方向：裝備運(yùn)用。

中圖分類號(hào)E837

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.026