基于檢測數據的某型空地導彈質量排序方法

陳 偉，劉志堅，張 迪，陳義軍，邢 正

（1.空軍勤務學院航空彈藥保障系，江蘇 徐州 221000；2.解放軍94655 部隊，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

根據空地導彈在打靶前的選擇，要求對彈上各部件、尤其是關鍵部件的檢測參數進行針對性分析。但目前空地導彈還沒有普遍認可的、有效的評價指標和比較權威優劣排序方法，這就造成在需要針對作戰環境對空地導彈進行選擇時存在無據可依的現象。因此，如何采用科學手段，突破現有檢測裝備僅能輸出定性測試結果的局限，通過對檢測數據進行導彈質量分析，優化用彈方案，實現“合格”供彈向科學選彈的能力躍升，是關系到能否充分發揮武器裝備效能的重大課題［1-2］。本文根據影響空地導彈質量評價的因素，利用模糊層次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP）構建某型空地導彈質量綜合評價指標體系，通過專家主觀賦權法確定指標權重，用導彈檢測分項加權平均法綜合評價某型空地導彈的質量，實現基于檢測數據進行某型空地導彈優劣排序的功能。

1 某型空地導彈檢測相關參數

某型空地導彈檢測參數由某綜合檢測設備測試獲得，主要是電視導引頭測試參數、控制與導航系統測試參數、圖像/指令傳輸系統測試參數、動力系統測試參數等。

1.1 電視導引頭測試參數

電視導引頭是以導彈頭部的電視攝像機拍攝目標和周圍環境的圖像，從有一定反差的背景中自動選出目標并借助跟蹤波門對目標實施跟蹤，當目標偏離波門中心時，產生偏差信號，形成導引指令，并自動控制導彈飛向目標［5-6］。

導引頭測試參數主要有視線角速度精度、穩定平臺隔離度、航向和俯仰開環光軸漂移、光彈軸夾角精度、橫滾穩定范圍、橫滾角零位精度、航向和俯仰搜索范圍、跟蹤范圍、最大搜索速度、跟蹤精度等。

1.2 控制與導航系統測試參數

導彈在飛行過程中，因經常受到干擾的作用而發生姿態的變化，改變飛行方向，從而偏離基準彈道。要使導彈沿基準彈道飛向目標，導彈必須抵抗干擾，消除干擾影響，并接受控制。電視導引頭測出導彈與目標之間存在的誤差，在測出這些偏差或誤差后，將信號送到控制與導航系統中，通過控制與導航系統的作用把這些誤差減小到零［7-8］。

控制與導航系統測試參數主要有航向角和姿態角精度、位置精度、角速度范圍、角速度靈敏度、角速度零位、大氣數據系統氣密性、大氣數據系統測高精度、無線電高度表測高精度、無線電高度表靈敏度、最大輸出力矩、舵機頻帶、舵機零位、舵機靈敏度、最大舵偏角、空載角速度等。

1.3 圖像/指令傳輸系統測試參數

通過分析發現，同等條件下，圖像發射裝置發射功率大，指令接收裝置靈敏度高，有助于提高圖像/指令傳輸系統的作用距離、系統余量及抗干擾性能［9-10］。

圖像/ 指令傳輸系統測試參數主要有圖像發射裝置發射功率、指令接收機靈敏度、指令接收天線增益、圖像發射天線增益、圖像傳輸系統傳輸時延等。

1.4 動力系統測試參數

動力系統主要是火箭發動機推進系統［11］，利用反作用原理為導彈飛行提供動力源。

動力系統測試參數主要有發動機推力、耗油率、伺服閥電流與燃油流量、排氣溫度、發電機輸出電壓、滑油消耗等。

2 構建某型空地導彈質量評價指標體系

分析影響某型空地導彈質量并針對環境因素進行優選使用的各因素為基礎，參考專家意見，用FAHP 法對指標進行篩選，構建某型空地導彈質量評價的指標體系。

2.1 初步擬定指標體系

影響導彈使用效能的因素眾多，建立導彈質量綜合評價指標體系時，一次性考慮全部細節很難，故采用大系統理論的分解協調原理逐步深入分析，把影響導彈質量評價的諸多因素條理化、層次化，從而建立遞階層次分析模型。導彈各部件到導彈整體使用效能的貢獻無法事先明確定量描述，將其視為定性指標，對于定性指標用FAHP 法進行篩選［12-13］。其主要原理是：

2）建立模糊矩陣，進行模糊判斷。取定閥值a∈［0，1］，得到模糊矩陣：

讓a 從1 到0 變化，若首先出現cij的第i 行元素除對角線外全等于1，則ui為第一重要對象（未必唯一）。除去第一重要對象，得到新的優先關系矩陣，同理得第二重要對象，依次對全部初步擬定的元素排出重要程度次序。

3）將定性順序變成隸屬度函數。如果已知論域U 上各指標對A（被篩選指標隸屬的上層指標）的隸屬順序，其隸屬度可利用公式計算：其中，r（ui）表示指標ui隸屬A 的順序，m=n+2，n 為同一個一級指標下二級指標的個數。根據專家經驗，當A（ui）≥0.6，該元素符合要求。

表1 評價等級分值表

表2 評分結果

統計指標兩兩比較的打分結果，每一等級的打分次數乘上該等級的分值，并把所有等級分值相加得到總分，總分除以100 得到重要選擇系數。由表2建立模糊判斷矩陣C。

對C 建立a 截矩陣，令a 從1 到0 變化，當a=0.6 時，截矩陣為

截矩陣的第1 行元素除對角線上的外均為1，u1為第一優越對象。除去c 中有關u1的行和列，同理，可以獲得新的優先關系矩陣如C'

對C' 建立a 截矩陣，令a 從1 到0 變化，當a=0.82 時，截矩陣為

確定第二優越對象為u2，直至最后。通過上述分析可得到5 個定性指標的模糊優先排序為u1，u2，u3，u4，u5帶入上面隸屬度函數公式：

同理可求出：

其中，u1，u2，u3，u4大于0.6，符合要求，即圖像/指令傳輸性能一級指標包括圖像發射裝置發射功率、指令接收機靈敏度、指令接收天線增益、圖像發射天線增益4 個二級指標。

同理可得導引性能、控制與導航性能、動力性能等一級指標下的二級指標。

2.2 精簡指標體系

考慮到發動機點火工作后的性能參數是一次性、不可重復檢測的，對單枚導彈來說，無法在發射前獲得檢測數據，故篩選掉一級指標動能性能和所屬二級指標，等于假設所有導彈的動力性能都一樣。而通過到部隊調研，在實際打靶中，導彈在飛行員操控過程中出現滑移（見圖1）甚至最后偏離目標、或者脫靶，均未見到與動力性能的顯著影響，故以上指標在實際分析中對導彈準確命中目標影響不大。進一步精簡后的指標體系如圖2 所示：

圖1 導彈鎖定目標后的滑移

圖2 精簡后的某型空地導彈質量評價指標體系

3 確定某型空地導彈質量評價指標權重

根據空地導彈使用決策指標沒有實測數據、重要性須通過專家賦權來體現的特點，采用偏主觀的權重確定方法，設計專家咨詢法權重確定的數據調查表，利用算術平均值求解計算空地導彈質量評價指標權重。調查群體大體分為3 類，一類是空地導彈承制廠的設計人員，一類是科研院所相關專業的專家，第3 類是空地導彈一線保障人員?？紤]到不同群體的知識面不同，分群體對收集到的意見進行整理，以上3 類人員的權重比分別為5∶3∶2，根據不同組意見的權重，給出各指標的權重。由于篇幅所限，這里僅給出一般作戰環境下的權重調查分析結果，對復雜氣象環境、復雜地理環境、復雜電磁環境、無典型特征目標沒有給出調查結果。對回收的15 份一般作戰環境下調查表所得的分項指標的權重進行算術平均值求解，結果見下頁表3。

4 基于檢測數據的空地導彈質量排序方法

基于15 位專家的調查意見所確定的導彈評價指標權重，采用檢測分項加權評價法進行評價，給出導彈質量的優劣排序，為戰訓使用導彈選擇提供參考。

4.1 導彈檢測數據預處理

獲取的某型空地導彈的檢測數據，從測試結果字段的具體內容來看，大多并不能直接用于加權平均，而是需要對檢測數據進行一些預處理才能用于加權平均運算。下面對篩選出的3 個一級指標下的17 個二級指標所需進行的預處理進行逐一說明。

l）視線角速度精度：由4 個檢測數據綜合處理而來，數值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

2）穩定平臺隔離度：要求航向擾動條件下≤6個偏差像素；俯仰擾動條件下≤8 個偏差像素。由2個檢測數據綜合而來，數值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

表3 一般作戰環境下權重調查分析結果

3）航向、俯仰開環光軸漂移：要求航向、俯仰開環光軸漂移≤1.5°/min。由2 個檢測數據綜合而來，數值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

后現代心理治療模式將人喻為知識的建構者，認為所有知識都是人所建構的，該種治療模式不認為患者的心理問題是客觀的缺陷，而是當作患者與治療師之間由對話所產生的言語構造物。因此，對患者治療時，需通過探討患者的內心世界，以尋找到對患者有用的知識，與患者處于同等地位，把患者當作朋友，與其共同探索新的知識。該種治療模式將“客觀知識”轉變為“對個體有用的知識”，使得心理治療的性質產生一定的變化。

4）航向和俯仰搜索范圍：要求航向：-23°～+23°；俯仰：+15°～-53°；范圍內公差為0.5°范圍外公差不限。由4 個檢測數據綜合而來，數值絕對值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

5）跟蹤范圍：航向跟蹤范圍：+23°～-23°；俯仰跟蹤范圍：+15°～-50°；公差：內公差0.5°，外公差不限。由4 個檢測數據綜合而來，數值絕對值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

6）航向角/ 姿態角精度：要求航向±24'；俯仰±18'；傾斜±18'。由6 個檢測數據綜合而來，數值絕對值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

7）位置精度：導航11 min 內，純慣導靜態誤差不大于800 m；導航5 min 內，GNSS 組合導航誤差不大于100 m（1σ）。由2 個檢測數據綜合而來，數值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

8）大氣數據系統氣密性：靜壓系統在產生相當于9 000 m 高度真空時，在5 min內，高度指示的下降值不大于420 m；動壓系統在產生相當于速度為1 150 km/h 的壓力時，每分鐘下降速度不應超過30 km/h。由1 個檢測數據綜合而來，數值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

9）大氣數據系統測高精度：小于50 m（測高范圍-500 m～10 000 m）。由1 個檢測數據綜合而來，檢測數值與9 000 取差值的絕對值數值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

10）無線電高度表測高精度：小于50 m 時，小于±1 m；50 m～800 m 時，小于±2 %H；800 m～1 500 m 時，小于±3%H。由1 個檢測數據綜合而來，檢測數值與500 取差值的絕對值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權計算。

表4 5 枚某型空地導彈檢測數據歸一化值分項加權處理結果

11）無線電高度表靈敏度：0 m 高度時靈敏度范圍（67±8）dB；20 m 高度時靈敏度范圍（97±8）dB；500 m 高度時靈敏度范圍（125±6）dB。由1個檢測數據綜合而來，數值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

12）舵機最大輸出力矩：≥5.4 kg·m。由1 個檢測數據綜合而來，數值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

13）舵機頻帶：≥10 Hz。舵機頻帶保證了導彈機動的反應速度，有助于導彈按預定規劃航路飛行，提高導彈的命中精度。由1 個檢測數據綜合而來，數值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

14）圖像發射裝置發射功率：≥43 dBm。由1 個檢測數據綜合而來，數值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

15）指令接收機靈敏度：優于-107 dBm（低噪放入口）。由1 個檢測數據綜合而來，數值絕對值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

16）指令接收天線增益：輻射增益方向圖：以主軸為中心的±30°立體錐角范圍內增益不小于3 dB。由1 個檢測數據綜合而來，數值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

17）圖像發射天線增益：由1 個檢測數據綜合而來，數值越大越好，歸一化處理后參與加權計算。

4.2 導彈檢測分項加權平均法

根據確定的某型空地導彈質量多級指標的權重，結合收集到的被調查人員對每項指標的分值意見，對導彈質量用檢測分項加權平均法進行排序。

對某型空地導彈的17 個檢測參數進行預處理，得到歸一化值，用式（11）進行統計處理：

式中，ωi和ωij分別為一級指標和二級指標的權重。采用表3 的權重值，K 為某一級指標下，二級指標的個數，分別為5、8、4，αij為某枚空地導彈第i 個一級指標下第j 個二級指標檢測參數預處理后的歸一化值。

表4 列出了按上述方法，對某機載彈藥大隊5枚某型空地導彈檢測數據歸一化值分項加權處理后的分析結果。

5 結論

空地導彈依靠制導系統鎖定目標，控制和導航系統修正飛行軌跡，最終摧毀地面目標，空地導彈的質量對于其作戰效能顯得尤為重要。本文根據提煉出的影響某型空地導彈質量評價的因素，參考3類專家意見，采用模糊層次分析法建立某型空地導彈質量評價指標體系，把專家咨詢法應用于某型空地導彈質量評價指標的權重確定，最后采用加權平均法對某型空地導彈質量進行綜合評價，對所得評分排序進行處理，得到某型空地導彈優劣排序，評價結果對導彈使用選擇給出了建議。