基于艦載平臺的近程反導武器系統作戰能力評估方法研究

時維科,劉 喬,李紹隆

(1.中國人民解放軍 92941部隊41分隊,遼寧 葫蘆島 125001； 2.上海機電工程研究所,上海 201109)

0 引言

作戰能力評估方法主要有試驗統計法、層次分析法、指數法、區間數評估法、灰色系統分析法、模糊分析法等[1-3]，每種方法都有自身的優勢，可根據武器系統的特點選擇合適的方法進行評估。艦載近程反導武器系統，主要承擔近程反導作戰任務，本文運用層次分析法確定影響艦載近程反導武器系統作戰能力指標權重，使用指數法對指標和試驗結果進行處理和評價，為艦載近程反導武器系統提供一種科學合理的評估方法。分析與評估基于艦載平臺的該型近程反導武器系統作戰能力，找準制約艦艇反導作戰能力形成和提升的深層次矛盾，可以摸清該型近程反導武器系統作戰過程中的能力短板和薄弱環節[4]，解決部隊在作戰指揮、操管訓練、保障條件等方面的問題，以及裝備的改造升級，有效提升艦艇平臺的反導作戰能力。

1 作戰能力指標體系建立

評價基于載艦平臺的近程反導武器系統作戰能力，主要考慮反導作戰過程中，從前端傳感器到武器末端整個鏈路中各個環節涉及的因素，建立指標體系，如圖1所示。

圖1 艦載近程反導武器系統作戰能力指標體系

艦載近程反導武器系統作戰能力包括搜索探測能力、指揮決策能力、武器控制和火力打擊能力、保障能力[5-8]。其中，搜索探測能力的裝備實體為載艦雷達和電子偵察系統，主要包括搜索目標能力、跟蹤目標能力、目標識別能力、目標信息數據處理能力等；指揮決策能力的裝備實體為指揮控制系統，主要包括收集處理目標信息能力、輔助決策能力、目標指示能力和指揮控制能力等；武器控制及火力打擊能力的裝備實體為近程反導武器系統，主要包括戰斗準備時間、工作狀態選擇能力、作戰方式選擇能力、系統反應時間、指導方式、射界范圍、發射方式、連射間隔時間、攔截范圍、殺傷概率、多目標服務能力、載彈量和導彈抗干擾能力；保障能力的裝備實體為近程反導武器系統及其保障設備，主要包括導彈裝填速度、可靠性、維修性和測試性等。

在實際評估過程中，我們既要全面考慮各種因素，又要對各因素進行適當的取舍，對一些難以賦予權值且沒有直接影響的指標必須忽略，對有相似影響的因素要進行合并規整[5]。由于本文重點研究近程反導武器系統的作戰能力，針對前端的搜索探測能力、指揮決策能力不是本文研究的主要內容，因此，本文以典型作戰式樣為背景，結合裝備作戰任務特點和評估實際[9-12]，將搜索探測能力、指揮決策能力合并為目指信息能力，建立指標體系，如圖2所示。

圖2 艦載近程反導武器系統作戰能力指標體系

艦載近程反導武器系統作戰能力A由目指信息能力A1、武器控制和火力打擊能力A2、保障能力A3組成。其中，目指信息能力A1的裝備實體為雷達、電子偵察系統和指揮控制系統，包括雷達目指信息能力A11、電偵目指信息能力A12；武器控制及火力打擊能力A2的裝備實體為近程反導武器系統，主要包括戰斗準備時間A21、工作狀態選擇能力A22、作戰方式選擇能力A23、系統反應時間A24、制導方式A25、射界范圍A26、發射方式A27、連射間隔時間A28、攔截范圍A29、殺傷概率A210、多目標服務能力A211、載彈量A212和導彈抗干擾能力A213；保障能力A3的裝備實體為近程反導武器系統及其保障設備，主要包括導彈裝填速度A31、可靠性A32、維修性A33和測試性A34等。

2 運用層次分析法構造判斷矩陣及計算指標權重

2.1 構造判斷矩陣確定確定權重值

根據以上建立的指標體系，構建A-Ai(i=1，2，3)的判斷矩陣。其中各級指標之間相對于其上一層次目標A的重要性程度的打分形式可用兩兩比較打分法確定，具體打分值的定量評價采用專家咨詢法。

從而可得A-Ai(i=1，2，3)的判斷矩陣如表1所示。

同理，可構造關于目指信息能力A1、武器控制和火力打擊能力A2和保障能力A3的判斷矩陣。由于于篇幅限制，本文不再一一贅述。其中，根據層次分

表1 關于目標A的準則層判斷矩陣

備注：1.aij表示指標ai比指標aj重要的程度量化值；2.易見判斷矩陣A-Ai具有以下性質：(1)aii=1；(2)ajj=1/aij；(3)aij>0。

析法的使用方法，需要進行專家咨詢構造判斷矩陣，構造準則層相對于目標層的重要性判斷矩陣如下：

(1)

進行層次單排序及其一致性檢驗。判斷矩陣A的最大特征值相應的特征向量ω用求和法計算過程如下。

Step 1：判斷矩陣A按列歸一化;

Step 2：將歸一化后的矩陣的同一行的各列相加;

Step 3：對行和歸一化，即求得特征向量W;

Step 4：判斷矩陣A的最大特征根λmax為:

(2)

Step 5：一致性指標C.I(Consistence Inndex)為:

(3)

Step 6：一致性評價指標C.R(Consistence Ratio)為:

(4)

其中:隨機一致性指標R.I(Random Consistency Index)的具體數值如表2所示。若一致性評價指標小于0.1，則認為該武器系統作戰能力評估的權重一致性滿足要求。

表2 隨機一致性指標

針對各分目標，咨詢專家構造判斷矩陣，求得各分目標的權重值為：{目指信息能力，武器控制和火力打擊能力，保障能力}={ωA1，ωA2，ωA3}。

同理，可得出“目指信息能力”之底層指標A1-A1j(j=1，2)的權重值為：{雷達目指信息能力，電偵目指信息能力}={ωA 11，ωA 12}；“武器控制和火力打擊能力”之底層指標A2-A2j(j=1，2，3…13)的權重值為：{戰斗準備時間，工作狀態，作戰方式，系統反應時間，制導方式能力，射界范圍，發射方式，連射間隔時間，攔截范圍，殺傷概率，多目標服務能力，載彈量，抗干擾能力}={ωA 21，ωA 22，ωA 23，ωA 24，ωA 25，ωA 26，ωA 27，ωA 28，ωA 29，ωA 210，ωA 211，ωA 212，ωA 213}；“保障能力”之底層指標A3-A3j(j=1，2，3，4)的權重值為：{導彈裝填速度，可靠性，維修性，測試性}={ωA 31，ωA 32，ωA 33，ωA 34}。

2.2 層次總排序權重和一致性檢驗

2.2.1 總排序權重

判斷矩陣一致性檢驗通過后，判斷矩陣中各指標權重得以確定，此時便可以得出各準則和底層方案對于艦載近程反導武器系統作戰能力評估所占的總排序權重值，如表3所示。

表3 底層方案相對于艦載近程反導武器系統作戰能力的總排序權值

經過上述的計算后，可得層次間的指標總排序的計算結果。

2.2.2 總層次一致性檢驗

It can be easily calculated NLR or CRP-to-albumin ratio from routine blood tests. The systemic inflammation-based markers can be useful tool to predict the outcome in patients with PC.

方案層層次總排序的一致性檢驗公式為：

(5)

當CR<0.1時，則判斷矩陣通過整體一致性檢驗。

3 評估指標數據和試驗結果的處理

3.1 指標的分類

指標數據的處理又稱作指標值的規范化[13]，定型指標值的處理可采用直接打分法、量化標尺量化法等。定量指標值的處理可根據效益型、成本型、固定型和區間型四種指標的類型[14]。有的指標值越大越好，稱為效益型指標；有的指標值越小越好，稱為成本型指標；有的指標越靠近目標值越好，稱為固定型指標；有的指標越接近某個區間越好，稱為區間型指標。指標類型如表4所示，按表5進行分類計算。

表4 指標類型

3.2 指標和試驗結果歸一化處理

3.2.1 指標歸一化處理

近程反導武器系統標準狀態下的指標為R標準態、裝艦后的近程反導武器系統的指標為R裝艦態，將R裝艦態與R標準態進行歸一化處理，以標準狀態下的指標R標準態

表5 指標類型公式表

作為參考標準設為1，裝艦后的近程反導武器系統定性指標按照直接打分法進行歸一化處理，定量指標按照效益型、成本型、固定型和區間型指標處理方法進行歸一化處理[15]。其中，工作狀態、作戰方式、制導方式、發射方式等定性指標按照直接打分法進行歸一化處理；雷達目指信息能力、電偵目指信息能力、射界范圍、殺傷區、殺傷概率、多目標服務能力、載彈量、抗干擾能力、導彈裝填速度、可靠性、測試性等效益型定量指標，按照效益型指標處理方法進行歸一化處理；戰斗準備時間、系統反應時間、連射間隔時間、維修性等成本型定量指標，按照成本型指標處理方法進行歸一化處理。可得各能力指標的歸一化處理結果為：{雷達目指信息能力，電偵目指信息能力，戰斗準備時間，工作狀態，作戰方式，系統反應時間，制導方式，射界范圍，發射方式，連射間隔時間，殺傷區，殺傷概率，多目標服務能力，載彈量，抗干擾能力，導彈裝填速度，可靠性，維修性，測試性}={r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，r8，r9，r10，r11，r12，r13，r14，r15，r16，r17，r18，r19}。

裝艦后的近程反導武器系統的指標為Z裝艦態，試驗結果為SY，將Z裝艦態與SY進行歸一化處理，以裝艦后的近程反導武器系統的指標為參考標準設為1，計算方法與指標歸一化處理的計算方法一致，根據指標分類的計算公式，可得試驗結果的歸一化處理結果為：{雷達目指信息能力，電偵目指信息能力，戰斗準備時間，工作狀態，作戰方式，系統反應時間，制導方式，射界范圍，發射方式，連射間隔時間，殺傷區，殺傷概率，多目標服務能力，載彈量，抗干擾能力，導彈裝填速度，可靠性，維修性，測試性}={S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15，S16，S17，S18，S19}。

4 艦載近程反導武器系統作戰能力計算

艦載反導武器系統作戰能力指數表達形式上表現為冪指數乘積的形式，因此，基本計算模型可表示為：

(6)

其中:M代表武器系統作戰能力要素的數量，本文中，M=19；ωm是根據第m項要素對武器系統作戰能力貢獻的大小，應用層次分析方法計算出的冪指數，并且ω1+ω2+…+ωm=1；Xm代表第m項要素的能力系數。

艦載近程反導武器系統作戰能力的表達形式上表現為冪指數乘積的形式，單項指標的作戰能力系數X可以表示為:

Xm=rm·Sm(m=1,2,…,19)

(7)

因此，艦載近程反導武器系統作戰能力指數可用公式(6)和(7)計算得出：

(r1·S1)ω1·(r2·S2)ω2·…·(r19·S19)ω19

(8)

5 案例分析

本文主要選擇以下4名專家：一是武器系統設計人員(專家1)；二是裝備操作人員(專家2)；三是試驗鑒定人員(專家3)；四是裝備指揮管理人員(專家4)。由于篇幅限制，本文僅以設計人員(專家1)打分結果為例，構造準則層相對于目標層的重要性判斷矩陣如下：

進行層次單排序及其一致性檢驗。判斷矩陣A的最大特征值相應的特征向量ω為:

ω=(0.516 217 012，0.425 625 666，0.058 157 321)Τ

一致性評價指標C.R為:

因此可認為目指信息能力、武器控制和火力打擊能力、保障能力關于艦載近程武器系統作戰能力評估的權重為ω=(0.516 217 012，0.425 625 666，0.058 157 321)Τ。

針對各分目標，咨詢專家構造判斷矩陣，求得各分目標的權重值為：{ωA1，ωA2，ωA3}={0.340 897 627，0.491 603 272，0.167 499 101}。同理，可得出“目指信息能力”之底層指標的權重值為：{ωA11，ωA12}={0.770 833 333，0.229 166 667}；“武器控制和火力打擊能力”之底層指標的權重值為：{ωA21，ωA22，ωA23，ωA24，ωA25，ωA26，ωA27，ωA28，ωA29，ωA210，ωA211，ωA212，ωA213}={0.032 981 128，0.010 914 105，0.011 515 828，0.109 358 656，0.046 418 554，0.046 423 49，0.022 751 625，0.038 898 194，0.152 033 227，0.249 443 663，0.130 783 793，0.052 986 558，0.095 491 18}；“保障能力”之底層指標的權重值為：{ωA31，ωA32，ωA33，ωA34}={0.118 801 603，0.498 011 033，0.199 347 694，0.183 839 67}。

因此，根據表3中總排序權值的計算公式可得，方案層指標相對于艦載近程反導武器系統作戰能力所占的總排序權重值計算結果，如表6所示。

表6 各指標總排序權值

經一致性檢驗滿足要求，故方案層各個指標相對于艦載近程反導武器系統作戰能力所占的總排序權重值計算結果為{ω1，ω2，ω3，ω4，ω5，ω6，ω7，ω8，ω9，ω10，ω11，ω12，ω13，ω14，ω15，ω16，ω17，ω18，ω19}={0.397 917 28，0.118 299 732，0.014 037 615，0.004 645 323，0.004 901 432，0.046 545 851，0.019 756 928，0.019 759 029，0.009 683 675，0.016 556 07，0.064 709 243，0.106 169 625，0.055 664 939，0.022 552 439，0.040 643 497，0.006 909 183，0.028 962 988，0.011 593 528，0.010 691 623}。

表7 指標和試驗結果歸一化處理結果

根據實際反導武器系統標準狀態下的指標R標準態、裝艦后反導武器系統的指標R裝艦態、實際試驗結果S，分別進行指標歸一化處理和試驗結果歸一化處理，得到結果如表7所示。由于部分能力指標在設計時留有一定的余量，為了客觀的表示艦載近程反導武器系統的實際作戰能力，本文試驗結果的歸一化值可能會存在大于1的情況。

因此，可計算得出艦載近程反導武器系統作戰能力指數為:

I=0.797 164 087

6 結束語

綜上所述，裝艦后的近程反導武器系統作戰能力與標準狀態下相比有所下降。下降的原因主要包括指標體系、指標權重、指標數據和試驗結果四部分。其中，指標體系和指標權重都是專家根據經驗建立和得出的，具有一定的主觀性，可通過邀請更多的本領域專家對指標體系進行多次優化和量化打分，降低主觀因素的影響，使指標體系更趨于合理，使各指標的權重值更趨于客觀。而指標數據和試驗結果，是根據艦艇平臺的現實情況和實際測試得出的客觀結果。因此，要提高近程反導武器系統裝艦后的實際作戰能力，要從艦艇平臺入手，盡可能減少艦艇平臺的限制因素，使其發揮更大的作戰效能。