电击武器非致命效能评估*

郭三学，黄德勇，赵晓青

（武警工程大学，西安 710086）

电击武器非致命效能评估*

郭三学，黄德勇，赵晓青

（武警工程大学，西安 710086）

提出了电击武器非致命效能的评估方法，分析了影响电击武器非致命效能的关键因素，建立了电击武器非致命效能评估指标体系，采用定性分析和定量计算相结合，将模糊评判法应用到电击武器非致命效能评估中，确定了模糊评判矩阵，建立了评估模型。比较了3种不同类型电击武器的非致命效能，得出了符合实际情况的结果，为电击武器的发展应用提供了辅助决策的依据。

电击武器，非致命效能，效能评估，模糊评判

引言

电击武器是非致命武器的重要类型。目前，该武器除电警棍外，国内外正在积极发展和应用泰瑟电击枪、电击震晕弹等远距离电击武器。合理设计电击武器的非致命效能评估指标体系，对其非致命效能进行科学的评估，既是作战使用的迫切需要，又是电击武器研制的重要内容。

1 电击武器非致命效能评估指标

影响电击武器非致命效能的因素有很多，这些因素相互关联又相互制约，既有定量的又有定性的。按照系统性、科学性、完备性和客观性的原则［1］，分析影响电击武器非致命效能的关键因素，提炼出电击武器非致命效能评估指标。通过专家咨询并结合层次分析法，对电击武器非致命效能进行合理分层，影响电击武器非致命效能的关键因素可以归纳为非致命性、技术性能和实用性3个一级指标。每个一级指标下设3个二级指标共9个，指标体系如下页图1所示。

非致命性是指电击武器在使用中不会对目标造成永久性伤害，是电击武器非致命效能最重要的指标，可采用输出电压、输出功率和作用时间来进行综合度量。虽然电击武器是采用高电压低电流的作用原理，但电压过高会导致输出电流太大以及造成十分痛苦的肌肉痉挛，故一般取50 kv；放电时间控制在5 s内为宜，否则容易出现事故；输出功率也是影响非致命性的重要因素，电击致肌肉失能要求输出功率在14 W以上［2-4］。实用性反映了电击武器在实战过程中的适应能力，通常包括经济性、方便性和环境适应能力。技术性能是武器设计时的性能指标，对于电击武器来说主要是可靠性、作用距离和威慑能力。

图1 电击武器非致命效能指标体系

2 模糊综合评判法

模糊综合评判法是以模糊数学为基础，将一些边界不清，层次不明，不易量化的因素定量化，再通过模糊数学建立模型进行综合评判的方法［5］。其应用过程为，定义一组评语（评价等级）集合，通过定量计算或定性分析（专家打分），获取评价指标的评判矩阵；将所有指标的评判值利用一组设定的隶属函数转化为隶属度和隶属度权重，生成相应隶属度权重矩阵；引入指标权重向量，经过模糊变换量化得到评估结果。

电击武器非致命效能受到多种因素的影响，其中存在着大量的随机因素和模糊因素，采用一般的方法很难解决评估中存在的不确定性，而采用模糊综合评判法则可以较好地解决这一问题。

3 电击武器非致命效能评估

根据模糊综合评判法以及电击武器非致命效能评价指标，对电击武器中3个主要的类型，泰瑟枪、电击震晕弹和液态金属束流电晕枪的非致命效能进行评估［6-10］。

3.1 建立评价对象的指标集和评语集

电击武器非致命效能评估指标集如下：

将评语集定为：V={V1，V2，…，Vn}=｛很好，较好，一般，较差，差｝，评语所对应的分数区间为：很好（90～100）；较好（80～89）；一般（70～79）；较差（60～69）；差（0～59）。

3.2 计算并确定权重集

计算过程如下：

①建立层次结构模型。根据电击武器非致命效能指标，建立层次结构模型如图1所示。

②构建判断矩阵。采用1-9标度分析法，利用两两比较若干因素对同一目标的影响，构造判断矩阵P=（uij）m×m；uij表示指标ui对uj的相对重要性权值，确定较低层次中诸因素在其上层次中所占的比重。1-9标度见表1。

表1 1-9标度及其含义

③计算单一准则下元素相对权重。根据判断矩阵求出一组元素对其上一层中某个元素的权重向量并进行归一化。

④一致性检验。由于判断矩阵是根据人们的主观判断得到的，不可避免地带有估计误差，因此，要进行排序的一致性检验。当判断矩阵P的一致性比率CR＜0.1时，认为P具有满意的一致性，否则需调整P中的元素使其具有满意的一致性。

根据10位专家对效能评估指标的相对重要性评价意见，按照1-9标度法，对体系指标在各个层次上进行两两判断得到各指标的权重，进行一致性检验。电击武器非致命效能U的判断矩阵为：

判断矩阵的特征向量经归一化得：W=（0.637 0，0.258 3，0.104 7）。一致性检验：CR=0.033＜0.1。因此，判断矩阵P具有满意的一致性。

分别构造各二级指标对应的一级指标的判断矩阵，求得各二级指标对上一级指标的权重并进行一致性检验。汇总权重如下：

3.3 建立模糊评判矩阵

在电击武器非致命效能评估指标中，有些属于定性指标，有些属于定量指标。因此，要区分定量指标和定性指标，确定单因素模糊评判矩阵。

对于定性指标，由于难以得到具体的模糊分布函数，故采用专家打分法确定其隶属度比较合适。设单因素Ui的模糊向量为R=（r1，r2，…，rn）则：rj= xij/X，其中，X为专家人数，xij为因素Ui被评为Vj的次数。

10位专家评价3种电击武器的结果如表2～表4所示。

表2 泰瑟枪专家评价结果

表3 电击震晕弹专家评价结果

表4 液态金属束流电晕枪专家评价结果

对于定量化指标，如作用时间、作用距离等，它们的类型不一致，有越大越优型，越小越好型和越中越优型。因此，要将这些指标进行模糊化处理，利用隶属函数确定其隶属度。建立因素Ui相对于评判等级Vj的隶属度函数，在实际中应用较广泛的是梯形模糊数。越大越优型隶属函数图形及表达式如下［11-12］：

图2 越大越优型隶属函数图形

对于越小越优型、越中越优型指标可采用相同的方法给出评判等级及隶属函数。对于每个指标，根据评判等级及隶属函数，由专家给出相应的参数值，就可以计算出其模糊向量。例如，对于越大越优型指标“作用距离/m”，定义其评判等级为{差，较差，一般，较好，很好}，且其隶属函数的参数由专家给出，分别为a1=5，b1=10，a2=20，b2=40，a3=60，b3=80，a4=100，b4=120，现有某电击武器的作用距离为7 m，代入式（1）～式（3）可计算出“作用距离”的模糊向量为{0.6，0.4，0，0，0}。若评判等级为{很好，较好，一般，较差，差}，则其模糊向量对应为{0，0，0，0.4，0.6}。仿照上述方法可以计算出其余定量指标的模糊向量。

将定性指标和定量指标的模糊向量求出，组合得出单因素模糊评判矩阵。泰瑟枪的模糊判断矩阵如下：

3.4 模糊运算，确定评估结果向量

通过模糊运算，得到模糊综合评判集：B=W·R，B为模糊综合评判结果。

泰瑟枪模糊评判计算如下：

综合判断矩阵为：

总的判断向量为：

同理可计算出电击震晕弹：

液态金属束流电晕枪：

3.5 将评语集进行区间量化，确定评估等级

引入分数集C=（c1，c2，…，cn），其中cj（j=1，2，…，n）表示第j级的评语分数。对3.1节的评语等级分数取中间值构成分数集C=（95，84.5，74.5，64.5，29.5），则：E=B·CT，式中E为评估结果。

经计算，泰瑟枪的总得分：

电击震晕弹的总得分:

液态金属束流电晕枪的总得分：

3.6 结果分析

由计算结果可知：电击震晕弹的非致命效能为较好，泰瑟枪、液态金属束流电晕枪的非致命效能为一般。从总得分值可以看出电击震晕弹的非致命效能要优于泰瑟枪和液态金属束流电晕枪，是今后研究的主要方向和装备部队的首选。

4 结 论

本文提出了用多层次模糊综合评判法评估电击武器非致命效能，这种方法对电击武器非致命效能评估理论上可行；建立的模糊评判指标体系，符合实际情况。该方法不仅可以用作电击武器非致命效能的评估，而且可对其他非致命武器效能进行评估比较，为非致命武器发展应用提供了一种辅助决策的依据。

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Research on Non-lethal Efficiency Evaluation of Electrical Weapon

GUO San-xue，HUANG De-yong，ZHAO Xiao-qing
（Engineering University of Armed Police Force，Xi'an 710086，China）

This thesis brings up a method to evaluate the non-lethal efficiency of electrical weapon. First of all，on the basis of analyzing the key influence factors to non-lethal electrical weapon's effectiveness，a non-lethal effectiveness evaluation index system is built.And then，the combination of quantitative calculation and qualitative analysis are adopted，the fuzzy evaluation method is applied to the non-lethal weapon effectiveness evaluation，the fuzzy evaluation matrix isdetermined，thefuzzy comprehensive method to build evaluation model is choosen.Finally，through the analysis of examples given non-lethal electrical weapon efficiency score，comparing the three kinds of model types of non-lethal electrical weapon efficiency，it is concluded that the results tally with the actual situation.It provides auxiliary decision-making basis for the development and application of non-lethal electrical weapon.

electrical weapon，non-lethal effectiveness，efficiency evaluation，fuzzy evaluation

E277

A

1002-0640（2014）11-0043-04

2013-09-05

2013-11-20

国家社科基金资助项目（13GJ003-242）

郭三学（1962- ），男，陕西富平人，博士，教授。研究方向：军事装备学，非致命武器等。