基于模糊综合评判的单舰防空能力评估*

(91851部队 葫芦岛 125001)

基于模糊综合评判的单舰防空能力评估*

王天辉付京来刘宗杰

(91851部队 葫芦岛 125001)

从构成单舰防空能力的要素出发,构建了单舰防空能力评估指标体系。采用层次分析法和专家组决策法相结合的方法对影响单舰防空能力的各因素权重进行计算,并利用模糊综合评判法对单舰的防空能力进行评估。以某驱逐舰为例,对其进行单舰防空能力评估。结果表明,该计算模型能够简单、快速、客观地给出水面舰艇的单舰防空能力。

层次分析;专家决策;模糊综合评判;单舰防空

ClassNumberTJ762.3

1 引言

在未来信息化海战中,如何有效地提高舰艇的防御能力,使其免受空中武器的打击,已经成为各国发展舰载武器的重要方向[1]。单舰防空是指单艘水面舰艇在得不到其他火力支援的情况下,仅靠本舰的防空能力来保护自身免受敌方空袭武器打击的一种防空作战模式。

单舰防空作为编队防空的基础,对其防空作战能力进行有效的评估,对于舰队指挥员合理部署火力具有重要的参考意义。

2 单舰防空能力评估指标体系

2.1 防空武器组成分析

为了应对来自空中武器的威胁,水面舰艇通常配备的防空武器有:远程区域防空导弹、中程区域防空导弹、近程防空导弹、防空火炮、电子对抗设备等[2]。

从防空武器的防空区域来看,水面舰艇的防空武器可划分为远程防空武器、中程防空武器及近程防空武器。

从防空武器的构成要素来看,水面舰艇的防空武器可划分为防空导弹、防空火炮及电子干扰设备[3]。

2.2 基本指标的确定原则

单舰的防空能力需要通过指标体系来分析和评估,设计合理的指标体系是单舰防空能力分析中的关键。确定基本指标应遵循以下原则[4]:

1)各指标的选择应具有代表性,指标应覆盖单舰所有的防空武器。

2)各指标之间要相对独立,避免重复交叉。

3)各指标的概念要准确,能够便于量化,以减少主观判断。

4)广泛征询专家意见,指标应涵盖各种舰艇的防空能力。

2.3 指标体系的建立

为了便于分析,本文对单舰防空能力的评估是根据防空武器的构成要素进行分析。根据单舰防空基本指标的确定原则,构建评估指标体系如表1所示。

表1 单舰防空作战能力指标体系

3 单舰防空能力评估模型

3.1 确定指标权重

单舰防空的各因素对整个防空能力影响程度不同,本文用各指标的权重值来表示它们在整个系统中的重要性。各指标权重的确立对于整个评估模型的重要性不言而喻。确定权重常用的方法有熵值法、环比评分法、层次分析法(AHP)、专家组决策法(Delphi法)等[5]。本文对指标权重的确定采用层次分析法(AHP)和专家组决策法(Delphi法)相结合的方法。具体方法如下:

1)采用专家组决策法,让多位专家根据两两指标的相对重要性进行比较,按照九级分制评分原则对各指标的相对重要性进行评比。

2)根据不同专家的评分意见,采用几何平均法对各指标进行归类处理。参与评分的专家为n位,则反映指标i比指标j重要的综合值为

以单舰防空构成因素的第一层指标为例,采取专家打分并采取以上方法进行处理得到其判断矩阵A如下

(1)

3)求出判断矩阵的最大特征根即为第一层评价指标的权重,具体求解步骤如下:

(2)

得:w=[0.6687 0.2431 0.0882]

(4)计算矩阵A的最大特征根λmax,即

得,λmax=3。

3.2 判断矩阵的一致性检验

一致性检验主要是考查一致性比例指标C.R是否满足要求,当C.R<0.1时,认为判断矩阵的一致性可以接受[6]。此时,求的特征向量w即为所求的特征向量。当C.R≥0.1时需要对判断矩阵进行适当修正以满足一致性指标。

一致性比例指标C.R计算公式为

针对南昌某别墅，通过加装中间换热器的地下水源热泵系统与空气源热泵系统、地埋管地源热泵系统的能效比和经济性的相关数据的对比分析，可以得出以下结论：

(3)

表2 平均随即一致性指标R.I

在判断矩阵A中:C.R=0<0.1,满足一致性指标。

3.3 第二层指标权重计算

用第一层指标权重的计算方法,计算第二层指标权重,结果如表3～表5所示。

表3 防空导弹各指标权重计算

注:λmax=6.1038,C.R=0.016<0.1

表4 防空火炮各指标权重计算

注:λmax=6.1457,C.R=0.0231<0.1

表5 电子干扰作各指标权重计算

注:λmax=5.1350,C.R=0.03<0.1

4 模糊综合评判及实例

4.1 模糊综合评判算法

模糊综合评判法[8]是指根据模糊问题的各个评价因素、评价标准、自然状态以及各因素的相对重要程度建立模糊综合评价模型。使可量化和不可量化的众多因素得以合理化对比,实现人们主观判断的定量化。其实现一般步骤如下:

1)确定评语等级集

V=(V1,V2,…,Vm)

本文对单舰防空能力的评定采用四级评定,评语集V={高,较高,一般,差},对应的评分集为{1,0.75,0.5,0.25}。

2)单因素模糊评价

对构成各个单因素进行模糊评价,建立单因素评判的模糊矩阵R=(Rij)m×n,单因素模糊评价子集可表示为[10]

Ri={Ri1,Ri2,…,Rin}

它表示针对每一个评价指标,在不同评语级别下的隶属度值。

3)建立单舰防空能力的评估模型

根据影响单舰防空能力的各因素组成及功效,运用一定的权重计算方法,确定各影响因素的权重w。

4)模糊综合评判模型

得到模糊子集R与各因素权重w后,对其进行数据处理,生成模糊评判向量:

B=w·R

根据模糊评判向量,采取一定的原则,确定评判对象所属评语级别。本文采用最大隶属度原则,确定其作战效能。

4.2 实例分析

以某驱逐舰为例,对其单舰防空能力进行评估。经过查阅相关资料和相关专家对该舰的防空武器进行打分评判,得出其二层模糊综合评定指标值为:

(4)

(5)

(6)

经Bi=wi·Ri计算,并进行归一化处理得一层模糊综合评定指标值:

B1=(0.1417 0.2359 0.4131 0.3140)
B2=(0.2739 0.3802 0.2812 0.1816)
B3=(0.3060 0.4279 0.2656 0.1393)

该驱逐舰的整体防空能力模糊评判向量为

B=w·R=(0.19 0.29 0.37 0.27)

根据该舰的防空能力评判向量,依据最大隶属度原则,该舰的防空能力为一般。

5 结语

水面舰艇部队的单舰防空作战能力涉及因素较多[11],给评估工作带来一定的困难。本文利用层次分析法和专家组决策法相结合的方法对影响单舰防空能力的各因素权重进行计算,并利用模糊综合评判的方法,对单舰的防空能力进行评估。该评估方法能够简单、客观地给出单舰的防空能力,对于舰队指挥员合理部署火力具有重要的参考意义。

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SingleShipAirDefenseCapabilityEvaluationBasedonFuzzyComprehensiveEvaluation

WANG Tianhui FU Jinglai LIU Zongjie

(No. 91851 Troops of PLA, Huludao 125001)

According to the content of single ship air defense capability, the evaluation index system of the single ship air defense is established. The weight of every element constructed single ship air defense is calculated by AHP method and the Delphi method. And single ship air defense capability is evaluated based on fuzzy comprehensive evaluation. Taking destroyer as an example, single ship air defense capability of the destroyer is evaluated. The result shows that the single ship air defense capability can be evaluated briefly quickly and correctly by the calculated model.

AHP, delphi, fuzzy comprehensive evaluation, single ship air defense

2013年11月11日,

:2013年12月23日

王天辉,男,硕士,助理工程师,研究方向:兵器理论与技术。

TJ762.3DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.033