基于改进AHP法的鱼雷自导系统作战效能评估方法*

闫 雪 邢国强 孙常存

(91439部队96分队 大连 116041)



基于改进AHP法的鱼雷自导系统作战效能评估方法*

闫 雪 邢国强 孙常存

(91439部队96分队 大连 116041)

基于传统层次分析法在武器系统作战效能评估中的应用,利用最优传递矩阵对层次分析法的一致性检验过程进行了有效调整,在满足一致性要求的基础上,使评估结果更具可靠性和安全性,在一定程度上减小了评估结果的风险,为深入开展鱼雷自导系统作战效能试验提供了技术支撑。

鱼雷自导; 作战效能; 层次分析; 最优传递矩阵

Class Number TJ630.2

1 引言

鱼雷系统由控制系统、自导系统、软件系统、操雷系统、战斗部系统、动力系统、供电系统等分系统组成[1]。自导分系统主要完成对目标的搜索、定位、识别和跟踪,占有举足轻重的地位[2]。层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种可以对影响作战能力的各项重要指标进行重要性权重排序,从而直观地获得各个指标的量化权重值的方法。在AHP方法中只有当判断矩阵具有满意的一致性时,基于AHP得出的结论才基本合理[3]。而在实际评估过程中,若未能满足一致性要求,一般都凭着大致的估计来调整判断矩阵,这样具有很大的盲目性。为了克服这个缺点,本文对AHP算法进行适当改进。当确定判断矩阵后,再利用最优传递矩阵对其优化,使之自然满足一致性要求。该方法计算过程简单易行,最后得出的各指标相对重要性权值,也为作战指挥员评价和选择方案提供决策依据。

2 传统层次分析法

2.1 基本思想

传统层次分析法是美国匹兹堡大学运筹学专家T.L.Saaty于20世纪70年代提出的一种系统分析方法[4]。其主要思想是根据研究对象的性质将要求达到的目标分解为多个组成因素,并按因素的隶属关系,将其层次化,组成一个层次结构模型,然后按层分析,最终获得最低层因素对于最高层(总目标)的重要性权值。

2.2 传统AHP法的一般过程

3 基于改进AHP法的鱼雷自导系统作战效能评估方法

3.1 最优传递矩阵[5]

设实数矩阵A=[aij]、B=[bij]、C=[cij],A,B,C∈Rn×n,此时假设A为构造的判断矩阵,那么A显然要满足aij=aji-1。为了使A要满足一致性检验要求,即:aij=aik/ajk(i,j,k=1,2,…,n),假定B满足:bij=-bji,显然若A是一致阵,则:

B=lgA(bij=lgaij,∀i,j)

(1)

满足bij=bik+bkj。

显然若A是互反矩阵,B=lgA,C是B的最优传递矩阵,那么:

A*=10C

(2)

由于C是传递的,可以找到x1,x2,…,xn≥0,使

(3)

3.2 应用改进层次分析法的一般步骤

1) 进行层次分析,确定度量的具体参数,建立层次结构。

2) 对所选参数进行两两比较,构造两两比较判断矩阵。在两两比较时,对参数进行量化,这里采用1～9度量方法[7]。其具体含义如表1所示。

表1 标度含义表

3) 然后应用最优传递矩阵求得特征值及特征向量,其流程如图1所示。

3.3 鱼雷自导系统作战效能评价指标的确定

图1 求特征向量流程图

鱼雷自导系统作战效能E,就是预期鱼雷自导系统满足某一组特定任务要求程度的度量。系统效能常被人们用来描述一个系统完成其任务的能力和系统所得的利益,一般可以用一个效能指标来说明系统的效能。但实际上鱼雷自导系统包括导引控制分系统、探测分系统以及干扰判断分系统等。各个分系统具体任务不同,系统的各个性能指标在不同系统完成其任务的能力体现也不同。系统的总效能无法用单一指标描绘出来,描述系统效能就必须是多维的。因此,鱼雷自导系统的效能评价是一个多指标评价问题[8]。

为了评价鱼雷自导系统的综合效能,需要选择它的战术技术评价指标,实际上这是鱼雷自导系统作战性能的主要特征参数。根据鱼雷自导系统的作战任务和系统构成,主要考虑如下战术技术指标[9]:

1) 成功捕获目标能力(A1):指鱼雷自导系统检测目标信号的能力;

2) 有效跟踪目标能力(A2):指鱼雷自导系统捕获并核实目标后,与控制系统配合导引鱼雷接近目标的能力;

3) 末弹道命中目标能力(A3):指鱼雷跟踪至目标一定距离时,鱼雷引信系统判断最佳炸点并适时可靠引爆战斗部的能力;

4) 抗干扰能力(A4):是指我方综合运用干扰、对抗等装备设施对敌方信息系统的干扰和破坏能力。

4 算例

现从实际作战与系统构成角度出发,对鱼雷自导系统作战效能的四个评价指标在参考了专家经验后得到如下判断矩阵:

并已知平均随机一致性指标值如表2所示[10]。

表2 平均随机一致性指标值

对于各评价指标,分别求解判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量,并进行一致性检验,得到:

三个待评估自导系统对总目标作战效能的合成权重向量为

=[0.5308 0.3325 0.1369]T

以上结果表明:三个鱼雷自导系统的作战效能大小关系是G1>G2>G3。

5 结语

本文应用改进的AHP方法对鱼雷自导系统作战效能进行了评估。结果表明,改进的层次分析法,无需对一致性的检验过程进行多次调整,可以更为简单可靠地对作战效能层次结构模型进行评估,并给出量化的效能评估值。但本文提供的只是一种理论方法,在实际应用时还需与作战时机、状态、环境等多种因素结合考虑,结果仅供参考。

[1] 李留成,贾同民,王瑜,等.鱼雷制造技术[M].北京:国防工业出版社,2011:2-3.

[2] 周德善,李志舜,朱元邦,等.鱼雷自导技术[M].北京:国防工业出版社,2009:12-13.

[3] 许树柏.层次分析法原理[M].天津:天津大学出版社,1988:28-29.

[4] 董尤心,张杰,唐宏,等.效能评估方法研究[M].北京:国防工业出版社,2000:36-38.

[5] 张炳江.层次分析法及其应用案例[M].北京:电子工业出版社,1999:24-26.

[6] 王龙涛,陶熹.基于改进层次分析法的舰载信息系统作战效能评估[J].舰船电子对抗,2009,(1):49.

[7] 雷蕾,李言俊,陶晓娟.改进AHP在导弹武器系统作战效能中的应用[J].火力与指挥控制,2009(5):90-91,114.

[8] 孟庆玉,张静远,宋保维.鱼雷作战效能分析[M].北京:国防工业出版社,2003:75-78.

[9] 张静远.鱼雷作战使用与作战能力分析[M].北京:国防工业出版社,2005:128-129.

[10] 黄波,张永,常金达,等.基于AHP的潜艇鱼雷武器系统效能模糊评估模型[J].四川兵工学报,2011(12):34.

Evaluation Method of Torpedo Acoustic Homing System Operational Effectiveness Based on Improved AHP

YAN Xue XING Guoqiang SUN Changcun

(Unit 96, No. 91439 Troops of PLA, Dalian 116041)

Based on the application of traditional AHP for the evaluation of weapon system operational effectiveness, the consistency checking procedure of AHP is modulated effectively by means of the optional transfer matrix. On the basis of conforming to the requirement of consistency, the evaluation results are more reliable and safe. The risks of evaluation results is decreased to a certain extent. The technical support is provided for developing the operational effectiveness test of torpedo acoustic homing system.

torpedo acoustic homing, operational effectiveness, AHP, optional transfer matrix

2014年10月7日,

2014年11月26日

闫雪,女,助理工程师,研究方向:制志与联调。

TJ630.2

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.032