基于双枝模糊评判的舰艇对海作战能力评估＊

徐 林 葛 伟

（海军装备研究院 北京 100161）

基于双枝模糊评判的舰艇对海作战能力评估＊

徐 林 葛 伟

（海军装备研究院 北京 100161）

单舰艇平台对海作战能力的研究是水面舰艇编队对海作战能力研究的基础。论文依据水面舰艇平台对海上目标作战的流程，将水面舰艇对海作战能力划分为侦察预警能力、指挥控制能力、火力打击能力、电子战能力四个部分，并逐一分析了影响这四个部分能力的因素集，建立了水面舰艇对海作战能力指标体系。同时，根据水面舰艇对海作战能力指标体系的特点，采用了双枝模糊综合评判法对水面舰艇对海作战能力进行评估，并通过实例验证了该方法的可行性及普遍适用性。

水面舰艇；作战能力；指标体系；评估；双枝模糊评判法

Class NumberE83

1 引言

作战平台能力评估是装备论证的一项重要环节。平台评估指标体系是为平台的论证和研制、综合能力评估、优选系统参数而确定的层次化的准则和与方案相联系的属性集的总称。对海作战是水面舰艇担负的主要作战任务之一，水面舰艇对海作战能力指标体系的建立与评估，是科学分析影响水面舰艇作战能力因素的关键。

2 单舰艇平台对海作战流程

图1 单舰艇对海作战流程图

单舰艇平台对海作战是利用舰艇对海预警探测系统实施对海情报搜集，再将搜集到的信息传送到舰艇指控中心后，经过信息处理、信息融合形成战场态势，并制定作战方案，最后形成作战命令指挥控制舰载武器系统完成对海作战任务。单舰艇对海作战流程如图1所示。

3 单舰艇平台对海作战能力指标体系建立

依据舰艇对海作战流程，可以将舰艇对海作战能力划分为侦察预警能力、指挥控制能力、火力打击能力和电子战能力，建立如图2所示的指标体系框架。

图2 单舰艇对海作战能力指标体系

3.1 侦察预警能力

在信息化条件下，无论战时还是平时，制信息权的争夺是最为激烈的，在战时它直接影响着战争的进程，在平时它是维护国家主权的重要标志。单舰艇平台侦察预警能力主要指利用对海警戒雷达获取海上目标信息，尽可能早的为指控系统提供信息，实现先敌发现。因此，衡量对海战场态势感知能力的主要立足点在于分析舰载探测设备能力指标，如图3所示。

图3 单舰艇对海侦察预警能力指标体系

其中，雷达侦察预警系统探测能力包括最大作用距离、最小作用距离、观察时间与数据率等十个能力指标，分别用u1、u2、…、u10表示。

3.2 指挥控制能力

指挥控制能力主要描述作战平台的信息传输能力、武器控制能力、辅助决策能力、信息处理与融合能力以及指挥员的决策能力，建立指标体系如图4所示。

图4 单舰艇对海指挥控制能力指标体系

其中，指挥员决策能力用u11表示，信息传输能力包括信息通信手段与种类、通信覆盖范围等六个能力指标，分别用u12、u13、…、u17表示。武器控制能力包括指挥控制流程合理性、武器通道组织合理性等四个能力指标，分别用u18、u19、…、u21表示。辅助决策能力包括辅助决策内容、辅助决策正确性等三个能力指标，分别用u22、u23、u24表示。信息处理与融合能力包括信息处理与融合容量、信息处理与融合速度等三个能力指标，分别用u25、u26、u27表示。

3.3 火力打击能力

舰载侦察预警设备将目标信息传输给指挥控制中心，再由指挥控制中心输出指令给各种舰载武器系统，实施对敌火力打击或电子对抗。武器系统的火力打击能力是反映敌我双方装备直接对抗的情况，因此依据作战目标和装备的不同建立如图5所示的指标体系［1］。

图5 单舰艇对海火力打击能力指标体系

其中，舰炮火力包括主舰炮口径、主舰炮射程等十个能力指标，分别用u28、u29、…、u37表示。反舰导弹火力包括有效射程、最大平飞速度等十一个能力指标，分别用u38、u39、…、u49表示。

3.4 电子战能力

舰艇电子战系统效能的影响因素众多，根据作战任务可以将舰艇电子战能力分为电子信息支援能力、电子信息攻击能力、电子信息防护能力，并建立如图6的指标体系［2，6～10］。

其中，电子信息支援能力包括信息情报收集处理能力、威胁识别告警能力等六个能力指标，分别用u50、u51、…、u55表示。电子信息攻击能力包括电子干扰能力、反辐射攻击能力等四个能力指标，分别用u56、u57、…、u59表示。电子信息防护能力包括舰艇隐身伪装能力、电子抗干扰能力等五个能力指标，分别用u60、u61、…、u64表示。

图6 单舰艇电子战能力指标体系

4 双枝模糊集理论

史开泉教授提出了双枝模糊集的一般概念和它的基本理论［3］，为双枝模糊决策的提出做了基础性准备，双枝模糊决策具有普遍的意义。

4.1 基本定义

定义1［3］：设X是论域，X＋，X－，X0分别称作X的上域，下域，如果：1）∀xi∈X＋，xi与S的关系满足：1≥S（xi）≥0；2）∀xj∈X－，xj与S的关系满足：0≥S（xj）≥－1；3）∀xk∈X0，xk与S的关系满足：S（xk）＝0。

定义2［3］：给出映射S：X→［－1，1］，x→S（x），S（x）确定一个X上双枝模糊集S，S（x）称作x关于S的模糊接吻函数，对于给定的x0∈X，S（x0）称作x0关于S的模糊接吻度。

定义3［4］：称X＝｛xi｜0≤u＋（xi）≤1，i＝1，2，…，α｝是双枝模糊决策因素域X的上域，映射u＋：X＋→［0，1］，x→u＋（x）称X＋上的上－双枝模糊决策，对于给定的x0∈X＋，u＋（x0）称上枝模糊决策度，X＋⊂X。

定义4［4］：称X－＝｛xj｜－1≤u－（xj）≤0，i＝1，2，…，β｝是双枝模糊决策因素域X的下域，映射u－：X－→［－1，0］，x→u－（x）称X－上的下－双枝模糊决策，对于给定的x′0∈X－，u－（x′0）称下枝模糊决策度，X－⊂X。

4.2 双枝模糊决策算法［4］

双枝模糊决策算法步骤如下：

1）建立模糊接吻函数然后进行决策因素域的极性分解：X＋，X－，X0；

2）构造目标相对优属度矩阵：R＋，R－；

3）确定权重w，w′；

4）计算X＋上的上－双枝模糊决策度u＋j，X－上的下－双枝模糊决策度u－j，u＋j∈［0，1］，u－j∈［－1，0］；

5）uj的极性识别与输出；

6）END。

5 双枝模糊评估的模型与应用

根据上文建好的单舰艇对海作战能力指标体系，本文选择世界各国海军典型的三种驱护舰分别建立评估模型进行评估。并以其中一种驱护舰为例进行详述。

5.1 建立影响舰艇对海作战能力的因素集

将本文选择的世界各国海军典型的三种驱护舰构成一个水面舰艇平台集，代号为m1、m2、m3。

令U＝｛u1，u2，…，un｝，其中，u1，u2，…，un的含义如图3～图6和3.1～3.4所述，根据文献［1］得到这三种水面舰艇对海作战指数的相关资料。

5.2 建立模糊接吻函数

定义mj舰艇对因素ui的模糊接吻度为

Aij为mj舰艇在因素ui方面表现的具体数值，l为评估舰艇的个数，n为因素的个数［5］。

以舰艇m1为例，计算m1舰艇在上述64个因素方面的模糊接吻度：

1）对于因素u1，应用上面的模糊接吻函数，有α1＝min｛Aij｜j＝1，2，…，l｝＝20，

β1＝max｛Aij｜j＝1，2，…，l｝＝60，

2）对于因素u2，有α2＝1，β2＝2，¯A2＝1.6，则δ2（m1）＝1；

3）对于因素u3，有α3＝4，β3＝6，¯A3＝4.3，则δ3（m1）＝1；

4）对于因素u4，有α4＝3，β4＝4，¯A3＝3.3，则δ4（m1）＝－1；

5）对于因素u5，u6，u8～u11，u17～u19，u22，u23，u32，u35，u37，u47，u48，u50～u64，建立它们的模糊接吻函数与原隶属函数一致为

6）对于因素u7，有α7＝8，β7＝16，¯A7＝10.6，则δ2（m1）＝－1；

7）对于因素u12，δ12（m1）＝0；

8）对于因素u13，因通信覆盖范围3艘舰艇都是全舰覆盖，所以其模糊接吻度δ13（m1）＝0；

9）对于因素u14，有α14＝2，β14＝3，¯A2＝1.6，则δ14（m1）＝1；

10）对于因素u15，有α15＝0.02，β15＝0.03，¯A15＝0.023，则δ15（m1）＝0.28；

11）对于因素u16，有α16＝0.2，β16＝0.4，¯A16＝0.3，则δ4（m1）＝－1；

12）对于因素u20，有α20＝2，β20＝4，¯A20＝2.6，则δ20（m1）＝－1；

13）对于因素u21，有α21＝1，β21＝2，¯A21＝1.6，则δ21（m1）＝1；

14）对于因素u24，有α24＝2，β24＝3，¯A24＝2.6，则δ24（m1）＝－1；

15）对于因素u25，有α25＝2，β25＝8，¯A25＝4.6，则δ25（m1）＝－0.23；

16）对于因素u26，有α26＝2，β26＝3，¯A26＝2.3，则δ26（m1）＝1；

17）对于因素u27，有δ27（m1）＝0.5；

18）对于因素u28，有α28＝127，β28＝130，¯A28＝128，则δ28（m1）＝－1；

19）对于因素u29，有α29＝23.7，β29＝29.5，¯A29＝25.6，则δ29（m1）＝－1；

20）对于因素u30，有α30＝20，β30＝70，¯A30＝43.3，则δ30（m1）＝－0.14；

21）对于因素u31，有α31＝0.5，β31＝0.7，¯A31＝0.54，则δ31（m1）＝－1；

22）对于因素u33，有α33＝0.3，β33＝0.7，¯A33＝0.46，则δ33（m1）＝－1；

23）对于因素u34，有α34＝20，β34＝40，¯A34＝28.8，则δ34（m1）＝－1；

24）对于因素u36，有α36＝280，β36＝300，¯A36＝300，则δ36（m1）＝0；

25）对于因素u38，有α38＝110，β38＝550，¯A38＝370，则δ38（m1）＝0.44；

26）对于因素u39，有α39＝0.75，β39＝2.5，¯A39＝1.36，则δ39（m1）＝－0.83；

27）对于因素u40，有α40＝20，β40＝275，¯A40＝118.6，则δ40（m1）＝－1；

28）对于因素u41，有α41＝90，β41＝100，¯A41＝96.6，则δ41（m1）＝1；

29）对于因素u42，有α42＝0.8，β42＝0.95，¯A42＝0.88，则δ42（m1）＝0.28；

30）对于因素u43，建立它的模糊接吻度函数与原隶属函数一致为

则δ43（m1）＝1；

31）对于因素u44，有α44＝8，β44＝24，¯A44＝16，则δ44（m1）＝1；

32）对于因素u45，有α45＝0.7，β45＝0.75，¯A45＝0.73，则δ45（m1）＝－1；

33）对于因素u46，有α46＝60，β46＝120，¯A46＝90，则δ46（m1）＝－1；

34）对于因素u49，有α49＝100，β49＝150，¯A49＝123.3，则δ49（m1）＝－1。

5.3 对舰艇m1进行极性分解为U＋∪U0，U－

m1舰艇的决策因素域的极性分解为

5.4 对舰艇m1构造目标相对优属度矩阵R＋，R－

首先，确定总评判集V＝｛优、良、中｝∪｛稍差、一般差、很差｝，接下来分别在U＋1∪U01上按V＋＝｛优、良、中｝构造目标相对优属度矩阵R＋，在U－1上按V－＝｛稍差、一般差、很差｝构造目标相对优属度矩阵R－。确定评判集中元素的隶属函数［5］舰艇的相对优属度矩阵R＋，R－：

5.5 对舰艇m1确定权重ω＋，ω－和ω（）＋′，ω（）－′

本文采用的双枝模糊评判法是对不同舰艇的同种战术指标之间的横向比较，所以令m1舰艇的

5.6 计算双枝模糊决策度

计算X＋∪X0上的上－双枝模糊决策度δ＋，X－上的下－双枝模糊决策度δ－，δ＋∈［0，1］，δ－∈［－1，0］。经过计算得到，m1舰艇的上－双枝模糊决策度下－双枝模糊决策度δ－1＝

5.7 极性识别与输出

δ的极性识别与输出（δ＋，δ－，λ1δ＋＋λ2δ－）：令最终权重λ1＝λ2＝1，则m1舰艇的极性识别与输出

类似的按步骤求出m2舰艇的识别与输出舰艇的识别与输出

结论：由极性识别与输出结果可以看出舰艇对海作战能力排序为m1＞m3＞m2。

6 结语

水面舰艇对海作战能力涉及到很多因素，有些因素是定性的、有些因素是定量的，给评估工作带来了困难。本文采用的双枝模糊评判法既体现了舰艇对海作战能力评估中定性与定量指标相结合，又考虑到制约舰艇对海作战能力的短板，为以后此类问题的研究提供了一定得参考价值。

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Evaluation of Combat CapabilityAgainst Sea Targets of Surface Ship Based on the Both－Branch FuzzyComprehensive Evaluation

XU Lin GE Wei
（Naval Armament Academy，Beijing 100161）

The research of combat capability against sea targets of surface ship formation is based on the research of single ship platform's.Based on the combat process against sea targets of surface ship platform，the capability is divided into four parts as ability of detecting and warning，ability of command and control，ability of air attack and ability of elecronic warfare.At the same time，the index system of combat capability against sea targets of surface ship is built after analysing the factor collection of the four abilities.Meanwhile，considering the characteristic of index system of surface ship combat capability against sea targets，the both－branch fuzzy comprehensive evaluation theory is introduced to evaluate the surface ship combat capability against sea targets.Finally we take an example to prove the feasibility and universal application of this theory.

surface ship，combat capability，index system，evaluation，both－branch fuzzy comprehensive evaluation

E83DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.008

2015年5月6日，

2015年6月29日

徐林，女，硕士研究生，助理工程师，研究方向：火力控制、装备保障。葛伟，男，高级工程师，研究方向：装备保障。