基于理想点法的海战场目标威胁评估研究*

朱传伟　金　钊　斗计华

(海军大连舰艇学院　大连　116018)



基于理想点法的海战场目标威胁评估研究*

朱传伟金钊斗计华

(海军大连舰艇学院大连116018)

摘要针对现代海战中各种来袭目标对水面舰艇的威胁日益增大,而对各来袭目标进行威胁评估是舰艇指挥员进行复杂战场态势判断,组织火力分配、射击指挥决策的基础。采用理想点法探索目标威胁评估问题,在阐述理想点法原理的基础之上,建立理想点法的基本模型,给出了其详细求解方法和步骤,最终能够得到来袭目标的威胁程度。并通过实例证明该方法科学可行,可以为舰艇指挥员做出科学、准确的决策提供有力的支持。

关键词理想点法; 威胁评估; 正理想解; 负理想解

Sea Battlefield Target Threaten Evaluation Based on Perfect Point Method

ZHU ChuanweiJIN ZhaoDOU Jihua

(Dalian Naval Academy, Dalian116018)

AbstractIn modern sea warfare, with the application of many high technology approach, the target threaten of attacking warship is increasing. The target threaten evaluation is basic for warship commander to judge battlefield situation, assign firepower and make shooting command decision. The efficiency degree of defense action is decided by the rationality and veracity of estimation conclusion. The perfect point method is applied to study target evaluation problem in this article. The settle method and process is presented detailedly. And The method is illustrated that is scientific and feasible by examples.

Key Wordsperfect point method, threaten evaluation, positive perfect result, negative perfect result

Class NumberE815

1引言

目标威胁评估主要指决策者利用作战辅助决策支持系统根据各种战场监视系统获取的战场目标态势信息,依据一定的规则,判断攻击一方目标对水面舰艇的威胁及威胁程度大小或等级的过程。在目标威胁评估过程中,不仅涉及到决策者的大量经验知识,而且影响目标威胁程度的属性很多,包括目标类型、飞行高度、飞行速度、飞行航路、攻击样式和企图及攻防双方的态势等。威胁评估的目的主要是根据当前的态势与获得的来袭目标信息提取相关要素,推断来袭目标对水面舰艇构成的威胁状况。采用理想点法分析目标威胁评估问题,既简单实用,又不失客观性,适合于评估者对评估指标体系没有明显偏好的评估体系[1~3]。

2理想点法的原理

理想点法是一种有效的多属性决策方法,最初是由C.L.Hwang改进M.Zeleny关于妥协解应与理想解距离最近的概念于1981年所发展出的一种多属性决策方法。理想点法是一种常用的多目标决策方案或者排序分析法,其基本思路是通过构造多属性问题的理想解和负理想解,并以靠近理想解和远离负理想解两个基准作为评估各方案的依据。因此,理想点法又称为双基点法。理想点法以理想解和负理想解作为各个方案排序的标准,符合人们通常认识事物的方法[4~6]。

图1　理想点法示意图

确定了理想解和负理想解,还需要一种测度方法,表示各方案靠近理想解和远离负理想解的程度。在图1中可以看到,点A1到理想点A+距离比点A2近,但是点A1距离负理想点A-并不比点A2远。因此,按双基点判断,难以确定方案a1,a2的优劣,这说明了定义这种测度的必要性。

3理想点法的模型

理想点法就是最后评判结果应是与理想方案距离最近,与最差方案距离最远[7]。以理想化的最优、最劣基点来权衡其它可行方案对二者的距离。以此排序,进行分析、评估。

1) 模型描述

设一个多指标评估问题有n个待优选方案,记为A={a1,a2,…,an};m个评估方案优劣的指标集,记为C={c1,c2,…,cm};第i个方案的第j个指标的值为xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),评估矩阵记为X,X=(xij)n×m。

2) 无量纲化评估矩阵

有些指标,我们希望越大越好,而对另外一些指标,则希望越小越好。通常的做法是比较各指标值,消除不同指标间的不可公度性的影响[8]。为便于分析评估,作如下变换:

若cj是效益型指标,即指标数值越大,对于评估结果越有利的指标,则令:

若cj是成本型指标,即指标数值越大,对于评估结果越有害的指标,则令:

zij=

3) 加权单位化矩阵

4) 确定理想解和负理想解

5) 计算各方案到理想点的距离

各待优选方案到理想点和负理想点的距离可以用以下公式来进行计算。

6) 确定评估系数

评估系数用来最终评估作战方案与理想方案的接近程度,进而评估作战方案的优劣。评估系数Ci的定义如下:

显然,当Ai=A+时,Ci=1;当Ai=A-时,Ci=0;Ci越接近于1,Ai越接近于A+。特定作战方案最后定量的评估,以及各个作战方案的优劣顺序,由Ci的大小确定。

4实例分析

现代海战中,水面舰艇遇到的目标威胁可以来自空中、水面和水下,来自空中的威胁主要是歼击机、轰炸机和反舰导弹,水面威胁主要是反舰导弹,水下的主要是潜艇发射的鱼雷和反舰导弹。为了说明理想点法的应用,本例选用四种最具有代表性的目标对其威胁情况进行分析,设方案集为A={A1,A2,A3,A4}={歼击机,轰炸机,反舰导弹,鱼雷}。方案评判的指标定为各威胁目标与我舰的距离、飞行高度、速度以及目标的舷角,设指标集为G={G1,G2,G3,G4}={距离,高度,速度,舷角}。各个目标的指标值如表1所示。

表1　各威胁目标指标值

1) 构造初始决策矩阵

初始决策矩阵为

2) 构造无量纲化评估矩阵

利用理想点,计算得到无量纲化评估矩阵为

3) 确定各指标权重

采用专家调查法来确定各指标权重,由于篇幅有限,这里只给出最后结果,各指标的权重取为w={0.620,0.183,0.104,0.093}。

4) 构造加权单位化矩阵

根据各指标权重,计算得到加权单位化矩阵为

5) 确定理想解和负理想解

6) 计算每个目标到理想点和负理想点的距离

7) 计算评估系数

C1=0.237、C2=0.161、C3=0.288、C4=0.750

将C1、C2、C3、C4由大到小依次排序,在本实例情况中可以得出,对水面舰艇防御来讲,鱼雷的威胁最大,因此应该特别重视反潜,其次才是对反舰导弹的防御。

5结语

随着各种反舰精确制导武器的不断发展和广泛使用,未来海战中水面舰艇将面临着多方向、多批次的饱和攻击。对来袭目标威胁评估是水面舰艇进行火力组织的基础,评估的效果直接影响水面舰艇对空防御作战的效率[9~10]。本文利用理想点法对于海战场目标进行威胁评估,具有简单实用、计算速度快、客观性较好的优点,并且对样本量、指标多少无严格限制,既适用于小样本信息,也适用于多目标、多指标情况。通过实际应用表明,该方法能反映出被评价对象间的细微差别,对待评价方案能做出正确的、有效的评估,评估结果真实可靠,能够为决策者提供目标威胁信息参考,并为解决类似的决策问题提供思路。

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中图分类号E815

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.03.006

作者简介:朱传伟,男,硕士,讲师,研究方向:舰空导弹作战使用。金钊,男,硕士,讲师,研究方向:舰空导弹作战使用。斗计华,男,硕士,讲师,研究方向:舰空导弹作战使用。

收稿日期:2015年9月9日,修回日期:2015年10月21日