联合火力战斗网上对抗训练系统应用综合评估*

古小明　刘　森　吴倩倩　何　苗

(1.陆军军官学院战术教研室　合肥　230031)(2.陆军军官学院训练部　合肥　230031)(3.解放军理工大学指挥信息系统学院　南京　210014)(4.65657部队　赤峰　024053)



联合火力战斗网上对抗训练系统应用综合评估*

古小明1刘森2吴倩倩3何苗4

(1.陆军军官学院战术教研室合肥230031)(2.陆军军官学院训练部合肥230031)(3.解放军理工大学指挥信息系统学院南京210014)(4.65657部队赤峰024053)

摘要着眼信息化条件下火力打击的发展趋势，针对联合火力战斗的特点，依据网上对抗训练系统的应用要求，建立相应的模型并进行求解，得出最后训练改进建议。

关键词联合火力战斗; 网上对抗训练系统; 应用评估

Class NumberE837

1引言

联合火力战斗是在联合作战背景下相对独立完整的火力战斗样式，它的指挥决策层次较高，往往是战略决策、战役筹划、战术实施，并选用诸军兵种中核心火力遂行打击任务，这种“高决策、小行动、大目的”的特点就决定了联合火力战斗平时演习或训练中不可能经常进行，而网上对抗训练系统即可以解决平时多个军兵种的联合训练，又可以不用运用实际火力装备[1]。而确定指标权重有代表性的方法有很多，在这里选用网络分析法能够解决联合火力战斗中参战诸多火力单元联合对抗训练的问题。网络分析法是一个解决多准则问题的新工具，是1996年由美国匹兹堡大学T.L.Satty提出的一种在层次分析法的基础上延伸的一种多目标、多准则的决策分析方法，它的前身是反馈的层次分析法[2]。

2联合火力战斗网上对抗训练系统应用的模型建立及求解

2.1指标体系确定

联合火力战斗网上对抗训练系统是为组织联合火力战斗指挥员实施网上对抗训练而开发的模拟系统。该系统是为适应联合火力战斗体系中信息化程度，提高指挥员指挥、谋略水平而开发的训练平台[3]。它通过提供逼真战场态势、模拟的指挥控制流程、准确的行动效果、匹配的指挥权限等，构建近似实战的训练环境以供火力指挥员对抗训练。根据目前联合火力战斗网上对抗训练系统的现状、发展方向以及一些现有成果，影响联合火力战斗网上对抗训练系统效能的通常是可用性、人机交互能力、可信性三个指标。进一步地，还可以列出更加明确的相关要素。这些要素组成了联合火力战斗网上对抗训练系统效能评估体系，体系包括:1)系统效能p1；2)可用性p2；3) 人机交互能力p3；4)可信性p4；5)对抗内容完备性p5；6)对抗控制实时性p6；7)对抗裁决科学性p7:8) 界面友好性p8；9) 界面一致性p9；10)响应时间p10；11)战场态势逼真性p11；12)指控流程相似性p12；13) 行动效果准确性p13；14)指挥权限匹配性p14；15)席位设置合理性p15。

2.2建立ISM模型

ISM模型属于静态的定性模型，它的基本理论是图论的重构理论，通过一些基本假设和图、矩阵的有关运算[4]，可以得到可达矩阵，然后通过人机结合，分解可达矩阵，使复杂的系统分解成多级递阶结构形式，根据联合火力战斗网上对抗训练系统的各项指标要素，由ISM最基本假设:所涉及到的关系都是二元关系，都可以用节点和箭线表示。若要素节点pi对pj有影响，则画出由pi指向pj的箭线，这样就可以将评估体系各要素之间的关系用有向图表示，进而由有向图构造出各评估指标之间相互关系的邻接矩阵。所谓邻接矩阵的定义为:邻接矩阵A=[aij]，当要素节点pi对pj有影响时，aij=1；当要素节点pi对pj没有影响时，aij=0。有向图与邻接矩阵之间是一一对应的关系，由有向图可以得出唯一的邻接矩阵，反之，由邻接矩阵也可以画出唯一的有向图。

经分析得出联合火力战斗网上对抗训练系统应用综合评估体系的邻接矩阵为

利用Matlab编程:

A=邻接矩阵

n=size(A,1)；

p=A；

for i=2:n

P=P+a^i；

end

P(P～=0)=1

求出其可达矩阵P为

在可达矩阵中对系统的每个单元pi可以定义两个集合:将它的可达单元组成的集合定义为pi的可达集R(pi)。它是由可达矩阵中对应于pi的行中所有元素为1的列所对应的单元组成；同理，将到达pi的单元所组成的集合定义为pi的前因集A(pi)。它是由对应pi列中所有元素为1的列所对应的的单元组成。

在一个多级结构的最上级单元，没有更高的的级可达，所以它的可达集只能包括它本身和与它同级的强连接单元。这个最上级单元的先行集，则包括它本身，可以到达它的下级单元，以及与它同级的强连接单元。这样可以求得最上级单元:

R(pi)=R(pi)∩A(pi)

得出最上级单元后，把它们暂时去掉，再用同样的方法便可求得次一级诸单元，这样继续下去，便可一级级地把各单元划分出来。

由此，可得出联合火力战斗网上对抗训练系统应用综合评估体系为如图1三级结构模型。

2.3ISM模型求解

层次分析法是一种实用的多准则决策方法，其主要思想是根据考察对象的性质把要求达到的目标分解多个组成因素，并根据因素间的隶属关系，将其层次化，组成一个层次结构模型，随后依层次进行分析，最后获得最低层因素对于最高层因素的重要性权值。[5]采用90/9～98/9标度，90/9～98/9标度无论在一致性、权重拟合性还是在一致性容量上都好过常用的1～9判断标度。标度值见表1。

图1　评估指标体系

判断尺度定义90对上级p准则而言,pi和pj同等重要9(2/9)对上级p准则而言,pi比pj稍微重要9(4/9)对上级p准则而言,pi比pj明显重要9(6/9)对上级p准则而言,pi比pj重要得多9(8/9)对上级p准则而言,pi比pj绝对重要9(K/9-1/9)通式

利用Matlab计算工具，输入相关数据，可以得出各影响因素相对上一级准则的重要程度排序。

以指标P2、P3、P4相对准则P1为例，参照平均随机一致性指标。

表2　平均随机一致性指标

计算结果如表3。

表3　 一级指标相对重要程度比较

λmax=3，显然该矩阵是一致的。

分别求出各二级指标相对次准则的权重向量以及一致性检验结果:

W(1)=(0.1892，0.2217，0.5888)，λmax(1)=3.0895，C.R.(1)=0.0895

W(2)=(0.1724，0.4965，0.3307)，λmax(2)=3.0066，C.R.(2)=0.0059

W(3)=(0.2407，0.1477，03027，0.1885，0.1157)，λmax(3)=3，C.R.(3)=0

经检验，各判断矩阵均满足一致性检验要求。

进一步地，可以求出各二级指标相对准则P1的权重向量:

w=(0.0608，0.0709，0.1892，0.0269，0.0776，0.0517，0.1261，0.0773，0.1586，0.0987，0.0606)

3联合火力战斗网上对抗训练系统应用改进的ANP及建议

3.1改进的ANP

Super Decision软件是基于ANP理论，将ANP计算方法程序化，用于ANP计算的工具。为ANP的推广奠定了基础。[6]本文首先在Super Decision中构建系统评估指标网络结构如图2所示。

图2　评估指标网络结构

建立网络结构之后，分别以三个指标集为准则对三个评估指标集进行两两比较，计算得出三个评估指标集的权矩阵如图3所示。

图3　指标集权矩阵

进一步地，对各评估指标进行两两比较，考虑到输入数据量比较庞大，在此，仅以可用性为准则，以行动效果准确性为次准则，对对抗内容完备性、对抗控制实时性、对抗裁决科学性进行相对重要性比较为例，其判断数据如图4所示。

图4　相对重要性数据录入界面

最后，可以利用Super Decision的强大计算功能，分别得出评估指标的未加权超矩阵 、加权超矩阵和极限加权超矩阵，如图5～图7所示。极限加权超矩阵反映了评估指标的相对重要程度，即各指标的相对权重。

图5　评估指标未加权超矩阵

图6　评估指标加权超矩阵

图7　评估指标极限加权超矩阵

3.2ANP结果分析

将ANP与AHP的计算结果进行对比分析如表4所示。

表4　ANP、AHP计算结果对照

4结语

从对比结果来看，在假设各指标相互独立的前提下与考虑各指标相互影响的前提下，各指标集内部的指标排序结果保持一致，但所有指标相对系统效能的指标排序结果则发生了变化。在假设各指标相互独立的前提下，评估指标排序前五位的是:对抗裁决科学性、行动效果准确性、战场态势逼真性、指挥权限匹配性、界面一致性。在考虑各指标相互影响的前提下，评估指标排序前五位的是:行动效果准确性、战场态势逼真性、对抗裁决科学性、对抗控制实时性、界面一致性。这主要是由于，一般认为，对抗裁决的科学性是影响联合火力战斗网上对抗训练系统的最主要因素，而忽视了联合火力战斗网上对抗训练系统开发的最主要目的是给联合火力战斗对抗提供一个具备逼真的战场环境、模拟的指挥控制流程、准确的行动效果、匹配的指挥权限的实战化水平高、可控性强、效费比高的实践平台。传统火力打击中，出情况与设置对抗态势是导演最重要的工作，受训者最重要的工作是对情况进行分析判断，并定下合理的战斗决心，而这种联合火力打击对抗系统最初的应用领域也是对火力联合打击后的结果进行计算和裁决，未来能够使联合火力战斗对抗系统能够达到传统对抗训练所不能实现的功能，能够和作战一样进行火力模拟对抗，提前评估出各军兵种火力融合后所产生的效能，对各种作战样式进行真实的、完整的火力联合模拟。因此，抓住了行动效果模拟这一点，就抓住了关键，抓住了核心，这也是联合火力战斗网上对抗训练系统的关键。因此在考虑指标间相互影响的前提下，行动效果准确性和战场态势逼真性将主要影响联合火力战斗网上对抗训练系统的效能。因此在对联合火力战斗体系进行系统效能评估时应该有所侧重，在对系统进行进一步完善时，也应该找准着力点。这对于联合火力战斗网上对抗训练系统的进一步发展和完善都具有一定的参考价值。

参 考 文 献

[1] 周洪军.联合火力战斗—战术层次的战略影响[J].解放军报，2010(9):10.

[2] 王莲芬.网络分析法(ANP)的理论与算法[J].系统工程理论与实践，2008(3):103-106.

[3] 胡孝民.联合火力战理论研究[M].北京:国防大学出版社，2004.

[4] 谭跃进.系统工程原理[M].北京:科学出版社,2010.

[5] 段绍展.层次分析法在电子武器效能评估中的应用[J].电子信息对抗技术，2009(1):34-36.

[6] 胡琦.基于ANP和Super Decision的通信链路威胁评估排序[J].海军航空工程学院学报，2009(2):15-17.

[7] 王志英，韩款.ANP在价值分析评估中的应用[J].价值工程，2007(2):36-38.

[8] 陈建华.战术级军事行动战术仿真模型[J].仿真度研究系统仿真学报，2008(10):28-30.

[9] 张翱.人机界面设计研究[D].上海:上海交通大学，2006:134-135.

[10] 刘非军.陆军Agent通信机制模型研究[J].火力与指挥控制,2010(S1):60-64.

Application Comprehensive Evaluation of Joint Firepower Fighting Net Confrontation Trains System

GU Xiaoming1LIU Sen2WU Qianqian3HE Miao4

(1. Tactical Teaching and Research Section, Army Officer Academy of PLA, Hefei230031)(2. Train Department, Army Officer Academy of PLA, Hefei230031)(3. Command Information Systematic Academy, PLA University of Science and Technology, Nanjing210014)(4. No. 65657 Troops of PLA, Chifeng024053)

AbstractAiming at firepower hit developing tendency under the condition of informationization, according to the characteristic of joint firepower fighting, based on net confrontation trains system application requirement, corresponding model is established and selved, train improvement suggestion is gotten finally.

Key Wordsjoin firepower fighting, net confrontation trains system, application evaluation

* 收稿日期：2015年11月8日,修回日期：2015年12月28日

作者简介：古小明，男，硕士研究生，讲师，研究方向：战术理论。 刘森，男，博士研究生，讲师，研究方向：战术理论。 吴倩倩，女，助教，研究方向：指挥控制与装备理论。何苗，男，助理工程师，研究方向：装备运用。

中图分类号E837

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.026