基于模糊评判的舰载电子战系统作战效能评估

段继琨

(91404部队91分队　秦皇岛　066001)

基于模糊评判的舰载电子战系统作战效能评估

段继琨

(91404部队91分队秦皇岛066001)

摘要舰载电子战系统作战效能评估主流的方法是层次分析法,但层次分析存在评价指标的权重向量受专家的个人主观判断影响较大。针对这个问题,在层次分析法的基础上进行了适当改进,利用群决策方法对权重向量进行了优化,并与模糊评判集成。分析结果表明,该方法简洁实用,计算量相对较小,提高了评估效能的准确性,易于被普遍接受。

关键词模糊评判; 层次分析法; 群决策; 作战效能

Class NumberE86

1引言

信息化条件下的海上局部战争,水面舰艇是夺取和保持制海权的主要力量之一,水面舰艇对空防御是世界海军面临的三大难点问题之一,舰载电子战系统的电子对抗反导是重要的手段。因此,如何评估舰载电子战系统的作战效能是一个重要而迫切的问题。

舰载电子战系统作战效能最好的评估方法是在实际战场进行评估,但在设计、论证和训练等过程中无法采用。目前评估常用的有ADC法、指数法、层次分析法、模糊综合评判法、SEA法。本文采用在层次分析法的基础上进行了优化,并将其与模糊评判进行集成。

2评估指标体系的建立

舰载电子战系统由侦察系统、激光告警系统、有源干扰系统、无源干扰系统和指挥控制系统组成,每个分系统由多个模块或子系统构成。其电子对抗反导典型作战流程为:舰载电子战系统侦察机全时至更,警戒雷达或预警机发现来袭反舰导弹,舰艇进入防空部署,反舰导弹末制导雷达开机搜索并跟踪目标,电子战系统告警,然后自动或人工干扰。根据其系统构成和作战流程建立如下的指标体系。

3层次分析法的改进

层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的方案的顺序分解为不同的层次结构,然后用求解判断矩阵特征向量的办法,求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重,最后再求出对总目标的最终权重并进行校验。

图1　舰载电子战系统作战效能评估指标体系图

3.1构造判断矩阵

首先,确定一级评估指标的权重,既系统的侦察能力(B1)、干扰能力(B2)和指挥控制能力(B3)相对于其作战效能的重要程度,咨询电子战专家,采用1～9标度法构造两两比较的判断矩阵。

3.2求取指标体系的权重向量

指标的权重向量由该层的判断矩阵计算元素之间关于其准则相对重要性权重。

BW=λmaxW

(1)

B是判断矩阵,λmax是B的最大特征值;W是对应的特征向量,所要找的就是判断矩阵B的最大特征值λmax对应的向量。对构造的判断矩阵需要进行一致性检验,其计算步骤为

2) 查找相应n的平均随机一致性指标RI

表1　平均随机一致性指标

计算结果如表2所示。

表2　舰载电子战系统作战效能权重计算表

4) 重复以上步骤可得所有指标体系的判断矩阵的权重向量和一致性比率。

表3　侦察能力B1权重计算表

表4　干扰能力B2权重的计算表

表5　指挥控制能力B3权重计算表

表6　雷达信号侦察能力C1权重计算表

表7　激光自动告警能力C2权重计算表

表8　有源干扰能力C3权重计算表

表9　无源干扰能力C4权重计算表

3.3层次总排序和一致性校验

在计算了各级指标的相对重要性后,即可从最上级开始,由上而下逐层计算各层次对于总目标的合成权重,即层次总排序。如表10所示。

(2)

表11　C层权重总排序表

表12　D层权重总排序表

计算出最终权重向量后,还需要进行一致性检验,CI和RI,可由下式计算。公式中CI和RI分别是与权重aj对应的一致性和随机性指标。

(3)

(4)

根据一致性比率计算公式有:

------------------------------

所以判断矩阵具有可接受一致性。

3.4基于群决策的权重向量优化

层次分析法的权重向量是通过计算判断矩阵而得到的,判断矩阵是由某一专家对指标的重要性两两比较而形成的,具有一定的主观性,为了使权重向量的计算更加合理、科学,引入群体决策概念。首先做如下假设:专家具有独立选择的机会,其行动不受较高层的支配;二是决策成员都在已知的共同条件下决策;三是群体做出的决策必然是所有决策者都能够接受的方案。

采用加权算术平均向量群排序法,W=(W1,W2,…,Wn)T,请两个电子战专家、两个战术指挥官和1个操作手分别构造判断矩阵:

分别对上述5个矩阵求其权重并进行一致性检验,其均通过检验:

(5)

令所有0.2,代入式(5)可得最终权重向量为W=(0.2777,0.6045,0.1178),重复以上步骤可得底层所有指标体系的权重向量:

------------------------------

------------------------------

4模糊综合评判与层次分析法的集成

在对舰载电子战系统作战效能进行评估时,许多指标难以用一个简单的数值加以表达,通常采用模糊语言给出评价,如较强、强,一般等。因此,利用模糊理论来对系统作战效能进行综合评估就显得很重要。设影响系统作战效能的指标有m个,它们组成指标集X={x1,x2,…,xm},所有可能出现的评语有n个,它们组成的集合称为评语集V={v1,v2,…,vn};然后对指标集X中的单个指标进行评价,确定该事物对评语的隶属度,从而得出第i个指标的评价集ri=(ri1,ri2,…,rin),它是V上的模糊集,把m个指标作为行,得到一个总的评价矩阵。

以美军舰载AN/SLQ-31电子战系统为例,将指标的评语划分为V={较好,好,一般,弱,较弱},请10个专家,对指标进行评价,如果5个专家认为较好,3个专家认为好,2个专家认为一般,则ri=(0.5,0.3,0.2,0,0),对系统指标集进行评价,得到评价矩阵如下:

系统作战效能集就是指标集的权重向量和综合评价矩阵的广义模糊合成运算得到的模糊综合评价集。

S=W∘R

(6)

其中,R为评价矩阵,w为指标集的权重向量。将W代入式(6),并选择算子M(·,+)进行运算得:S=(0.02842,0.2979,0.3174,0.0748,0.0257),根据最大隶属度原则可知其作战效能为一般,这符合人们的认知习惯。为了使评估更加直观,可将评语进行量化,取值如表13所示。

表13　等级量化表

则作战效能E=90×0.2842+80×0.2979+70×0.3174+60×0.0748+50×0.0257=77.4。

5结语

本文在层次分析法的基础上进行了改进,引入群决策的概念,优化了权重向量的计算,同时将模糊评判与其进行集成,解决了评估量化的难点。实践表明,该方法易于理解,便于计算,可对复杂的问题进行定量与定性相结合的分析与评估,能够显著减小人为因素对评估结果的影响,较好地兼顾了系统各指标对系统总体能力的影响,为舰载电子战系统作战效能评估提供了一种切实可行的方法。

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Operational Effectiveness Evaluation of Shipboard Electronic Warfare System Based on Fuzzy Evaluation

DUAN Jikun

(Unit 91, No. 91404 Troops of PLA, Qinhuangdao066001)

AbstractThe ship-borne EW system jamming evaluation mainly takes AHP method. But weight vectors of evaluation indicators are swayed by expert of judgment subjective. The article has seemly amended the AHP method by optimizing the vectors and integrating with fuzzy judgment. The result shows that this method is practical, convenient and easy to operate. It can enhance the exact of evaluation and it is easy to be accepted widely.

Key Wordsfuzzy judgment, AHP, group decision, jamming evaluation

收稿日期:2015年12月2日,修回日期:2016年1月23日

作者简介:段继琨,男,硕士研究生,工程师,研究方向:电子工程。

中图分类号E86

DOI:10.3969/j.issn.1672-9722.2016.06.019