基于多目标权重分析的舰载反潜武器优先级选择

宋佳平,李文哲,董晓明

(海军大连舰艇学院,辽宁大连　116018)



基于多目标权重分析的舰载反潜武器优先级选择

宋佳平,李文哲,董晓明

(海军大连舰艇学院,辽宁大连116018)

针对舰载反潜武器优先级选择问题,利用多目标权重分析法,通过构建影响因素的层次结构,建立多目标权重分析模型,确定指标矩阵和相对优越度矩阵,对反潜武器优先级选择方案进行评定,并进行了实例分析,得到的反潜武器选择方案综合体现了反潜武器作战能力和指挥员作战决策意图。

反潜武器;多目标权重;决策矩阵

目前,舰载反潜武器主要有火箭深弹和鱼雷两种,随着科技的发展,各型反潜武器的性能也不断地提高,尤其是火箭助飞鱼雷的研制和列装,大大提高了对潜攻击距离,丰富了水面舰艇对潜攻击手段。而随着反潜武器的多样化、攻击距离的远程化,仅依靠攻击距离远近对反潜武器进行优先级选择,已无法适应武器装备发展实际和实战化要求[1]。舰载反潜武器优先级选择是武器作战能力和指挥员作战意图的综合体现,本文采用多目标权重分析法对舰载火箭深弹、管装鱼雷和火箭助飞鱼雷三型反潜武器使用的优先级进行了研究,提出了具体的使用原则和意见建议。

1　影响反潜武器优先级选择的因素

舰载反潜武器火力分配是水面舰艇根据指挥员下达的目标指示合理选择对潜攻击武器的过程。指挥员在选择反潜武器时,武器的可攻性、快速性、兼容性和安全性都可能成为影响火力分配的因素[2]。总体上看,影响反潜武器火力分配的因素可以概括为以下四类。

图1　影响反潜武器优先级选择的因素

1)目标因素。目标因素包括目标的位置信息和属性信息。目标位置信息主要指目标深度、距离和航向、航速;属性信息主要指是目标敌我属性的判明。

2)环境因素。战场环境的影响因素主要有海区深度、海况、战场气象环境等。其中影响反潜武器火力分配的主要因素是海区深度。

3)武器因素。影响反潜武器火力分配的武器因素可以分为直接固有因素和间接协同因素。直接固有因素是指反潜武器本身的攻击距离、攻击范围、反应时间和攻击时间；间接协同因素主要指影响反潜武器火力发挥的火力兼容问题。

4)战术因素。主要指指挥员本身对攻击行动采取的主观决策因素,包括攻击性质,如此次攻击行动是威慑试探性攻击还是打击毁灭性攻击;攻击企图,攻击行动是想取得最大命中概率还是最短攻击时间。

2　反潜武器选择的多目标权重分析

2.1建立影响因素的层次结构

如图2所示,通过分析建立目标因素、环境因素、武器因素和战术因素的递进关系,构建反潜武器优先级选择的层次结构[1，3]。

图2　影响因素的层次结构

1)基础层

基础层由目标因素的位置信息和环境因素构成。基础层是影响反潜武器选择的最直接因素,主要根据目标和海区特性判别目标是否处于武器射程之内,以及战场环境是否满足武器攻击条件。

2)决策层

决策层由目标因素的属性因素和武器因素构成。

目标属性因素是指对目标属性的确认,包括目标疑似或确认为潜艇,确认为潜艇后是友方还是敌方潜艇。

武器因素是反潜武器本身所具有的五个核心指标,五个指标中的任何一个都可能成为影响指挥员决策的决定性因素。攻击距离指反潜武器的攻击距离范围。攻击范围指反潜武器的攻击维度,主要是角度和深度范围,角度是指反潜武器是否能实现全向攻击,还是需机动占位攻击;深度是指反潜武器在其可攻击深度能否对目标造成毁伤或产生影响。反应时间指接到目标指示到反潜武器发射出管的时间。攻击时间指反潜武器出管到达目标区域的时间。

3)战术层

战术层是指影响指挥员决策的战术因素,是指挥员根据目标属性对攻击性质和攻击方式进行的判断,如目标属性为疑似敌潜艇,则攻击行动可能选择为威慑试探性攻击。战术层是指挥员对目标因素、环境因素和武器因素的综合反映,是对基础层和决策层战术考虑。

4)目标层

考虑舰载反潜武器的作战使用特点,不同武器间很难达到协同作战,指挥员在选择攻击方案时一般会考虑使用单一武器。

2.2层次结构分析

基础层、决策层、战术层和目标层之间存在一定的递进关系,反映了目标从探测到反潜武器选择的作战过程。基础层反映了探测目标的基本属性,间接影响了反潜武器对目标的可攻击性,反映到决策层,对应了攻击距离重要性和攻击范围重要性。决策层中目标属性重要性反映到战术层,对应了攻击性质;攻击距离、攻击范围、反应时间和攻击时间重要性,影响了战术层中攻击企图。攻击性质和攻击企图决定了目标层对反潜武器的选择。

2.3多目标权重分析构模

对fij进行规范化处理和优属度计算,将其结果记为uij,可得决策矩阵为u=(uij)m×n。

基础层目标位置信息和环境因素对反潜武器选择影响,可用可攻击系数f:

f=f1·f2

(1)

式中，f1为目标射程可攻击系数;f2为战场环境可攻击系数)。

在实际作战中,由于敌我态势以及各种制约因素不停变化,可攻击系数f也是动态变化的。

决策层和战术层影响因素,可分为效益型、成本型和固定型三类,每项因素对决策的影响用相对优越度uij表示。对于效益型影响因素,uij可表示为

(2)

对于成本型影响因素,uij可表示为

(3)

上述各式中,pij是由决策者确定的参数;fij为决策者事先给定的某项影响因素的最佳值。

3　舰载反潜武器优先级选择实例分析

3.1背景设置

假设某护卫舰装备火箭深弹、管装鱼雷和火箭助飞鱼雷三型反潜武器,位于海区深度100m海域执行反潜作战任务。某时刻,本舰航向360°,航速12kn,左舷30°,距离5km处,声呐发现疑似水下目标,目标航向050°,航速6kn,属性不明;30分钟后,确认目标为敌潜艇。基于多目标权重分析的舰载反潜武器优先级选择如下。

3.2基础层判断

战场环境的影响因素主要有海区深度、海况、战场气象环境等,本文战场环境可攻击系数f2重点考虑海区深度对反潜武器作战使用的影响,海区深度100m时,f2=1,f=f1。假设目标与我舰距离为D,可攻击系数f的取值如表1所示。

表1　可攻击系数f的取值

从表1分析,在初始发现目标时,根据武器射程可攻性判断,火箭深弹由于射程太近,不能用于攻潜。因此,基础层确定的可行攻潜方案集为A={管装鱼雷、火箭助飞鱼雷}。

3.3决策层判断

用A1、A2、A3分别表示火箭深弹、管装鱼雷和火箭助飞鱼雷;K1、K2、K3、K4、K5、K6分别表示攻击距离、攻击范围、反应时间、攻击时间、火力兼容和属性信息。实例中初始发现目标属性不明,在目标属性不明情况下指挥员一般会选择试探性攻击,对目标进行进一步确认,本文认为试探性攻击反潜武器选择主要受弹药数量限制,属性信息K6取值为弹药储量;在目标确定为敌潜艇后,指挥员会选择毁灭性攻击,K6取值与K3、K4相关[4-5]。尽管通过基础层判断认为可用的反潜武器为管装鱼雷和火箭助飞鱼雷,但考虑到敌我运动态势以及目标属性对指挥员决策的影响,在决策层认为火箭深弹认为可用方案。则决策层指标矩阵F可表示为

选取模糊评判“好”、“中等”、“差”的相对优属度分别为1、0.75、0.5,则未确认目标属性前和确认目标后的相对优越度矩阵u可分别表示为:

3.4战术层和目标层判断

由相对优越度矩阵计算可得,在目标属性未知情况下,实际反潜武器弹药储量以及效费比为主要战术影响因素,火箭深弹为最优选择方案;在目标属性确认为敌潜艇的情况下,为保证攻击时效性,在可攻击系数为1时,反应时间和攻击时间为主要战术影响因素,火箭助飞鱼雷为最优选择方案。在有空情威胁的情况下,考虑对空防御时的火力兼容问题,通过优化K5取值,火力兼容为主要战术影响因素,管装鱼雷为最优选择。

4　结束语

本文通过对影响反潜武器优先级选择的因素进行层次分析,建立了基础层、决策层、战术层和目标层四个方面的评价因素,根据相应的战术原则确定了评价因素的权重,通过建立决策层指标矩阵和相对优越度矩阵对反潜武器优先级选择方案进行评定,得到的最优方案综合体现了反潜武器作战能力和指挥员作战意图。

[1]丁红岩,董晓明,寇祝.基于模糊AHP的水面舰艇编队攻潜武器分配[J].指挥控制与仿真,2013,35(4):138-142.

[2]李明.基于仿真模型与遗传算法的最优火力分配模型[J].军事运筹与系统工程,2005(4):45-47.

[3]贾跃,董晓明.舰载反潜武器作战使用[M].大连:海军大连舰艇学院,2007.

[4]刑文华.反潜武器的作战应用[M].北京:船舶系统工程部,2008.

[5]李登峰,许腾.海军作战运筹分析及应用[M].北京:国防工业出版社，2007.

Anti-submarine Weapon Priority of Surface Warship Based on Multiple Weight Analysis

SONG Jia-ping,LI Wen-zhe,DONG Xiao-ming

(Dalian Navy Academy,Dalian 116018， China)

Aimming at anti-submarine weapon priority of surface warship and using multiple weight analysis method,this paper establish the structural analysis of influencing factors,the multiple weight analysis model,the target and relative superiority matrix.Assess the projects of the anti-submarine weapon priority of surface warship,and give an example.The best project give expression to both the combat capability of anti-submarine weapon and the commander’s intent.

anti-submarine weapon； multiple weight analysis； matrix

1673-3819(2016)05-0055-03

2016-03-09

2016-03-31

宋佳平(1984-)，男，山东威海人，助教，研究方向为反潜武器作战使用。

李文哲(1974-)，男，副教授。

董晓明(1979-)，男，讲师。

E920

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.011