基于指标关联度的车载火炮薄弱环节捕获方法

刘 川，薛德庆，贾长治

(军械工程学院，河北 石家庄 050003)

基于指标关联度的车载火炮薄弱环节捕获方法

刘 川，薛德庆，贾长治

(军械工程学院，河北 石家庄 050003)

火力与底盘系统的匹配性是车载火炮整体性能的重要组成部分。在分析影响车载火炮火力与底盘系统匹配性因素的基础上，建立了车载火炮火力与底盘系统匹配评价体系，针对原有捕获薄弱环节的方法考虑不全面的问题，提出一种结合指标关联度来捕获薄弱环节的新方法。通过对某车载火炮进行实例分析，验证了新方法的合理性和可行性。

车载火炮；薄弱环节；指标关联度

车载火炮火力与底盘系统的匹配性指的是车载火炮的火力系统、底盘系统以及火控系统在各参数、机械和电气等方面协调统一，使车载火炮的整体性能达到最优[1]。火力与底盘系统的匹配性能是车载火炮整体性能的重要组成部分。对车载火炮火力与底盘系统匹配性的研究，其目的在于针对匹配薄弱环节作出相应的改进，进而提高车载火炮的整体匹配性。

薄弱度指某一指标在评估方面的薄弱程度，它反映指标需要提高和改善的程度[2]。贾长治等[3]提出了设计薄弱度的概念，并结合相对灵敏度分析确定了对火炮冲击缓冲装置动态特性薄弱环节的确定方法和步骤；白向华等[2]提出了指标薄弱度和裕度空间的概念，利用主成分分析法求得了各指标的权重系数，提出了一种结合指标权重和裕度空间来确定指标薄弱度的方法，通过实例验证了方法的准确性；陶凤和等[4]利用主客观相结合的方法确定了装备保障能力信息化建设各因素的权重系数，综合指标权重和裕度空间两方面，确定了保障能力薄弱环节。可以看出，目前在对薄弱环节的确定上，大多都考虑了指标权重和裕度空间两方面因素，但对各指标间的关联度考虑较为欠缺。

笔者提出了指标关联度的概念，拟通过将指标关联度引入到车载火炮火力与底盘系统匹配性薄弱环节的捕获中，以实现对车载火炮火力与底盘系统匹配性薄弱环节的更全面捕获。

1 匹配性评价因素的选取及评价体系的建立

1.1 选取原则

车载火炮不同于一般的地面火炮，在评价因素的选取上，应能体现出火力系统和卡车底盘两方面的特性，既能体现出火力系统和底盘系统各自特点，又能体现出火力系统与卡车底盘的整体协同性。同时，评价因素的选取应合理、全面，并秉承先进性原则，即不局限于原有的一些牵引火炮所固有的评价指标，多考虑车体等一些新加元素的影响。通过分析车载火炮战斗状态特点，并结合影响车载火炮射击稳定性、机动性等性能的因素，进行评价因素的选取。

1.2 评价体系的建立

结合评价因素，利用AHP方法，将评价体系分为目标层、准则层和方案层。评价体系图如图1所示。

图1中，目标层为火力与底盘系统匹配性；准则层包括射击稳定性、机动性，行军战斗转换性能和结构匹配性；方案层为各准则层下分别对应的评价因素，共20个评价因素。

2 薄弱环节捕获方法

2.1 现有薄弱环节捕获方法

目前在薄弱环节的确定上，主要有权重法、裕度空间法和将两者相结合的综合方法。

权重法确定薄弱环节的基本思想是：通过一定的方法确定系统中各因素的权重系数，通过权重系数的排序来确定各因素的薄弱度，权重系数越大则薄弱度越高，优先改进权重系数大的因素。该方法能够使系统的主要因素得到优先改进，但评价较为片面。若权重大的某一因素已经达到接近饱和的程度，再进一步改进较为困难，若还将其定为优先改进目标显然不妥。

裕度空间法确定薄弱环节的基本思想是：先将指标归一化，再求出归一化后指标最优值与实际数值或优化值的差，然后将差值进行大小排序，此顺序即为薄弱指标的改进顺序[5]。该方法能够优先改进可改进程度大的因素，使各指标得分相差不会太多，但若某一因素在系统中所占权重系数很小，即使对其进行较大改进，其对系统整体性能影响也不会很大，意义不明显。

基于权重法和裕度空间法的综合方法确定薄弱环节的基本思想是：综合考虑权重法和裕度空间法两种方法的优点，将所求各因素的权重系数与归一化后的裕度空间值相乘，将所求结果进行排序即为薄弱度排序。

2.2 考虑指标关联度的薄弱环节捕获方法

2.2.1 指标关联度

指标关联度M即改变某一指标所牵扯的系统中其他指标的程度。车载火炮系统是一个整体，任意指标的改变都会牵扯到其他指标，若对某一指标进行改进将牵扯车载火炮系统中较多其他指标，那么即使其按权重和裕度空间所得薄弱度较高，若要综合考虑指标关联度的影响，该指标也未必会是优先选择优化的对象。因此，在对车载火炮薄弱环节的捕获和改进时也应考虑指标关联度的影响。

2.2.2 基于指标关联度的薄弱环节捕获方法

基于原有的权重系数和裕度空间相结合的薄弱环节查找方法，提出一种结合指标关联度的新的薄弱环节的查找方法：

Q=S×W×(1-M)

(1)

式中：Q为薄弱度，即指标的薄弱程度；W为指标权重系数，权重系数的求解方法有很多，笔者采用熵权法[6]来确定指标权重；M为指标关联度；S为裕度空间，即离指标最优值的距离，令指标最优值为1，Xi为第i个指标归一化值，则裕度空间为

S=1-Xi

(2)

M可采用1～9标度法，对各指标进行两两对比进行求解，各标度含义如表1所示。

表1 各标度含义

2.3 指标归一化

由于车载火炮火力与底盘系统匹配性的各指标具有不同的量纲，因此，必须对其进行标准化处理，即对各指标进行归一化处理，亦即将多个性能指标映射到[0,1]的区间内[7]。

对于指标的归一化方法有较多，笔者将各指标划分为效益型(指标值越大越好)、成本型(指标值越小越好)和中间型(中间好两头差)3种类型，对于某一指标的实际值x，其归一化值u(x)的求取方法如下：

1)对于效益型指标

(3)

2)对于成本型指标

(4)

3)对于中间型指标

(5)

式中，a，b，c，d表示各指标在各区间阈值。

已经列装部队的某车载榴弹炮，其各项性能均得到部队官兵的认可，故针对该型榴弹炮，并结合专家经验对各指标的a，b，c，d值进行确定。

3 实例分析

笔者针对某车载火炮进行实例分析，分别应用原有的权重和裕度空间相结合的方法与改进后的考虑指标关联度的方法对车载火炮火力与底盘系统的匹配性指标薄弱度进行排序，通过对比两者排序结果来验证新方法的可行性和合理性。

3.1 评价指标数据统计及归一化

车载火炮火力与底盘系统匹配性评价因素可分为静态因素和动态因素两种，静态因素值可通过查阅资料和实际测量的方法得到；对于动态因素值，往往采用试验测取或经虚拟样机仿真得到，由于试验测取成本较高且实施困难，笔者对于动态因素的测取采用虚拟样机仿真的方法。将收集的数据通过式(3)～(5)进行指标归一化，如表2所示。

表2 归一化表

将归一化的各指标值带入式(2)，求得各指标裕度值，利用熵权法求出各指标权重，由表1通过专家打分得到各指标的指标关联度，最后由式(1)求出指标薄弱度，其中，Q1为不考虑指标关联度的薄弱度，Q2为考虑指标关联度的薄弱度，相关数据如表3所示。

表3 火力与底盘系统匹配性评价指标薄弱度

3.2 数据对比与分析

将表3中所得各指标薄弱度进行由大到小全排序，排列越靠前的指标说明指标薄弱度越大，即可改进空间和可改进价值大，宜优先考虑优化改进。通过排序并绘制相应对比图如图2所示，其中Q1为由原有仅考虑权重和裕度空间所得的各指标薄弱度，Q2为考虑了指标关联度的各指标薄弱度。

通过图2中Q1和Q2的对比不难看出：

1)由两种方法所确定的各指标薄弱度的排序有着明显不同，由原有方法所确定的薄弱度靠前的前8位指标和由指标关联法确定的薄弱度考前的前8位指标在排序上有明显差异。

2)原有方法在确定薄弱度上有着片面性。由于没有考虑指标关联度的影响，行军战斗转换时间、车体最大角振幅、炮口横向速度等指标相对于车体长、最大行程等指标在薄弱度排序上靠前，但综合考虑指标关联度后，其薄弱度排序均向后移。

3)指标关联度法确定薄弱度的方法考虑更全面，排序更准确。虽然由两种方法所确定的指标薄弱度排序有差异，但整体没有太大出入，说明指标关联度法是可行的，其综合了原有方法的优点并改进了原有方法的不全面性。

4)指标关联度法改进了原有方法的片面性，给出了更加科学的指标薄弱度排序，便于资源的分配，有利于将有限资源利用到最有价值的方面。

4 结束语

笔者在原有确定指标薄弱环节方法的基础上，通过考虑指标关联度的影响，提出了一种新的确定指标关联度的方法。通过对某车载火炮进行实例分析，并与原有方法进行对比，验证了新方法的合理性和可行性，新的方法在指标关联度的确定上考虑更全面，排序更准确。

笔者所提出的新方法不仅限于对车载火炮系统薄弱环节的捕获，也可将其应用于其他系统薄弱环节的捕获。

)

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Method Research on Capturing Weak Link of the WheeledVehicle Gun Based on the Index Correlation Degree

LIU Chuan, XUE Deqing, JIA Changzhi

(Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, Hebei，China)

The matching compatibility of the fire and chassis system is an important part of the overall performance of the vehicle gun. An analysis was made of the factors which affect the matching compatibility of the fire and the chassis system of the wheeled vehicle gun with the evaluation system established. Aiming at the problem of there being no overall consideration of the conventional method to capture weak link, the concept of index correlation degree is proposed together with a new method in combination with the index correlation degree to capture the weak link. Through an analysis of the wheeled vehicle gun, the reasonability and the feasibility of the new method are verified.

wheeled vehicle gun; weak link; index correlation degree

2016-04-18

刘川(1992—)，男，硕士研究生，主要从事武器系统仿真与信息化研究。E-mail：lcxx_bb@163.com

10.19323/j.issn.1673- 6524.2017.02.001

TJ303

A

1673-6524(2017)02-0001-05