王龍濤　姜　寧

(海軍大連艦艇學(xué)院　大連　116018)

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基于改進(jìn)層次分析法的艦載有源干擾目標(biāo)選擇評(píng)估研究*

王龍濤姜寧

(海軍大連艦艇學(xué)院大連116018)

摘要艦載有源干擾目標(biāo)選擇評(píng)估是一個(gè)多層次、多目標(biāo)的評(píng)價(jià)過程,可用層次分析法對(duì)非定量的目標(biāo)選擇排序問題進(jìn)行定量分析,為了滿足一致性檢驗(yàn)要求,通常憑借估計(jì)來調(diào)整判斷矩陣使之滿足一致性要求,這樣具有一定的盲目性。在對(duì)影響艦載有源干擾目標(biāo)價(jià)值因素深入分析的基礎(chǔ)上,建立目標(biāo)價(jià)值評(píng)估指標(biāo)體系,通過最優(yōu)傳遞矩陣,對(duì)層次分析法進(jìn)行改進(jìn),使之自然滿足一致性要求,直接求出權(quán)重值。效能評(píng)價(jià)實(shí)例驗(yàn)證了基于最優(yōu)傳遞矩陣的層次分析法的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞艦載有源干擾; 目標(biāo)選擇; 改進(jìn)層次分析法; 最優(yōu)傳遞矩陣

Evaluation Research of Target Compositor of Ship-born Active Electronic Jamming Based on Advanced AHP

WANG LongtaoJIANG Ning

(Dalian Naval Academy, Dalian116018)

AbstractThe effectiveness evaluation of target compositor of the ship-born active electronic jamming is a multi objective evaluation process. It can be quantitatively analyzed by using Analytical Hierarchy Process(AHP), then the checking up of consistency is necessary in AHP. In actual evalution, it awalys adjusts the estimate matrix by rough measure to satisfy the demend of consistency. So it is of blindness. The factor affecting the target value is analysed and the target value evaluating index system is built, using the concept of matrix transfer optimization to advance the AHP, making it satisfy the demend of consistency and have the value of power automatically. The instances of effectiveness evaluation testify the feasibility and validity of the advanced AHP.

Key Wordsship-born active electronic jamming, compositor of the target, advanced AHP, matrix transfer optimization

Class NumberTN976

1引言

隨著武器裝備信息化程度的不斷提高,戰(zhàn)爭活動(dòng)對(duì)電磁波的依賴性越來越大,電磁資源已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力的倍增器。信息化條件下的現(xiàn)代海戰(zhàn),敵我雙方為了取得制勝權(quán),將大量使用無線電通信、導(dǎo)航、制導(dǎo)、雷達(dá)、光電、敵我識(shí)別等各種軍用和民用電子設(shè)備,使得海戰(zhàn)場中的電磁信號(hào)密集、復(fù)雜。

艦載雷達(dá)有源干擾是用電子設(shè)備產(chǎn)生射頻信號(hào)擾亂或阻斷敵方雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤,可進(jìn)行支援干擾和艦艇自衛(wèi)干擾,由于艦載有源干擾資源的有限性,不可能對(duì)所有可干擾目標(biāo)都進(jìn)行有源干擾。因此,如何在確定有源干擾作戰(zhàn)樣式時(shí)確定目標(biāo)的優(yōu)先攻擊等級(jí)和攻擊順序,最終形成有源干擾目標(biāo)清單,成為有源干擾的首要任務(wù)。艦載有源干擾目標(biāo)選擇是對(duì)電子對(duì)抗有源干擾作戰(zhàn)領(lǐng)域目標(biāo)的綜合分析和評(píng)估,目的是向艦載電子對(duì)抗指揮員提供客觀、可靠的有源干擾目標(biāo)攻擊順序建議,以方便指揮員優(yōu)化兵力、兵器的部署,實(shí)施重點(diǎn)攻擊,達(dá)成作戰(zhàn)企圖。

2影響被選擇目標(biāo)價(jià)值的因素分析

艦載有源干擾選擇干擾對(duì)象時(shí),由于干擾資源的有限性,要根據(jù)被干擾目標(biāo)價(jià)值的高低選擇優(yōu)先干擾對(duì)象。因此,目標(biāo)價(jià)值的影響因素是進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)和前提,是評(píng)估艦載有源干擾目標(biāo)先后順序的準(zhǔn)則和依據(jù)。信息化海戰(zhàn)中,影響艦載有源干擾目標(biāo)價(jià)值的因素很多,具體概括起來,可從目標(biāo)自身作戰(zhàn)能力、有源干擾綜合能力、海戰(zhàn)場環(huán)境的影響三個(gè)方面進(jìn)行描述。

2.1目標(biāo)自身作戰(zhàn)能力

主要包括目標(biāo)的指揮控制能力、支援?dāng)撤阶鲬?zhàn)的能力和對(duì)我作戰(zhàn)兵力的威脅。

1) 目標(biāo)的指揮控制能力:評(píng)價(jià)被干擾目標(biāo)在敵方指控系統(tǒng)中的地位以及作戰(zhàn)作用。

2) 支援?dāng)撤阶鲬?zhàn)的能力:評(píng)價(jià)被干擾目標(biāo)在被我方有源干擾成功的情況下對(duì)敵作戰(zhàn)能力的影響程度。

3) 對(duì)我作戰(zhàn)兵力的威脅:評(píng)價(jià)被干擾目標(biāo)未被干擾時(shí)對(duì)我方作戰(zhàn)效能的影響。

2.2有源干擾綜合能力

主要包括對(duì)目標(biāo)偵察能力、情報(bào)分析處理能力和有源干擾能力。

1) 對(duì)目標(biāo)偵察能力:評(píng)價(jià)綜合運(yùn)用電子偵察裝備搜索、發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、告警信號(hào)的能力,是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有源干擾的前提。

2) 情報(bào)分析處理能力:評(píng)價(jià)對(duì)截獲的信號(hào)進(jìn)行分析處理能力,在正確的情報(bào)分析處理基礎(chǔ)上,才能選擇合適的干擾樣式以及干擾時(shí)機(jī)。

3) 有源干擾能力:評(píng)價(jià)進(jìn)行有源干擾的能力,主要從干擾功率、方向?qū)?zhǔn)、干擾時(shí)間等方面描述,是干擾、壓制敵電子設(shè)備的保證。

2.3海戰(zhàn)場環(huán)境的影響

主要包括海戰(zhàn)場地理環(huán)境、海戰(zhàn)場電磁環(huán)境和海戰(zhàn)場氣象環(huán)境的影響。

1) 海戰(zhàn)場地理環(huán)境的影響:評(píng)價(jià)島嶼等地理環(huán)境對(duì)我有源干擾使用方位以及電磁波傳播的影響。

2) 海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的影響:評(píng)價(jià)電磁環(huán)境復(fù)雜性對(duì)我干擾目標(biāo)選擇的影響。

3) 海戰(zhàn)場氣象環(huán)境的影響:評(píng)價(jià)天氣、溫度和濕度等對(duì)電磁波傳播的影響。

3評(píng)估模型的建立

有源干擾選擇目標(biāo)價(jià)值評(píng)估的指標(biāo)取決于目標(biāo)價(jià)值的影響因素,因此,有源干擾干擾目標(biāo)選擇的指標(biāo)體系可分解為目標(biāo)自身作戰(zhàn)能力、有源干擾綜合能力和海戰(zhàn)場環(huán)境的影響三個(gè)一級(jí)指標(biāo)及目標(biāo)的指揮控制能力、支援?dāng)撤阶鲬?zhàn)的能力、對(duì)我作戰(zhàn)兵力的威脅、對(duì)目標(biāo)偵察能力、情報(bào)分析處理能力、有源干擾能力、海戰(zhàn)場地理環(huán)境的影響、海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的影響、海戰(zhàn)場氣象環(huán)境的影響九個(gè)二級(jí)指標(biāo),如圖1所示。

圖1　艦載有源干擾目標(biāo)選擇指標(biāo)體系

4最優(yōu)傳遞矩陣

設(shè)實(shí)數(shù)矩陣A=[aij]、B=[bij]、C=[cij],A,B,C∈Rn×n;

定義1:若aij=aji-1,則稱A是互反陣;若bij=-bji,則稱B為反對(duì)稱矩陣。

顯然若A是一致陣,則B=lgA(bij=lgaij,?i,j)是傳遞的,反之若B是反對(duì)稱矩陣,則A=10B(aij=10bij,?i,j)是一致的。

若B是反對(duì)稱矩陣,則B的最優(yōu)傳遞矩陣C,可以找到x1,x2,…,xn≥0,使cij=xi-xj,由定義3可知

5應(yīng)用改進(jìn)后層次分析法的具體步驟

1) 進(jìn)行層次分析,確定度量的具體參數(shù),建立層次結(jié)構(gòu)。

2) 對(duì)所選參數(shù)進(jìn)行兩兩比較,構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣,在兩兩比較時(shí),對(duì)參數(shù)進(jìn)行量化,這里采用1~9的度量方法,其具體含義如下:對(duì)于參數(shù)i和j:

圖2　改進(jìn)層次分析法應(yīng)用流程圖

1—i因素與j因素同樣重要;3—i因素比j因素略重要;5—i因素比j因素較重要;7—i因素比j因素非常重要;9—i因素比j因素絕對(duì)重要;2,4,6,8是介于兩判斷之間與中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)的標(biāo)度值。

3) 然后應(yīng)用最優(yōu)傳遞矩陣求得特征值及特征向量,其流程如圖2所示。

4) 以判斷矩陣A為例:

其中O1,O2,O3,O4,O5為五個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(以后不再說明)。

依據(jù)矩陣A,得到B=lgA:

依據(jù)前面所述得到相應(yīng)的C矩陣和相應(yīng)的A*矩陣

用方根法求A*矩陣的特征向量W:

W=[W1,W2,W3,W4,W5]T

=[0.239,0.412,0.108,0.167,0.074]

由算例可以看出,一致性指標(biāo)CI<

6算例

以典型的單艦電子對(duì)抗防空反導(dǎo)為例,己方水面艦艇電子對(duì)抗力量有三個(gè)有源干擾目標(biāo)可供選擇:目標(biāo)指示雷達(dá)D1,預(yù)警探測(cè)雷達(dá)D2和機(jī)載火控雷達(dá)D3。為簡便起見,把準(zhǔn)則層C層的9個(gè)指標(biāo)融合到準(zhǔn)則B層中,則簡化模型如圖3所示。

圖3　艦載有源干擾目標(biāo)選擇的簡化遞階模型

按照前面所述,根據(jù)層次分析法的一般步驟,經(jīng)過構(gòu)建判斷矩陣,計(jì)算排序權(quán)重系數(shù)、最優(yōu)傳遞矩陣轉(zhuǎn)化及一致性檢驗(yàn),可得出措施層D相對(duì)與準(zhǔn)則層B的排序權(quán)重系數(shù)及準(zhǔn)側(cè)層相對(duì)于目標(biāo)層A的排序權(quán)重系數(shù),如表1所示。

表1　有源干擾目標(biāo)選擇遞階層次權(quán)重系數(shù)表

待選目標(biāo)D1、D2和D3相對(duì)于目標(biāo)層A的總排序權(quán)重系數(shù)為

W(D1)=0.408×0.201+0.474×0.197

+0.118×0.168=0.195

W(D2)=0.408×0.076+0.474×0.082

+0.118×0.089=0.081

W(D3)=0.408×0.723+0.474×0.721

+0.118×0.743=0.724

可得出:

W(D3)>W(D1)>W(D2)

因此,可以得出結(jié)論,在進(jìn)行此次單艦電子對(duì)抗防空反導(dǎo)有源干擾目標(biāo)選擇時(shí),三個(gè)有源干擾目標(biāo)價(jià)值排序依次為:機(jī)載火控雷達(dá)、目標(biāo)指示雷達(dá)和遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)。

7結(jié)語

艦載有源干擾目標(biāo)選擇評(píng)估是一個(gè)多目標(biāo)評(píng)價(jià)過程。在評(píng)價(jià)過程中,評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇、參數(shù)的確定以及判斷矩陣的確定,需要結(jié)合理論基礎(chǔ)和實(shí)際操作得出的經(jīng)驗(yàn)共同得到數(shù)據(jù),但論文的評(píng)價(jià)為了給研究人員提供參考,往往又要有超前和預(yù)測(cè)性,這就需要評(píng)價(jià)人員根據(jù)作戰(zhàn)目的、作戰(zhàn)任務(wù)大致給出判斷矩陣,由于受到人們主觀因素的影響,參數(shù)及判斷矩陣的確定具有很大的不確定性。為了減小構(gòu)造判斷矩陣的盲目性,本文通過最優(yōu)傳遞矩陣這個(gè)調(diào)整器,得到擬優(yōu)意義下的一致陣,直接給出權(quán)值,不需要一致性檢驗(yàn),從理論到大量的上機(jī)驗(yàn)算說明這種方法是可行和有效的。但這并不等于可以無顧慮的任意構(gòu)造判斷矩陣,改進(jìn)的方法可以調(diào)整人們認(rèn)識(shí)事物的不一致性,并不能形成有效的原始判斷矩陣。如何在最優(yōu)意義下調(diào)整人們認(rèn)識(shí)上的不一致,以及如何通過某些信息、機(jī)械化、智能化地構(gòu)造有效地判斷矩陣還有待于進(jìn)一步研究。

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中圖分類號(hào)TN976

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.03.008

作者簡介:王龍濤,男,博士研究生,講師,研究方向:海軍信息對(duì)抗作戰(zhàn)運(yùn)用。姜寧,男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向:海軍信息作戰(zhàn)訓(xùn)練與應(yīng)用。

基金項(xiàng)目:海軍大連艦艇學(xué)院2110工程三期資助學(xué)術(shù)預(yù)研課題資助。

收稿日期:2015年9月3日,修回日期:2015年10月17日