宋佳平,李文哲,董曉明

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧大連　116018)

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基于多目標(biāo)權(quán)重分析的艦載反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇

宋佳平,李文哲,董曉明

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧大連116018)

針對(duì)艦載反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇問(wèn)題,利用多目標(biāo)權(quán)重分析法,通過(guò)構(gòu)建影響因素的層次結(jié)構(gòu),建立多目標(biāo)權(quán)重分析模型,確定指標(biāo)矩陣和相對(duì)優(yōu)越度矩陣,對(duì)反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇方案進(jìn)行評(píng)定,并進(jìn)行了實(shí)例分析,得到的反潛武器選擇方案綜合體現(xiàn)了反潛武器作戰(zhàn)能力和指揮員作戰(zhàn)決策意圖。

反潛武器;多目標(biāo)權(quán)重;決策矩陣

目前,艦載反潛武器主要有火箭深彈和魚雷兩種,隨著科技的發(fā)展,各型反潛武器的性能也不斷地提高,尤其是火箭助飛魚雷的研制和列裝,大大提高了對(duì)潛攻擊距離,豐富了水面艦艇對(duì)潛攻擊手段。而隨著反潛武器的多樣化、攻擊距離的遠(yuǎn)程化,僅依靠攻擊距離遠(yuǎn)近對(duì)反潛武器進(jìn)行優(yōu)先級(jí)選擇,已無(wú)法適應(yīng)武器裝備發(fā)展實(shí)際和實(shí)戰(zhàn)化要求[1]。艦載反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇是武器作戰(zhàn)能力和指揮員作戰(zhàn)意圖的綜合體現(xiàn),本文采用多目標(biāo)權(quán)重分析法對(duì)艦載火箭深彈、管裝魚雷和火箭助飛魚雷三型反潛武器使用的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行了研究,提出了具體的使用原則和意見建議。

1　影響反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇的因素

艦載反潛武器火力分配是水面艦艇根據(jù)指揮員下達(dá)的目標(biāo)指示合理選擇對(duì)潛攻擊武器的過(guò)程。指揮員在選擇反潛武器時(shí),武器的可攻性、快速性、兼容性和安全性都可能成為影響火力分配的因素[2]。總體上看,影響反潛武器火力分配的因素可以概括為以下四類。

圖1　影響反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇的因素

1)目標(biāo)因素。目標(biāo)因素包括目標(biāo)的位置信息和屬性信息。目標(biāo)位置信息主要指目標(biāo)深度、距離和航向、航速;屬性信息主要指是目標(biāo)敵我屬性的判明。

2)環(huán)境因素。戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的影響因素主要有海區(qū)深度、海況、戰(zhàn)場(chǎng)氣象環(huán)境等。其中影響反潛武器火力分配的主要因素是海區(qū)深度。

3)武器因素。影響反潛武器火力分配的武器因素可以分為直接固有因素和間接協(xié)同因素。直接固有因素是指反潛武器本身的攻擊距離、攻擊范圍、反應(yīng)時(shí)間和攻擊時(shí)間；間接協(xié)同因素主要指影響反潛武器火力發(fā)揮的火力兼容問(wèn)題。

4)戰(zhàn)術(shù)因素。主要指指揮員本身對(duì)攻擊行動(dòng)采取的主觀決策因素,包括攻擊性質(zhì),如此次攻擊行動(dòng)是威懾試探性攻擊還是打擊毀滅性攻擊;攻擊企圖,攻擊行動(dòng)是想取得最大命中概率還是最短攻擊時(shí)間。

2　反潛武器選擇的多目標(biāo)權(quán)重分析

2.1建立影響因素的層次結(jié)構(gòu)

如圖2所示,通過(guò)分析建立目標(biāo)因素、環(huán)境因素、武器因素和戰(zhàn)術(shù)因素的遞進(jìn)關(guān)系,構(gòu)建反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇的層次結(jié)構(gòu)[1，3]。

圖2　影響因素的層次結(jié)構(gòu)

1)基礎(chǔ)層

基礎(chǔ)層由目標(biāo)因素的位置信息和環(huán)境因素構(gòu)成?；A(chǔ)層是影響反潛武器選擇的最直接因素,主要根據(jù)目標(biāo)和海區(qū)特性判別目標(biāo)是否處于武器射程之內(nèi),以及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境是否滿足武器攻擊條件。

2)決策層

決策層由目標(biāo)因素的屬性因素和武器因素構(gòu)成。

目標(biāo)屬性因素是指對(duì)目標(biāo)屬性的確認(rèn),包括目標(biāo)疑似或確認(rèn)為潛艇,確認(rèn)為潛艇后是友方還是敵方潛艇。

武器因素是反潛武器本身所具有的五個(gè)核心指標(biāo),五個(gè)指標(biāo)中的任何一個(gè)都可能成為影響指揮員決策的決定性因素。攻擊距離指反潛武器的攻擊距離范圍。攻擊范圍指反潛武器的攻擊維度,主要是角度和深度范圍,角度是指反潛武器是否能實(shí)現(xiàn)全向攻擊,還是需機(jī)動(dòng)占位攻擊;深度是指反潛武器在其可攻擊深度能否對(duì)目標(biāo)造成毀傷或產(chǎn)生影響。反應(yīng)時(shí)間指接到目標(biāo)指示到反潛武器發(fā)射出管的時(shí)間。攻擊時(shí)間指反潛武器出管到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的時(shí)間。

3)戰(zhàn)術(shù)層

戰(zhàn)術(shù)層是指影響指揮員決策的戰(zhàn)術(shù)因素,是指揮員根據(jù)目標(biāo)屬性對(duì)攻擊性質(zhì)和攻擊方式進(jìn)行的判斷,如目標(biāo)屬性為疑似敵潛艇,則攻擊行動(dòng)可能選擇為威懾試探性攻擊。戰(zhàn)術(shù)層是指揮員對(duì)目標(biāo)因素、環(huán)境因素和武器因素的綜合反映,是對(duì)基礎(chǔ)層和決策層戰(zhàn)術(shù)考慮。

4)目標(biāo)層

考慮艦載反潛武器的作戰(zhàn)使用特點(diǎn),不同武器間很難達(dá)到協(xié)同作戰(zhàn),指揮員在選擇攻擊方案時(shí)一般會(huì)考慮使用單一武器。

2.2層次結(jié)構(gòu)分析

基礎(chǔ)層、決策層、戰(zhàn)術(shù)層和目標(biāo)層之間存在一定的遞進(jìn)關(guān)系,反映了目標(biāo)從探測(cè)到反潛武器選擇的作戰(zhàn)過(guò)程?；A(chǔ)層反映了探測(cè)目標(biāo)的基本屬性,間接影響了反潛武器對(duì)目標(biāo)的可攻擊性,反映到?jīng)Q策層,對(duì)應(yīng)了攻擊距離重要性和攻擊范圍重要性。決策層中目標(biāo)屬性重要性反映到戰(zhàn)術(shù)層,對(duì)應(yīng)了攻擊性質(zhì);攻擊距離、攻擊范圍、反應(yīng)時(shí)間和攻擊時(shí)間重要性,影響了戰(zhàn)術(shù)層中攻擊企圖。攻擊性質(zhì)和攻擊企圖決定了目標(biāo)層對(duì)反潛武器的選擇。

2.3多目標(biāo)權(quán)重分析構(gòu)模

對(duì)fij進(jìn)行規(guī)范化處理和優(yōu)屬度計(jì)算,將其結(jié)果記為uij,可得決策矩陣為u=(uij)m×n。

基礎(chǔ)層目標(biāo)位置信息和環(huán)境因素對(duì)反潛武器選擇影響,可用可攻擊系數(shù)f:

f=f1·f2

(1)

式中，f1為目標(biāo)射程可攻擊系數(shù);f2為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可攻擊系數(shù))。

在實(shí)際作戰(zhàn)中,由于敵我態(tài)勢(shì)以及各種制約因素不停變化,可攻擊系數(shù)f也是動(dòng)態(tài)變化的。

決策層和戰(zhàn)術(shù)層影響因素,可分為效益型、成本型和固定型三類,每項(xiàng)因素對(duì)決策的影響用相對(duì)優(yōu)越度uij表示。對(duì)于效益型影響因素,uij可表示為

(2)

對(duì)于成本型影響因素,uij可表示為

(3)

上述各式中,pij是由決策者確定的參數(shù);fij為決策者事先給定的某項(xiàng)影響因素的最佳值。

3　艦載反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇實(shí)例分析

3.1背景設(shè)置

假設(shè)某護(hù)衛(wèi)艦裝備火箭深彈、管裝魚雷和火箭助飛魚雷三型反潛武器,位于海區(qū)深度100m海域執(zhí)行反潛作戰(zhàn)任務(wù)。某時(shí)刻,本艦航向360°,航速12kn,左舷30°,距離5km處,聲吶發(fā)現(xiàn)疑似水下目標(biāo),目標(biāo)航向050°,航速6kn,屬性不明;30分鐘后,確認(rèn)目標(biāo)為敵潛艇?；诙嗄繕?biāo)權(quán)重分析的艦載反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇如下。

3.2基礎(chǔ)層判斷

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的影響因素主要有海區(qū)深度、海況、戰(zhàn)場(chǎng)氣象環(huán)境等,本文戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可攻擊系數(shù)f2重點(diǎn)考慮海區(qū)深度對(duì)反潛武器作戰(zhàn)使用的影響,海區(qū)深度100m時(shí),f2=1,f=f1。假設(shè)目標(biāo)與我艦距離為D,可攻擊系數(shù)f的取值如表1所示。

表1　可攻擊系數(shù)f的取值

從表1分析,在初始發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí),根據(jù)武器射程可攻性判斷,火箭深彈由于射程太近,不能用于攻潛。因此,基礎(chǔ)層確定的可行攻潛方案集為A={管裝魚雷、火箭助飛魚雷}。

3.3決策層判斷

用A1、A2、A3分別表示火箭深彈、管裝魚雷和火箭助飛魚雷;K1、K2、K3、K4、K5、K6分別表示攻擊距離、攻擊范圍、反應(yīng)時(shí)間、攻擊時(shí)間、火力兼容和屬性信息。實(shí)例中初始發(fā)現(xiàn)目標(biāo)屬性不明,在目標(biāo)屬性不明情況下指揮員一般會(huì)選擇試探性攻擊,對(duì)目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn),本文認(rèn)為試探性攻擊反潛武器選擇主要受彈藥數(shù)量限制,屬性信息K6取值為彈藥儲(chǔ)量;在目標(biāo)確定為敵潛艇后,指揮員會(huì)選擇毀滅性攻擊,K6取值與K3、K4相關(guān)[4-5]。盡管通過(guò)基礎(chǔ)層判斷認(rèn)為可用的反潛武器為管裝魚雷和火箭助飛魚雷,但考慮到敵我運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)以及目標(biāo)屬性對(duì)指揮員決策的影響,在決策層認(rèn)為火箭深彈認(rèn)為可用方案。則決策層指標(biāo)矩陣F可表示為

選取模糊評(píng)判“好”、“中等”、“差”的相對(duì)優(yōu)屬度分別為1、0.75、0.5,則未確認(rèn)目標(biāo)屬性前和確認(rèn)目標(biāo)后的相對(duì)優(yōu)越度矩陣u可分別表示為:

3.4戰(zhàn)術(shù)層和目標(biāo)層判斷

由相對(duì)優(yōu)越度矩陣計(jì)算可得,在目標(biāo)屬性未知情況下,實(shí)際反潛武器彈藥儲(chǔ)量以及效費(fèi)比為主要戰(zhàn)術(shù)影響因素,火箭深彈為最優(yōu)選擇方案;在目標(biāo)屬性確認(rèn)為敵潛艇的情況下,為保證攻擊時(shí)效性,在可攻擊系數(shù)為1時(shí),反應(yīng)時(shí)間和攻擊時(shí)間為主要戰(zhàn)術(shù)影響因素,火箭助飛魚雷為最優(yōu)選擇方案。在有空情威脅的情況下,考慮對(duì)空防御時(shí)的火力兼容問(wèn)題,通過(guò)優(yōu)化K5取值,火力兼容為主要戰(zhàn)術(shù)影響因素,管裝魚雷為最優(yōu)選擇。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)影響反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇的因素進(jìn)行層次分析,建立了基礎(chǔ)層、決策層、戰(zhàn)術(shù)層和目標(biāo)層四個(gè)方面的評(píng)價(jià)因素,根據(jù)相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)原則確定了評(píng)價(jià)因素的權(quán)重,通過(guò)建立決策層指標(biāo)矩陣和相對(duì)優(yōu)越度矩陣對(duì)反潛武器優(yōu)先級(jí)選擇方案進(jìn)行評(píng)定,得到的最優(yōu)方案綜合體現(xiàn)了反潛武器作戰(zhàn)能力和指揮員作戰(zhàn)意圖。

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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，山東威海人，助教，研究方向?yàn)榉礉撐淦髯鲬?zhàn)使用。

李文哲(1974-)，男，副教授。

董曉明(1979-)，男，講師。

E920

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.011