秦園麗，張訓(xùn)立，高桂清，王 康

(1.火箭軍工程大學(xué), 西安 710025; 2. 96873部隊, 陜西 寶雞 721000)

當(dāng)前，利用反艦導(dǎo)彈武器對海上移動目標(biāo)實施強(qiáng)力威懾和精確打擊對于我國營造安全環(huán)境、處理解決領(lǐng)土爭端等緊迫問題意義重大，對其作戰(zhàn)效能進(jìn)行有效評估是發(fā)現(xiàn)并規(guī)避其能力短板、提升實戰(zhàn)能力的重要途徑。

在眾多效能評估方法中，模糊綜合評判法、SEA(對于文中第一次出現(xiàn)的英文首字母縮寫，建議給出英文全稱)法、美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(WSEIAC)提出的評估模型,即:E=ADC。該模型把系統(tǒng)效能E定義為可用性A、可信性D、能力C的函數(shù)。ADC法等較為常見。其中，模糊綜合評判法偏向于描述邊界不清楚、難以定量分析的問題，SEA法偏向從系統(tǒng)的角度動態(tài)度量體系效能，ADC偏向于從系統(tǒng)的角度考量其可用性、可靠性等綜合效能。

由于反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系涉及偵察、指揮控制、打擊、防護(hù)、保障等多層次、多維度關(guān)聯(lián)與耦合，其作戰(zhàn)體系效能評估非常復(fù)雜，難以采用單一的方法進(jìn)行準(zhǔn)確量化評估，鑒于此，本文采用的ANP和熵權(quán)法綜合評估反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能，通過網(wǎng)絡(luò)化層次評估體系模型，以便更好地體現(xiàn)出作戰(zhàn)體系這類復(fù)雜問題的特征。采用熵權(quán)法在運用作戰(zhàn)仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計算權(quán)重使得評估結(jié)果更加客觀。并將專家主觀評估與仿真數(shù)據(jù)客觀評估相結(jié)合，使得評估結(jié)果更加貼近實際[1]。

1 反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能評估指標(biāo)

1.1 反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系構(gòu)成

反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系包含了信息偵察、指揮控制、火力打擊、全維防護(hù)、綜合保障五大要素，信息偵察的內(nèi)容包含目標(biāo)屬性信息和各類情報信息等，通過衛(wèi)星、雷達(dá)、偵察飛機(jī)等各類偵察裝備和偵收設(shè)備實時獲取艦船目標(biāo)的雷達(dá)參數(shù)、位置等信息，采用各類通信傳輸設(shè)備和平臺，搜集、處理和分發(fā)各類戰(zhàn)時情報信息等。指揮控制包含任務(wù)統(tǒng)籌、指揮決策、作戰(zhàn)監(jiān)控等環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌戰(zhàn)時各單元任務(wù)，把控作戰(zhàn)進(jìn)程，協(xié)調(diào)控制行動等?；鹆Υ驌粢曰鹆I劃、武器規(guī)劃系統(tǒng)為核心，負(fù)責(zé)行動中導(dǎo)彈的機(jī)動、發(fā)射、突防、毀傷評估等任務(wù)。全維防護(hù)負(fù)責(zé)圍繞火力打擊任務(wù)，針對敵特襲擊、敵核生化襲擊等行為實施全方位的偽裝隱蔽、防護(hù)和綜合防抗等任務(wù)。綜合保障負(fù)責(zé)為整個作戰(zhàn)過程的行動提供通信、氣象、工程和裝備補(bǔ)給維修等各類保障。

1.2 作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系構(gòu)建

以體系的基本劃定原則為依據(jù)，通過部隊調(diào)研、專家咨詢、集中研討等方式，全面考慮體系內(nèi)的力量結(jié)構(gòu)、運行機(jī)制、信息流轉(zhuǎn)等關(guān)建因素，關(guān)注武器裝備作戰(zhàn)使用中的性能屬性，構(gòu)建反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能的評估指標(biāo)體系。其中，目標(biāo)層為體系作戰(zhàn)效能，準(zhǔn)則層劃分為體系要素的效能，指標(biāo)層為衡量要素的各類標(biāo)準(zhǔn)。指標(biāo)數(shù)據(jù)來源渠道主要為歷史統(tǒng)計、仿真實驗、專家調(diào)研等。

1.3 反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能指標(biāo)體系分析與優(yōu)化

為排除指標(biāo)中的重復(fù)項、弱相關(guān)項，減輕評估工作量，首先要對指標(biāo)體系進(jìn)行初步篩選。本文采用Delphi法進(jìn)行指標(biāo)篩選。即采用評估專家組集體打分的方式，組織r位評估專家，對n個指標(biāo)Xi(i=1,2,…,n)的權(quán)重進(jìn)行估計得出估計值：

計算其平均值：

與估計值的偏差：

對于偏差較大的權(quán)重估計值，再次組織專家估計，得到一組平均估計修正值：

采用上述方法，最終刪除目標(biāo)偵察時間、作戰(zhàn)監(jiān)控時間等指標(biāo)，確定指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示[2-4]。

圖1 反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)框圖

2 反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能評估流程

2.1 建立ANP效能指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

ANP(網(wǎng)絡(luò)層次分析法)是在傳統(tǒng)的AHP(Analytic Hierarchy Process)基礎(chǔ)上改進(jìn)和優(yōu)化，形成的新的決策分析方法。層次分析法要求階梯層次中各指標(biāo)相互獨立，局限于由上至下層級之間指標(biāo)的重要性判斷，忽略了各層級指標(biāo)之間可能存在的關(guān)聯(lián)性。網(wǎng)絡(luò)層次分析法增添了網(wǎng)絡(luò)層，可勾勒出不同指標(biāo)之間相互影響的關(guān)系,有效描述反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能的結(jié)構(gòu)特征[5-7]。其典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 ANP典型結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 計算主觀權(quán)重

步驟1：計算控制層權(quán)重

采用AHP計算控制層的權(quán)重。通過將體系效能評估問題層次化，引導(dǎo)評估者對遞階層次的指標(biāo)之間進(jìn)行兩兩比較形成判斷矩陣，以此對指標(biāo)重要度進(jìn)行排序。

構(gòu)造成對比較的判斷矩陣：

計算權(quán)重：

1) 對判斷矩陣的每一列作歸一化：

2) 將歸一化后的矩陣按行累加：

3) 采用和積法計算同一層指標(biāo)對上一層指標(biāo)的相對重要性，即對上式作歸一化處理：

表1 兩兩比較的比例尺度

步驟2：計算網(wǎng)絡(luò)層權(quán)重

(1) 計算權(quán)矩陣。假定控制層準(zhǔn)則為P1,P2,…,Pn，網(wǎng)絡(luò)層元素集C1,C2,…,Cm，Ci中的元素為e1i,e2i,…,enii,i=1,2,…,n。依據(jù)上下準(zhǔn)則判斷元素集與Ci之間的影響關(guān)系，對Ci有影響的元素集為C1i,C2i,…,Crii。判斷矩陣C:

歸一化特征向量為[uri1,uri2,…,urii]，判斷矩陣中，對Ci沒有關(guān)系的特征向量值為0。將[uri1,uri2,…,urii]T調(diào)整為[uri1,uri2,…,uni]T，組成加權(quán)矩陣U：

(2) 同理，構(gòu)建元素集Ci與Cj的元素之間的判斷矩陣Wij(不相關(guān)時Wij=0)，以Wij為塊矩陣形成超矩陣W：

2.3 計算客觀權(quán)重和綜合權(quán)重

熵在信息論中可對事件的不確定性進(jìn)行度量。熵權(quán)法是利用評估數(shù)據(jù)組中的樣本信息來確定權(quán)重系數(shù)，一般情況下，數(shù)據(jù)所含的信息量越大，熵越小。以指標(biāo)數(shù)據(jù)值間的差異性觸發(fā)，權(quán)重系數(shù)由熵值確定，其權(quán)重賦值相比網(wǎng)絡(luò)層次分析法較為客觀。權(quán)重計算步驟如下：

1) 定義標(biāo)準(zhǔn)化：

2) 計算指標(biāo)信息熵e和信息效能值d：

由ANP所得主觀權(quán)重為wi，熵權(quán)法所得客觀權(quán)重為wi，采用線性加權(quán)計算綜合權(quán)重為：

W=αwi+(1-α)wi′

(1)

α為偏好系數(shù)，文中設(shè)定α=0.5。

3 評估實例

針對某反艦導(dǎo)彈和艦船目標(biāo)，采用Super Decision軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層次模型，描述反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能的評估指標(biāo)之間相互關(guān)系，例如目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率影響導(dǎo)彈命中的概率、毀傷效率等，直線箭頭表示各元素組之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，封閉的箭頭表示元素組內(nèi)部元素之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如偵察效能元素組中偵察探測范圍元素影響目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率和定位精度元素等。體系效能指標(biāo)ANP模型如圖3所示。

圖3 體系效能指標(biāo)ANP模型

3.1 主觀權(quán)重和客觀權(quán)重

首先，采用AHP計算控制層中信息偵查、指揮控制等5個要素效能準(zhǔn)則的權(quán)重。判斷矩陣、一致性檢驗結(jié)果及權(quán)重計算結(jié)果如表2所示。

表2 控制層判斷矩陣及權(quán)重

其次，采用Super Decision軟件問卷形式輸入網(wǎng)絡(luò)層各指標(biāo)之間的重要性對比度信息。這里分為兩類：一是描述不同元素組的元素之間影響的重要程度，例如指揮控制效能元素組中的任務(wù)沖突率對火力打擊效能元素組中的命中概率、毀傷效率等元素的影響程度。二是描述元素組內(nèi)部元素之間影響的重要程度，例如綜合保障效能元素組中，通信聯(lián)通率元素對物資補(bǔ)給率、裝備維修率元素的影響程度。而后檢驗各組重要性判斷情況一致性情況[8-9]，，如圖4～圖5所示。

圖4 任務(wù)沖突率在火力打擊效能元素組中的重要性打分

圖5 一致性檢驗結(jié)果

由于類似超矩陣、加權(quán)超矩陣這類矩陣的計算較為復(fù)雜，通常可采用Super Decision軟件直接運算，在軟件中的Computations中直接輸出。其權(quán)重運算結(jié)果如圖6～圖9所示。

圖6 超矩陣計算結(jié)果圖

圖7 加權(quán)超矩陣計算結(jié)果圖

圖8 極限超矩陣計算結(jié)果圖

圖9 體系效能指標(biāo)權(quán)重值

針對網(wǎng)絡(luò)層的指標(biāo)，從作戰(zhàn)數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)組，采用閾值法或極值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將數(shù)據(jù)規(guī)范化，而后運用熵權(quán)法得出客觀權(quán)重。歸一化數(shù)組如表3所示。

表3 歸一化數(shù)據(jù)組

續(xù)表(表3)

采用式(1)計算網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)的綜合權(quán)重，結(jié)果如表4所示。

3.2 評估計算

設(shè)控制層指標(biāo)的權(quán)重向量為AW=(a1,a2,…,am)，網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)的權(quán)重向量為BW=(bi1,bi2,…,bin)，xij為仿真評估數(shù)據(jù)，則體系效能的綜合評估模型為

采用上式可計算出，信息偵察效能U1：

同理可得指揮控制、火力打擊、全維防護(hù)、綜合保障的效能評估值分別為0.009、0.053、0.005、0.004。體系效能為0.114。通過對比各要素效能的評估值，可以看出，反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系效能中信息偵察和火力打擊效能較高，防護(hù)和綜合保障的效能比較低。從權(quán)重的比重來看，防護(hù)效能和綜合保障效能對整體作戰(zhàn)效能的影響相比其他較小，最終的評估效果也相比其他較小，這與評估模型的特征相符。另外，在實際的反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)中，偵察力量和火力打擊力量較為重要，因此可以看出評估結(jié)果與作戰(zhàn)實際也相符。但是，防護(hù)和綜合保障效能的評估結(jié)果同時也暴露出反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)的防護(hù)和綜合保障存在薄弱環(huán)節(jié)，下一步需要在增強(qiáng)火力打擊、信息偵察等能力的同時，著重關(guān)注對防護(hù)和保障力量的補(bǔ)充和改善，保持體系作戰(zhàn)效能發(fā)揮達(dá)到平衡的程度[10]。

表4 網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)權(quán)重值

4 結(jié)論

通過分析反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系的構(gòu)成，依據(jù)武器作戰(zhàn)特征構(gòu)建了效能評估體系，并基于ANP-熵權(quán)法的方法進(jìn)行綜合評估。利用ANP-熵權(quán)法能夠較為準(zhǔn)確的對反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)影響效能的因子。但受制于評估指標(biāo)體系不夠健全、評估數(shù)據(jù)獲取不夠準(zhǔn)確等因素制約，評估結(jié)論的可靠性還需進(jìn)一步提高。