基于灰色理論的智能水雷作戰效能評估

張 棟, 宋裕農

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基于灰色理論的智能水雷作戰效能評估

張 棟, 宋裕農

(海軍潛艇學院 學員2隊, 山東 青島, 266071)

智能水雷是海軍未來主要的封鎖作戰兵器。基于智能水雷評估體系, 采用改進的加權分析法確定智能水雷戰技性能評價指標權重, 以改進的灰色系統理論建立智能水雷戰技性能評估模型并進行評估, 結果表明, 該模型可以充分利用指揮者的判斷信息, 較為準確地反映智能水雷的實際作戰效能。該模型可為智能水雷的使用提供參考和依據, 對將來封鎖作戰中智能水雷的使用具有指導意義。

智能水雷; 灰色理論; 作戰效能; 評估體系

0 引言

水雷武器是一種古老的常規水中兵器, 現代科學技術的飛速發展和進步, 給水雷武器插上了高科技的翅膀, 智能水雷的出現使古老的水雷武器能在現代海戰中發揮更大的作用[1]。

智能水雷將是未來海上作戰的重要兵器。正確分析、評價智能水雷的作戰能力, 研究其戰斗使用效能, 可以為部隊訓練和作戰提供參考和依據。由于智能水雷作戰能力評價體系中各因素指標之間不是相互獨立的, 雖然它們之間沒有明確的聯系, 但從本質上講是一種灰色關系。本文從評估需要出發, 用改進的權重分析法確定評價體系的權重, 并對灰色評估理論進行改進, 建立了潛艇作戰效能評估模型, 實現對智能水雷作戰能力的綜合評價。

1 智能水雷作戰能力的評估體系

在對智能水雷作戰能力進行量化評估時, 要考慮到對其產生影響的眾多因素。對其各個因素分析, 并結合智能水雷實際情況, 給出了智能水雷作戰能力的指標體系如圖1所示[2]。智能水雷的作戰能力是體系的上層元素, 它是平臺系統能力、引信作戰能力和戰斗部作戰能力的綜合反映。其中, 平臺系統能力與封鎖時效和工作可靠性有關; 引信作戰能力與自動化程度、虛警率、信息獲取能力、目標探測能力、掃雷目標識別能力、獵雷目標能力、目標類型識別能力、目標尺度識別能力、敵我識別能力、抗掃能力和目標定位能力等有關[3]; 戰斗部作戰能力主要與戰斗部爆炸威力有關。

圖1 智能水雷作戰能力的評估體系

2 智能水雷作戰效能評估模型

2.1 各指標權重的確定

由于知識的局限性, 參與智能水雷評價的專家不可能對咨詢的每個問題都了解和熟悉, 而熟悉與否對評價的可靠性有相當大的影響。在對評價結果進行處理時, 常常要求考慮專家對評價內容的權威程度。在此, 從崗位、理論水平、專業、自信程度等4個方面對專家進行綜合評價[2,4], 見表1。

表1 專家綜合評價

則專家的權威系數為

第位專家對智能水雷戰技性能指標的權重給出評價范圍: [D,T], (=1,2,…,;=1,2,…, 14)。

可得指標u的置信度序列為(1),(2),…,()。

置信度序列取閥值(由專家組給定), 將大于值的置信度組成一個連續子序列

2.2 評價樣本矩陣

根據第位專家在指標下對待評智能水雷給出的評分d(=1,2,…,,=1,2,…,14), 求得待評智能水雷的評價樣本矩陣為[4]

2.3 確定評價灰類

2.4 計算評價系數

待評智能水雷在評價指標下, 屬于第個評價灰類的灰色評價系數為

其中, 待評智能水雷在戰技指標下屬于各個評價灰類的總評價系數為

2.5 計算灰色評價權值及矩陣

評價專家群體就戰技指標對待評智能水雷主張第個灰類評價權值為[4]

待評智能水雷在戰技指標集下灰類評價權值矩陣為[4]

2.6 評定智能水雷的作戰效能

可求出f(), 再令f()=, 則該智能水雷屬于灰類。

3 應用舉例

以某智能水雷為例, 評估過程如下。

設5位專家的自我評價矩陣為

則得出專家的權威系數為

=[0.272 33 0.196 08 0.174 29 0.217 86 0.139 43] (13)

對于封鎖時效指標, 5位專家給出的評價值為(百分制)

[,] ={[10,20] [12,18] [16,25] [15,22] [8,18]}(14)

=[0.139 4 0.139 4 0.411 8 0.607 8 0.825 7 0.664 5 0.392 2 0.174 3 0.174 3] (15)

取閾值=0.7, 則專家評價意見的封鎖時效指標的權重區間范圍為[13.667 19.333],1=16.5。同理求得其他指標的值為[17.5 21 25.5 34 47 28 31.5 30 37.5 31 51.5 17.5 61.5]。由式(5)得

以封鎖時效為例, 5位專家給出的評價為d1=[60 75 50 45 65], 令白化權函數為最常用的三角函數(見圖2), 則

1(d1) =[0,0,0,0.2,0]

2(d1) =[0.6,0,1,0.8,0.4] (17)

3(d1) =[0.4,1,0,0,0.6]

圖2 白化權函數

由式(7)得1=[0.043 6 0.667 8 0.488 7],1= [0.037 1 0.556 0 0.406 9]。同理得其他指標的值。

令=[25,50,75], 則

=55.679 5 (18)

則此智能水雷在白化權函數中的權值分別為: [0,0.77,0.23], 所以該型智能水雷作戰能力評價為較好。

4 結束語

灰色評價理論是鄧聚龍教授提出的一種處理復雜系統的理論, 它通過對系統某一層次的觀測資料加以數學處理, 對系統或所屬因子, 在某一時段所處狀態, 做出一種半定量半定性的評價和描述, 以便對系統的綜合效果與整體水平形成一個可供比較的概念和類別, 在更高層次上了解系統內部化趨勢、相關關系等機制[6-7]。

本文建立的智能水雷作戰效能綜合評價模型, 采用改進的權重分析法確定評價指標權值, 以加權灰色關聯度作為評價智能水雷作戰效能強弱的準則, 充分利用了決策者的判斷信息, 計算簡便, 實用性強, 而且使評價結果更加客觀真實, 對部隊訓練和作戰使用具有一定的指導意義。

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Operational Effectiveness Evaluation for Intelligent MineBased on Grey Theory

ZHANG Dong, SONG Yu-nong

(Team 2, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071, China)

Intelligent mine is the major weapon in the future naval blockade. Based on the evaluation system of intelligent mine, this paper determines the evaluation index weights by employing the improved weight analysis, and establishes an evaluation model with the improved gray theory. Taking intelligent mine as an example, the operational effectiveness is evaluated quantitatively with this model. The results show that the model can make full use of the judgement information from commanders to reflect the actual operational effectiveness correctly. This model may be beneficial to the application of intelligent mine in the future naval blockade.

intelligent mine; grey theory; operational effectiveness; evaluation system

TJ611

A

1673-1948(2011)01-0055-04

2010-09-23;

2010-12-24.

張 棟（1983-），男，在讀碩士，研究方向為潛艇作戰指揮系統與指揮自動化.

(責任編輯: 陳 曦)