基于改進層次分析法的艦載有源干擾目標選擇評估研究*

王龍濤　姜　寧

(海軍大連艦艇學院　大連　116018)

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基于改進層次分析法的艦載有源干擾目標選擇評估研究*

王龍濤姜寧

(海軍大連艦艇學院大連116018)

摘要艦載有源干擾目標選擇評估是一個多層次、多目標的評價過程,可用層次分析法對非定量的目標選擇排序問題進行定量分析,為了滿足一致性檢驗要求,通常憑借估計來調整判斷矩陣使之滿足一致性要求,這樣具有一定的盲目性。在對影響艦載有源干擾目標價值因素深入分析的基礎上,建立目標價值評估指標體系,通過最優傳遞矩陣,對層次分析法進行改進,使之自然滿足一致性要求,直接求出權重值。效能評價實例驗證了基于最優傳遞矩陣的層次分析法的可行性和有效性。

關鍵詞艦載有源干擾; 目標選擇; 改進層次分析法; 最優傳遞矩陣

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,戰爭活動對電磁波的依賴性越來越大,電磁資源已經成為戰斗力的倍增器。信息化條件下的現代海戰,敵我雙方為了取得制勝權,將大量使用無線電通信、導航、制導、雷達、光電、敵我識別等各種軍用和民用電子設備,使得海戰場中的電磁信號密集、復雜。

艦載雷達有源干擾是用電子設備產生射頻信號擾亂或阻斷敵方雷達對目標的探測和跟蹤,可進行支援干擾和艦艇自衛干擾,由于艦載有源干擾資源的有限性,不可能對所有可干擾目標都進行有源干擾。因此,如何在確定有源干擾作戰樣式時確定目標的優先攻擊等級和攻擊順序,最終形成有源干擾目標清單,成為有源干擾的首要任務。艦載有源干擾目標選擇是對電子對抗有源干擾作戰領域目標的綜合分析和評估,目的是向艦載電子對抗指揮員提供客觀、可靠的有源干擾目標攻擊順序建議,以方便指揮員優化兵力、兵器的部署,實施重點攻擊,達成作戰企圖。

2影響被選擇目標價值的因素分析

艦載有源干擾選擇干擾對象時,由于干擾資源的有限性,要根據被干擾目標價值的高低選擇優先干擾對象。因此,目標價值的影響因素是進行評估指標體系構建的基礎和前提,是評估艦載有源干擾目標先后順序的準則和依據。信息化海戰中,影響艦載有源干擾目標價值的因素很多,具體概括起來,可從目標自身作戰能力、有源干擾綜合能力、海戰場環境的影響三個方面進行描述。

2.1目標自身作戰能力

主要包括目標的指揮控制能力、支援敵方作戰的能力和對我作戰兵力的威脅。

1) 目標的指揮控制能力:評價被干擾目標在敵方指控系統中的地位以及作戰作用。

2) 支援敵方作戰的能力:評價被干擾目標在被我方有源干擾成功的情況下對敵作戰能力的影響程度。

3) 對我作戰兵力的威脅:評價被干擾目標未被干擾時對我方作戰效能的影響。

2.2有源干擾綜合能力

主要包括對目標偵察能力、情報分析處理能力和有源干擾能力。

1) 對目標偵察能力:評價綜合運用電子偵察裝備搜索、發現、識別、告警信號的能力,是對目標進行有源干擾的前提。

2) 情報分析處理能力:評價對截獲的信號進行分析處理能力,在正確的情報分析處理基礎上,才能選擇合適的干擾樣式以及干擾時機。

3) 有源干擾能力:評價進行有源干擾的能力,主要從干擾功率、方向對準、干擾時間等方面描述,是干擾、壓制敵電子設備的保證。

2.3海戰場環境的影響

主要包括海戰場地理環境、海戰場電磁環境和海戰場氣象環境的影響。

1) 海戰場地理環境的影響:評價島嶼等地理環境對我有源干擾使用方位以及電磁波傳播的影響。

2) 海戰場電磁環境的影響:評價電磁環境復雜性對我干擾目標選擇的影響。

3) 海戰場氣象環境的影響:評價天氣、溫度和濕度等對電磁波傳播的影響。

3評估模型的建立

有源干擾選擇目標價值評估的指標取決于目標價值的影響因素,因此,有源干擾干擾目標選擇的指標體系可分解為目標自身作戰能力、有源干擾綜合能力和海戰場環境的影響三個一級指標及目標的指揮控制能力、支援敵方作戰的能力、對我作戰兵力的威脅、對目標偵察能力、情報分析處理能力、有源干擾能力、海戰場地理環境的影響、海戰場電磁環境的影響、海戰場氣象環境的影響九個二級指標,如圖1所示。

圖1　艦載有源干擾目標選擇指標體系

4最優傳遞矩陣

設實數矩陣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是反對稱矩陣,則A=10B(aij=10bij,?i,j)是一致的。

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

5應用改進后層次分析法的具體步驟

1) 進行層次分析,確定度量的具體參數,建立層次結構。

2) 對所選參數進行兩兩比較,構造兩兩比較判斷矩陣,在兩兩比較時,對參數進行量化,這里采用1~9的度量方法,其具體含義如下:對于參數i和j:

圖2　改進層次分析法應用流程圖

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因素絕對重要;2,4,6,8是介于兩判斷之間與中間狀態對應的標度值。

3) 然后應用最優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為五個評價指標(以后不再說明)。

依據矩陣A,得到B=lgA:

依據前面所述得到相應的C矩陣和相應的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CI<

6算例

以典型的單艦電子對抗防空反導為例,己方水面艦艇電子對抗力量有三個有源干擾目標可供選擇:目標指示雷達D1,預警探測雷達D2和機載火控雷達D3。為簡便起見,把準則層C層的9個指標融合到準則B層中,則簡化模型如圖3所示。

圖3　艦載有源干擾目標選擇的簡化遞階模型

按照前面所述,根據層次分析法的一般步驟,經過構建判斷矩陣,計算排序權重系數、最優傳遞矩陣轉化及一致性檢驗,可得出措施層D相對與準則層B的排序權重系數及準側層相對于目標層A的排序權重系數,如表1所示。

表1　有源干擾目標選擇遞階層次權重系數表

待選目標D1、D2和D3相對于目標層A的總排序權重系數為

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,可以得出結論,在進行此次單艦電子對抗防空反導有源干擾目標選擇時,三個有源干擾目標價值排序依次為:機載火控雷達、目標指示雷達和遠程警戒雷達。

7結語

艦載有源干擾目標選擇評估是一個多目標評價過程。在評價過程中,評價指標選擇、參數的確定以及判斷矩陣的確定,需要結合理論基礎和實際操作得出的經驗共同得到數據,但論文的評價為了給研究人員提供參考,往往又要有超前和預測性,這就需要評價人員根據作戰目的、作戰任務大致給出判斷矩陣,由于受到人們主觀因素的影響,參數及判斷矩陣的確定具有很大的不確定性。為了減小構造判斷矩陣的盲目性,本文通過最優傳遞矩陣這個調整器,得到擬優意義下的一致陣,直接給出權值,不需要一致性檢驗,從理論到大量的上機驗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造判斷矩陣,改進的方法可以調整人們認識事物的不一致性,并不能形成有效的原始判斷矩陣。如何在最優意義下調整人們認識上的不一致,以及如何通過某些信息、機械化、智能化地構造有效地判斷矩陣還有待于進一步研究。

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中圖分類號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:海軍信息對抗作戰運用。姜寧,男,教授,博士生導師,研究方向:海軍信息作戰訓練與應用。

基金項目:海軍大連艦艇學院2110工程三期資助學術預研課題資助。

收稿日期:2015年9月3日,修回日期:2015年10月17日