基于模糊層次分析法的拋錨器作戰效能評估

馬 淼，郭三學，王世貝

（武警工程大學裝備管理與保障學院，西安 710086）

0 引言

拋錨器作為遠距離拋射錨鉤的器材，主要用于反恐突擊、搶險救援、應急保障等領域，是部隊遂行多樣化軍事任務的重要保障器材。根據拋射動力不同，現常用拋錨器可分為火藥燃氣發射和高壓氣體發射兩類［1］。火藥燃氣發射以火藥迅速燃燒產生的高溫氣體內能為動力（如下頁圖1（a））。高壓氣體發射以空氣壓縮產生的氣體內能為動力（如圖1（b））。為提高拋錨器射程，現研制出以火箭技術為動力的新型拋錨器（如圖1（c））。為評估拋錨器作戰效能，提出基于模糊層次分析法的評估方法，對3 種拋錨器作戰效能進行技術評估，為拋錨器改進設計和使用提供理論支撐。

圖1 3 種拋錨器

1 拋錨器作戰效能評估指標體系

拋錨器作戰效能主要體現在錨鉤攜帶繩索通過技術手段達到既定方位的能力，這既有射程要求、穩定性要求，又有操作的方便性、使用的經濟性、作用的可靠性等要求。因此，提煉技術性、戰術性、實用性3 個一級指標層，本著科學性、可測性、全面性與實用性的原則，本文建立拋錨器作戰效能評估指標體系，如圖2 所示。

圖2 拋繩器作戰效能評估指標體系

1.1 技術性

技術性，體現裝備性能優劣的核心內容，主要特征是原理科學，結構功能可靠，運行穩定等。

1）穩定性。指錨鉤及繩體飛行過程中，保持飛行姿態不變的能力。火藥拋錨器、彈頭與錨鉤成流線型，能降低飛行中空氣阻力。但彈體缺乏平衡裝置，易受外界干擾。氣動拋錨器的救援彈雖然質量輕，但彈體有尾翼裝置，可有效提高飛行穩定性。火箭拋錨器，通過設計彈體質心靠后，飛行體質量對稱等結構提高飛行穩定性，同時彈體質量較大，增加了抗外界風力干擾能力［2］。

2）技術原理。火藥拋錨器是以彈內火藥迅速燃燒產生的高溫氣體內能為動力，由于受火藥量限制，射程也有限。氣動拋錨器以高壓氣體內能為動力，有彈射式和噴射式兩種。彈射式為直接膨脹做功，將彈體高速推出發射管，氣體內能利用率較低，噴射式為彈體在空中持續噴氣推進，彈體初速較低，其飛行軌跡受環境影響較大［3］。

3）可靠性。不管以火藥為動力還是高壓氣體為動力，其動力傳接的工作程序都是安全的，繩鉤的連接、抓鉤的固定也具有較高的可靠性。火箭拋錨器將彈體與錨鉤設計成一整體，結構緊湊，機械觸發點火，較為可靠。技術上的科學性確保了應用過程的安全可靠。

1.2 戰術性

1）精度。火藥拋錨器配備瞄準具，在無風或微風的情況下，50 m 處1.2×1.2 m 立靶，命中率≥90%。氣動拋錨器與火箭拋錨器未配備瞄準裝置，且火箭拋錨器為手持式發射，后坐力較大，精度不高。

2）射程。指發射點到其水平面落點的水平距離，在其有效半徑內射程越遠越好。火藥拋錨器射程最大為90 m［4］，氣動拋錨器射程最大為100 m，火箭拋錨器射程大于200 m［2］。

3）射高。拋射點的水平面到物體運動軌跡最高點間的高度差，在其有效作用半徑內高度越大越好。火藥拋錨器射高最大為50 m［4］，氣動拋錨器射高最大為60 m，火箭拋錨器射高大于80 m［2］。

1.3 實用性

1）操作性。使用火藥拋錨器，先以多用電源備用導線將電源和發射底座連接，再將錨彈插入發射底座即可擊發，重復使用時，將錨彈、引繩、錨鉤重新連接即可。氣動拋錨器使用前充壓，然后插好保險銷，發射時，拔出保險銷扣動扳機即可，再次使用需重新充壓，普通氣瓶可充壓2～3 次。火箭拋錨器采用凸輪驅動、手動旋轉控制擊發發射筒，完成火箭彈裝填即可擊發，操作比較簡單。

2）便攜性。火藥拋錨器主要有錨彈、發射座、引繩、多用電源、瞄具、升降器和繞繩器組成，可裝入便攜式手提箱，攜帶比較方便。氣動拋錨器攜行時，需一人攜行發射槍基本組件，另一人攜行引繩、救援彈等其他配件。火箭拋錨器主要有凸輪觸發式火箭彈和凸輪驅動、手動旋轉控制擊發發射筒兩個組件，體積小，質量輕，攜帶也比較方便，但因火箭彈危險性較大，攜行中要加強安全管理。

3）經濟性。一套火藥拋錨器約7 500 元，一套氣動拋錨器約2 850 元，一套火箭拋錨器2 500 元左右，從價格上看，火箭拋錨器、氣動拋錨器價格較低。

2 模擬層次分析評估法

2.1 層次分析法確定指標權重

2.1.1 建立比較判斷矩陣

基于評估指標體系分別建立各級指標判斷矩陣，指標兩兩間的重要性是通過專家學者或者業內資深人士進行打分確定的，通常用1-9 種標度方法進行表述［5］。例如某個準則B，N 個比較元素構成的判斷矩陣R：

2.1.2 層次單排序確定指標權重

2.1.3 一致性檢驗

對比較判斷矩陣的一致性進行檢驗：

當CR=0 時，比較矩陣具有完全的一致性；

當CR<0.1 時，認為比較矩陣的一致性可以接受；

當CR>0.1 時，需對判斷矩陣進行調整，直到獲得滿意的一致性為止。

2.2 模糊綜合評價法建立單因素模糊評判矩陣

2.2.1 確定評語等級

設評語集：V={V1，V2，…，Vn}，Vp{p=1，2，…，n}表示由高到低的評語。對于定性指標，由于難以得到具體的模糊分布函數，故采用專家打分法確定其隸屬度比較合適。設單因素Cij的模糊向量為Rij=（rij1，rij2，…，rijn）則：rijp=xijp/X，式中X 為專家人數，xijp因素Cij隸屬于區間Vp的次數。

2.2.2 定性指標處理

定性指標評價采用百分制。選取多位專家，對每個指標打分，找出評語等級vp，進行分數隸屬區間的統計，可以建立同層因素模糊評判矩陣為

Ri=（rijp）m×n，rijp=xijp/X，m 為同層定性指標個數（6）

2.2.3 定量指標處理

因為綜合評價的需要，要對定量指標進行模糊化處理，建立指標相對于評語集的隸屬度函數。目前應用較廣泛的是三角模糊數和梯度模糊數，為計算方便，這里采用梯形模糊數［6］。

2.3 評估作戰效能

為最大限度地利用信息，防止有效信息丟失，選用靈敏度最高的算子——“加權平均算子”作為模糊算子［7］。

設各指標Cij相對于Ci的權重為wij，且滿足：

Cij對于評價集V 的模糊評判矩陣為Rij=（rijp）m×n。矩陣Rij的第j 行表示Ci中第j 個指標對于評價集V 中各評價等級的隸屬度。進一步可得Ci的模糊綜合評估向量為：

其中：

表示指標Ci對評價等級VP的隸屬度。

在對指標子集Ci進行綜合評估的基礎上，對指標C 進行模糊綜合評判：

作戰效能評估結果為：

式中，dp，dp'為評語對應區間的分組，

v1?（d1，d1'），v2?（d2，d2'），…，vn?（dn，dn'）

3 拋錨器作戰效能評估

3.1 層次分析法確定指標權重

根據10 名專家對指標間互相比較重要性的判斷，確定某層指標相對于上一層指標的判斷矩陣及權重，如下頁表1 所示。

3.2 模糊綜合評判法確定判斷矩陣

根據各指標的不同屬性，將評語集定位V=［很好，較好，一般，較差，差］，評語集對應的賦值區間為，很好?（100，80），較好?（80，60），一般?（60，40）?較差（40，20），差?（20，0）。

對于定性指標，結合10 位專家對3 種拋錨器的評價結果，利用2.2 節中定性指標模糊向量的確定方法，得到定性指標的模糊向量，如表2 所示。

對于定量指標，綜合考慮專家意見、市場調研結果和部隊任務需求實際，得出指標隸屬函數的相關參數值（如表3 所示），代入隸屬函數中計算出指標隸屬度，從而得到定量指標的模糊向量（如表4所示）。

表1 判斷矩陣及權重

表2 定性指標模糊向量

表3 隸屬度函數相關參數值

表4 定量指標模糊向量

由上述方法可以得出火藥拋錨器、氣動拋錨器、火箭拋錨器的模糊判斷矩陣如下：

3.3 進行作戰效能評估

同理得，

則火藥拋錨器、氣壓拋錨器、火箭拋錨器的作戰效能分別為：

由計算可知：火藥拋錨器、氣動拋錨器、火箭拋錨器作戰效能分值分別為：48.528，53.897，65.915，根據各評語對應的量化數值，火箭拋錨器的作戰效能評為較好，氣壓拋錨器及火藥拋錨器作戰效能評為一般。這說明火箭拋錨器作戰效能優于其他兩種，但沒有達到很好的標準，說明火箭拋錨器在技術性、戰術性方面仍需不斷提高。

4 結論

1）提出以技術性、科學性、實用性為一級指標，以穩定性、精度、射程、可靠性等為二級指標的拋錨器作戰效能評估指標體系，涵蓋了拋錨器的技術原理、組成結構、戰術性能、性價比等諸多因素，能客觀反映拋錨器綜合性能，具有較好的科學性。

2）運用模糊層次分析法對拋錨器作戰效能進行了評估計算，模糊值的確定是以專家評價為依據，但專家評價的標準還是依據拋錨器的技術指標優劣。通過計算得出火箭拋錨器作戰效能較優，評價具有客觀性，在應用選擇時，可優先考慮。

3）從評估結果看，3 種拋錨器作戰效能均未達到“很好”標準，從技術性分析，拋錨器從結構上、原理上都應加強改進。