自適應層次分析法在機載偵察設備作戰(zhàn)效能評估中的應用

陶楊

隨著戰(zhàn)場環(huán)境日趨復雜,戰(zhàn)場情報收集工作重要度顯著增加,種類繁多的偵察設備的戰(zhàn)場應用日益普遍,航空偵察作為一種重要的偵察手段受到廣泛重視[1?5].為充分利用飛機平臺的空中優(yōu)勢,彌補地面?zhèn)刹焓侄尾蛔?各國競相研制出CCD相機、合成孔徑雷達、紅外成像儀等多種機載偵察設備,并實現(xiàn)對現(xiàn)役飛機上的加改裝.通過加裝偵察設備改裝而成的偵察機可用于對島礁、艦船、機場、碼頭、通訊指揮中心、地面雷達站、導彈陣地等地面、海面固定和活動目標執(zhí)行直接偵察和打擊效果評估任務,為作戰(zhàn)行動提供情報保障.

目前,對于武器平臺及裝備效能評估模型雖有一些新方法新手段[6?7],但大多仍以對數(shù)法等解析方法[8?12]為主,該方法使用的經(jīng)驗公式中的相關參數(shù)需要通過采集大量樣本經(jīng)過人工整理分析調整得到,主觀性較強,評估結果的可信度不高.本文從偵察機作戰(zhàn)任務角度出發(fā),兼顧考慮了偵察設備性能以及加裝機載偵察設備后偵察機平臺能力,建立了作戰(zhàn)效能評估指標體系,對作戰(zhàn)效能評估模型進行了深度探索,采用了一種基于自適應層次分析法的評估模型,并利用該模型對加裝幾型偵察設備的偵察機作戰(zhàn)效能進行了評估.

1 效能評估指標體系

為評價加裝不同機載偵察設備后的綜合作戰(zhàn)效能,首先要建立作戰(zhàn)效能評估指標體系,包括機載偵察設備自身能力及加裝偵察設備后飛機的飛行能力兩個子指標體系.其中,機載偵察設備能力包括目標識別能力(最大分辨率)、目標跟蹤能力(作用距離)、數(shù)據(jù)傳輸能力(實時數(shù)據(jù)傳輸速率)3項子能力,飛行能力子指標系統(tǒng)作為包括最大飛行馬赫數(shù)、任務半徑、最大航程以及實用升限4項子能力.建立的雙層作戰(zhàn)效能評估指標體系,如圖1所示.

2 效能評估模型

2.1 評估矩陣建立

采用1～9標度[13?14],以敵方地面陣地武器裝備布設情況的偵察拍照作戰(zhàn)作為主要作戰(zhàn)任務,專家針對建立的作戰(zhàn)效能評估指標體系打分,結果經(jīng)統(tǒng)計歸納后得出的評估矩陣B以及子矩陣B1、B2,如表1～表3所示.

表1 效能評估矩陣B初始專家打分

表2 偵察設備能力評估矩陣B1初始專家打分

表3 飛行能力評估矩陣B2初始專家打分

2.2 基于擾動分析的自適應評估矩陣調整

在完成評估矩陣建立后,需對元素數(shù)量不少于3個的矩陣進行一致性檢驗,以保證最終評估結果的合理性.通過計算得出評估矩陣的一致性比例CR來判斷該矩陣是否滿足一致性指標,若CR<0.1,則該矩陣可滿足一致性的基本要求,若不滿足,則重新調整原始評估矩陣數(shù)值直至CR滿足要求為止.

由于經(jīng)過專家打分后的評估矩陣一般為非完全一致性成對矩陣,一致性較低,故通常需要重新調整評估矩陣數(shù)值,在不明確調整位置與幅度的情況下,這一過程增加了人的主觀影響以及盲目性,科學性不高.為避免這種情況的出現(xiàn),這里采用了一種基于擾動分析的自適應評估矩陣的調整方法.

任何一個非完全一致性成對矩陣B可以看成一個完全一致性成對矩陣A[15],增加了一個擾動矩陣?后的結果,即

其中,完全一致性成對矩陣

擾動矩陣

非完全一致成對矩陣

式中,bij=aij·δij,i,j=1,2,···,n.

則擾動矩陣?中的元素

因此,在找到最大擾動值δmax,并修正對應參數(shù),即可減小非完全一致性成對矩陣B的一致性比例CR.相應優(yōu)化步驟如下:

1)求解非完全一致性成對矩陣B的最大特征值λmax及對應的最大特征向量X;

2)由特征向量X構建完全一致性成對矩陣A;

3)一致性檢驗,計算一致性比例CR,當CR<0.1時,該矩陣滿足要求無需優(yōu)化,否則進入步驟4);

4)計算擾動矩陣?并找出最大擾動值δmax,修正矩陣B對應位置元素數(shù)值bδ,當bδ>1時,將其做減1處理,當bδ<1時,將其倒數(shù)做加1處理,從而構造新成對矩陣Bnew;

5)返回步驟1),重復上述步驟直至成對矩陣一致性滿足為止.

經(jīng)過上述分析,只需對飛行能力評估矩陣B2進行計算求解. 在進行2次調整后一致性比例CR=0.0706,滿足要求,調整后的新評估矩陣B2_new如表4所示.h

表4 優(yōu)化后的專家打分評估矩陣

經(jīng)歸一化處理后,得到的權重向量:W2=[0.0937 0.4194 0.1323 0.0742 0.2803].

另外,無需進行一致性經(jīng)驗的評估矩陣B、B1對應的權重向量:W=[0.75 0.25];

W1=[0.6483 0.2297 0.1220]5.

2.3 能力指標矩陣建立

參與比較的共有三型機載偵察設備,這里以I型各能力指標作為參考項,根據(jù)指標體系得出的能力矩陣C1、C2分別為:其中,數(shù)值大于1表明指標優(yōu)于I型偵察設備,反之則較I型偵察設備差.

2.4 作戰(zhàn)效能值計算

為獲取任一型偵察設備作戰(zhàn)效能值,首先應由

式(6)計算子指標體系效能值.

再將結果作為上一層指標體系的輸入,由式(7)得到最終的作戰(zhàn)效能值.

經(jīng)過計算,得出的三型偵察設備的效能評估結果見表5,對應為III型效能最佳,II型次之,最后為I型.

表5 三型偵察設備作戰(zhàn)效能值

3 結論

隨著武器裝備的發(fā)展,效能評估的重要性日益增加.本文從減少效能評估過程中的主觀影響,提高客觀性、可信性的目的出發(fā),提出了一種基于自適應層次分析法的評估模型,并將之運用在加裝不同偵察設備改裝的偵察機的作戰(zhàn)效能評估上,模型靈活性好、通用性強,可進一步推廣到評估其他武器裝備的作戰(zhàn)效能.