基于雷達(dá)圖的防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估方法*

李 青，戰(zhàn)仁軍，彭維仕*

（1.武警工程大學(xué)裝備管理與保障學(xué)院，西安 710086；2.中國人民武裝警察部隊(duì)第一機(jī)動(dòng)總隊(duì)特戰(zhàn)三支隊(duì)，石家莊 050800）

0 引言

在復(fù)雜的國際環(huán)境和激烈的地區(qū)沖突中，恐怖主義是國際社會(huì)面臨的主要問題。非致命武器是國際警察和部隊(duì)?wèi)?yīng)對恐怖主義最有效的武器，這也促進(jìn)非致命武器技術(shù)的發(fā)展［1-5］。如圖1 所示，該型防暴武器系統(tǒng)是一款配屬于車載的武器系統(tǒng)［6］。它主要用于處置群體性突發(fā)事件，以其戰(zhàn)斗部裝填的催淚劑驅(qū)散鬧事人群。

圖1 六管64 mm 防暴彈發(fā)射器

為了提高防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，文獻(xiàn)［6-15］中提出了改進(jìn)方法?？梢姡壳瓣P(guān)于非致命武器的評(píng)估方法主要包括：模糊綜合評(píng)價(jià)方法［12-13］和冪指數(shù)-層次分析法相結(jié)合［14］。上述這些方法主要存在兩個(gè)缺陷：1）評(píng)估結(jié)果中含有主觀因素；2）評(píng)估結(jié)果不能直觀反映系統(tǒng)作戰(zhàn)效能各單項(xiàng)指標(biāo)的相對優(yōu)劣。雷達(dá)圖法是一種多屬性決策的評(píng)估方法［16］。該方法操作簡單，評(píng)價(jià)結(jié)果直觀。雷達(dá)圖法與上述評(píng)估方法相比，它既能夠直觀地反映被估對象整體性能的優(yōu)劣，又能給出被估對象單項(xiàng)指標(biāo)的好壞［17］。因此，為解決上述兩個(gè)難題，本文提出一種基于雷達(dá)圖法的防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估方法。

1 作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系

以防暴武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)為依據(jù)，從防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)目標(biāo)（對象）與作戰(zhàn)任務(wù)方面分析其作戰(zhàn)效能，得到防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，如圖2 所示。

圖2 防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系

由圖2 可知，防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系主要包括：防暴彈效能和防暴發(fā)射器效能。防暴彈效能主要包括單發(fā)、多發(fā)（齊射）驅(qū)散面積、戰(zhàn)斗部當(dāng)量、有效射程和圓概率誤差。防暴發(fā)射器效能主要包括射速、垂直、水平發(fā)射能力、總質(zhì)量、外形尺寸、環(huán)境適應(yīng)能力、工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性（性價(jià)比）。

2 構(gòu)造防暴武器系統(tǒng)的雷達(dá)云圖

2.1 雷達(dá)圖的基本原理

假設(shè)被評(píng)的對象有n 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，傳統(tǒng)雷達(dá)圖的繪制方法是首先作一個(gè)圓，將其等分為n 個(gè)扇形區(qū)域，每個(gè)扇形區(qū)域的角度是α=2π/n，指標(biāo)軸為扇形區(qū)域的半徑；然后把指標(biāo)值按比例計(jì)算后在指標(biāo)軸上標(biāo)出每一個(gè)點(diǎn)，按照順序連接指標(biāo)軸上的所有點(diǎn)即可得出評(píng)價(jià)雷達(dá)圖。

2.2 指標(biāo)規(guī)范化處理

根據(jù)防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系，將防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能指標(biāo)分成兩大類：效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)［14］。在防暴武器系統(tǒng)效能指標(biāo)中，效益型指標(biāo)有：單發(fā)驅(qū)散面積As、齊射驅(qū)散面積Am、戰(zhàn)斗部當(dāng)量T、有效射程R、垂直發(fā)射角θc、水平發(fā)射角θs、射速vs、環(huán)境適應(yīng)能力e、可靠性k 和經(jīng)濟(jì)性cb。成本型指標(biāo)：CEP、總重量M 和外形尺寸C。

為了方便，采用線性尺度變化法進(jìn)行規(guī)范化，對于效益型指標(biāo)有：

同理，對于成本型指標(biāo)有

2.3 繪制防暴武器系統(tǒng)雷達(dá)圖

根據(jù)上述評(píng)估指標(biāo)和雷達(dá)圖法的特點(diǎn)，得到繪制防暴武器系統(tǒng)雷達(dá)圖的步驟為：

Setp1 以O(shè) 為圓心，繪圓。根據(jù)評(píng)估指標(biāo)的數(shù)量n，用數(shù)軸將圓等分，等分的夾角為：

Setp2 按照式（1）和式（2）對指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃，然后將歸一化后的數(shù)值vij逆時(shí)針方向依次標(biāo)定在各個(gè)數(shù)軸上。

Setp3 以O(shè) 為圓心，vij為半徑，逆時(shí)針方向依次繪制扇形區(qū)域，各扇形組成的圖形稱為防暴武器系統(tǒng)的雷達(dá)圖，如圖4 所示。

圖4 改進(jìn)的防暴武器系統(tǒng)雷達(dá)云圖

3 防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)價(jià)模型

3.1 防暴武器系統(tǒng)雷達(dá)圖特征提取

3.2 構(gòu)造防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)價(jià)模型

為了保證作戰(zhàn)效能評(píng)估過程中，評(píng)價(jià)結(jié)果不會(huì)因評(píng)價(jià)向量的波動(dòng)而發(fā)生大幅度變化，構(gòu)造的評(píng)價(jià)模型需滿足正則性、單調(diào)性和連續(xù)性。因此，根據(jù)式（7）和式（8），構(gòu)造的防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)價(jià)模型為：

4 實(shí)例驗(yàn)證

下面利用上述作戰(zhàn)效能評(píng)估方法評(píng)估三型常用的防暴武器系統(tǒng)，這三型防暴武器系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)如表1 所示［14］。

表1 三型防暴武器系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)

利用式（1）和式（2）對表1 中數(shù)值進(jìn)行歸一化，歸一化后的指標(biāo)值如表2 所示。

表2 三型防暴武器系統(tǒng)歸一化值

由表2 可見，利用Matlab 軟件繪制得到三型防暴武器系統(tǒng)的傳統(tǒng)雷達(dá)圖評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖5 所示。

進(jìn)一步通過提取扇形特征，得到三型防暴武器系統(tǒng)改進(jìn)的雷達(dá)圖評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖6 所示。

由圖5（a）和圖6（a）中可以直觀地看出三型防暴武器系統(tǒng)各單項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)劣。例如，從工作可靠性和戰(zhàn)斗部當(dāng)量可以得出：

為了評(píng)估三型防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，將表2 中的數(shù)據(jù)代入式（7）和式（8）可得：

和

圖5 3 種防暴武器系統(tǒng)的雷達(dá)圖評(píng)價(jià)結(jié)果

圖6 3 種防暴武器系統(tǒng)新的雷達(dá)圖評(píng)價(jià)結(jié)果

進(jìn)一步將式（13）和式（14）代入式（11）得

由式（17）可知，防暴武器系統(tǒng)B 的作戰(zhàn)效能最好。進(jìn)一步可得防暴武器系統(tǒng)的單發(fā)驅(qū)散面積、齊射驅(qū)散面積、CEP、射程和射速是其作戰(zhàn)效能的主要因素。因此，提高防暴系統(tǒng)武器的作戰(zhàn)效能需要從以下4 方面入手：1）提高單、齊射驅(qū)散面積需要研制大口徑或者增大戰(zhàn)斗部當(dāng)量；2）探究驅(qū)散能力更強(qiáng)和更經(jīng)濟(jì)的催淚試劑；3）提高發(fā)射器的精度。例如將現(xiàn)有無膛線的防暴武器系統(tǒng)的發(fā)射身管改成帶膛線的發(fā)射身管，或設(shè)計(jì)有翼的催淚彈以增加其飛行的穩(wěn)定性；4）提高射速。將防暴武器系統(tǒng)手工裝填方式改成自動(dòng)裝填方式，或?qū)⒎辣┪淦飨到y(tǒng)改成單管的發(fā)射器以期提高射速。

5 結(jié)論

本文為科學(xué)、合理和直觀地評(píng)估防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，提出了一種基于雷達(dá)圖法的防暴武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估方法。研究工作為防暴武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用及性能優(yōu)化提供了科學(xué)指導(dǎo)。