基于改进AHP法的直升机对岛礁目标突击样式选择*

郭文勇

(海军陆战学院 广州 510430)



基于改进AHP法的直升机对岛礁目标突击样式选择*

郭文勇

(海军陆战学院 广州 510430)

以岛礁夺控作战为背景,根据武装直升机突击样式选择层次结构,应用三标度判断矩阵和最优传递矩阵对AHP法进行改进,建立武装直升机对岛礁目标突击样式选择模型,并进行算例分析。得到了一种定性和定量结合分析武装直升机对于不同类型目标在不同分布情况下选择最优突击样式的方法。

层次分析法; 武装直升机; 岛礁目标; 样式选择

Class Number V275+.1

1 引言

武装直升机火力突击样式是指武装直升机分队根据敌情、地形及机载武器等情况对地面、空中或水面目标实施火力突击的方法[1]。突击样式选择正确与否对于直升机火力支援行动的实施、任务的完成以及生存能力起着关键的作用[2]。目前关于武装直升机突击样式的选择分析,主要停留在定性分析层面,根据当时的战场情况依靠指挥员理论水平进行主观判断选择,缺乏有效的客观数据支持。

传统层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种定性和定量相结合的多准则决策分析方法[3]。具有构造判断矩阵粗糙,主观随意性大的缺点。本文运用三标度判断矩阵和最优传递矩阵改进AHP法,提高评估精度,建立模型研究武装直升机火力突击样式选择问题。

2 影响突击样式选择的因素

岛礁夺控作战中,武装直升机火力支援任务主要针对敌地面防御目标。其对地火力突击样式主要有五种:密集突击、接力攻击、设伏攻击、分散攻击和自由搜索攻击。密集突击是指武装直升机分队从数个方向对同一目标同时实施火力突击的样式[4～5]。接力攻击是指直升机分队按批次对目标进行轮番攻击。设伏攻击是指武装直升机以超低空隐蔽飞行方式进入战斗地域,利用地形地物选择好隐蔽阵地。分散攻击是指武装直升机各自对不同的目标进行攻击。自由搜索攻击是指武装直升机在指定战斗地域内自行搜寻并发起攻击的一种样式。

在作战过程中,影响突击样式选择的因素很多,为便于分析问题,主要分析对突击样式选择具有决定影响的因素。武器作战效能整体评价因素可分为进攻能力和防御能力。根据武装直升机火力支援任务要求,进攻能力主要影响因素包括火力密度、毁伤能力、火力压制范围和持续作战能力。防御能力主要影响因素包括机动能力、隐蔽性和留空时间。

3 突击样式选择模型

3.1 突击样式选择层次结构

按照目标层—准则层—方案层结构构建突击样式选择层次结构。如图1所示,其中,第一层(Z)为目标层,第二、三层(A、B、C)为准则层,第四层(D)为方案层。

图1 突击样式选择层次结构

3.2 三标度判断矩阵

在运用AHP法进行目标选择评估时,简单利用1～9标度法构造判断矩阵比较粗糙,主观随意性大[6]。为此,文中采用(-1,0,1)三个标度进行比较,能够使决策者很容易做出判断[7]。

(1)

上述构造的比较矩阵不一定满足思维判断的一致性,可利用最优传递矩阵概念,对矩阵Bij进行改造,分别求出其最优传递矩阵和一致性矩阵,使其自然满足一致性要求[8]。

3.3 最优判断矩阵和一致性矩阵

Bij的最优判断矩阵O:

O=(oij)n×n

(2)

M=(mij)n×n

(3)

式中:mij=exp{oij}。

3.4 突击样式权重值

根据判断矩阵M计算出三、四层各元素关于上层次元素的优先权重,M矩阵中最大特征值所对应的特征向量作为该层各元素的相对权重值。即:

MX=λmaxX

其中X=[X1,X2,…,Xn]T为特征向量,作为该层次元素的相对权重向量。文中采用乘积方根法求解特征向量的值。即:

(4)

通过计算得到特征向量分别为Di(Bk)、Di(Ck)。进攻能力和防御能力权重可通过专家打分评判,假定相对权重为(A1,A2)。在确定了各层相对于上一层的权重值后,就可以对突击样式进行定量排序。则有权重Zi:

(5)

4 算例分析

4.1 任务描述

某次岛礁夺控作战中,己方某型武装直升机分队被临时召唤执行火力支援任务,对岛礁地面目标进行火力突击。假定岛礁防御目标有三类:装甲目标、防御工事、火炮阵地[9]。其分布情况为分散或集中。模型只研究武装直升机针对某一类目标在某一分布情况下的突击样式选择。模型计算过程以分散的装甲目标为例,其它类型及分布情况的目标给出最优突击样式选择结果。

4.2 计算过程

由式(1)确定第三、四层上各因素之间强弱程度的三标度判断矩阵:

同理得到A2～Cij、B1～Dij、B2～Dij、B3～Dij、B4～Dij、C1～Dij、C2～Dij、C3～Dij。

通过式(2)～式(3)转换为最优传递矩阵和一致性矩阵。

同理得到M(A2～Cij)、M(B1～Dij)、M(B2～Dij)、M(B3～Dij)、M(B4～Dij)、M(C1～Dij)、M(C2～Dij)、M(C3～Dij)。

根据式(4)计算特征向量,A1～Bij特征向量为Bi=(0.101,0.276,0.455,0.167)。同理得到:Ci、Di(B1)、Di(B2)、Di(B3)、Di(B4)、Di(C1)、Di(C2)、Di(C3)。

对于分散的装甲目标,专家评判武装直升机进攻能力和防御能力相对权重为(A1,A2)=(0.6,0.4)。根据式(5)则有权重:Zi=(0.228,0.162,0.107,0.275,0.227)

计算可知,武装直升机对于分散的装甲目标最优突击样式为分散攻击,其次为密集突击,效果最差的为设伏攻击。通过相同的计算方法,可以得到武装直升机对于不同的目标类型在不同的分布情况下的最优突击样式。如表1所示。

表1 武装直升机的最优突击样式

4.3 结论分析

从结果可以看出直升机突击样式的选择受防御目标类型及其分布情况的影响。对于集中部署的三类目标均采用密集突击样式,发挥高强度、高密度火力以及在短时间内对敌造成较大杀伤的特点。对于分散的装甲目标和火炮阵地,武装直升机宜采用分散攻击,体现其火力优势明显,毁伤效果好以及火力支援范围大的优点。对于防御工事,其抗毁伤能力强,火力隐蔽,而武装直升机单机携带弹药有限,毁伤效果差,应采用接力攻击样式[10]。由于受岛礁战场环境的影响,无地形地物利用,且发现上述三类目标较为容易,一般不采用设伏攻击和自由搜索攻击。从结论分析来看以上计算结果与理论基本相符。

5 结语

本文运用改进的AHP法,建立突击样式选择模型,研究武装直升机对于不同类型目标在不同分布情况下的最优突击样式选择。研究结论客观反映了武装直升机选择最优突击样式的规律,对指挥员决策具有指导意义。在模型的构建过程中,仅分析了影响突击样式选择的主要因素,且没有研究各因素之间的影响和变化规律,需进一步研究探讨。

[1] 牛俊锋,吴祥顺.直升机战初探[M].北京:解放军出版社,1988:79-83.

[2] 苏杨,张恒喜.对地攻击摧毁能力和生存能力的关系研究[J].兵工学报,2007(12):57-62.

[3] 张最良.军事运筹学[M].北京:军事科学出版社,1997:377-378.

[4] 李旭.武装直升机对地攻击战术的演变[J].现代军事,2003(8):50-52.

[5] 文裕武,温清澄.现代直升机应用及发展[M].北京:航空工业出版社,2000:6-8.

[6] 张海兵,徐诚.基于改进AHP的目标价值评估模型分析[J].弹箭与制导学报,2007(7):228-230.

[7] 丘学军.城市防空中需掩护目标的重要性层次分析[J].现代防御技术,2002(1):7-8.

[8] 潘吟,吴望名.反对称阵的最优传递阵[J].系统工程理论与实践,1988(2):44-50.

[9] 张艳辉,周亮,越国光.珊瑚岛礁直接火力准备打击目标排序问题分析[J].舰船电子工程,2013(2):26-28.

[10] 郭胜伟.直升机梯队突击[M].北京:军事科学出版社,1994:125-128.

Style Selection for Helicopter to Attack Coral Reefs’ Targets Based on Improved Analysis of Hierarchy Process

GUO Wenyong

(Naval Marine Academy, Guangzhou 510400)

On the background of taking coral reefs operation, according to the operation SoS structure, the thesis transforms the styles selection for helicopter to attack coral reef’s targets into mathematics model by utilizing improved analysis of hierarchy process, which is improved by employing a three demarcation matrix and transfer matrix. Through a case study, a method of best attack style selection is achieved which is aimed at different types and distribution targets.

AHP, armed helicopter, coral reefs’ targets, style selection

2015年3月1日,

2015年4月23日

郭文勇,男,硕士研究生,研究方向:战术学。

V275+.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.09.008