基于模糊层次分析法的抛锚器作战效能评估

马 淼，郭三学，王世贝

（武警工程大学装备管理与保障学院，西安 710086）

0 引言

抛锚器作为远距离抛射锚钩的器材，主要用于反恐突击、抢险救援、应急保障等领域，是部队遂行多样化军事任务的重要保障器材。根据抛射动力不同，现常用抛锚器可分为火药燃气发射和高压气体发射两类［1］。火药燃气发射以火药迅速燃烧产生的高温气体内能为动力（如下页图1（a））。高压气体发射以空气压缩产生的气体内能为动力（如图1（b））。为提高抛锚器射程，现研制出以火箭技术为动力的新型抛锚器（如图1（c））。为评估抛锚器作战效能，提出基于模糊层次分析法的评估方法，对3 种抛锚器作战效能进行技术评估，为抛锚器改进设计和使用提供理论支撑。

图1 3 种抛锚器

1 抛锚器作战效能评估指标体系

抛锚器作战效能主要体现在锚钩携带绳索通过技术手段达到既定方位的能力，这既有射程要求、稳定性要求，又有操作的方便性、使用的经济性、作用的可靠性等要求。因此，提炼技术性、战术性、实用性3 个一级指标层，本着科学性、可测性、全面性与实用性的原则，本文建立抛锚器作战效能评估指标体系，如图2 所示。

图2 抛绳器作战效能评估指标体系

1.1 技术性

技术性，体现装备性能优劣的核心内容，主要特征是原理科学，结构功能可靠，运行稳定等。

1）稳定性。指锚钩及绳体飞行过程中，保持飞行姿态不变的能力。火药抛锚器、弹头与锚钩成流线型，能降低飞行中空气阻力。但弹体缺乏平衡装置，易受外界干扰。气动抛锚器的救援弹虽然质量轻，但弹体有尾翼装置，可有效提高飞行稳定性。火箭抛锚器，通过设计弹体质心靠后，飞行体质量对称等结构提高飞行稳定性，同时弹体质量较大，增加了抗外界风力干扰能力［2］。

2）技术原理。火药抛锚器是以弹内火药迅速燃烧产生的高温气体内能为动力，由于受火药量限制，射程也有限。气动抛锚器以高压气体内能为动力，有弹射式和喷射式两种。弹射式为直接膨胀做功，将弹体高速推出发射管，气体内能利用率较低，喷射式为弹体在空中持续喷气推进，弹体初速较低，其飞行轨迹受环境影响较大［3］。

3）可靠性。不管以火药为动力还是高压气体为动力，其动力传接的工作程序都是安全的，绳钩的连接、抓钩的固定也具有较高的可靠性。火箭抛锚器将弹体与锚钩设计成一整体，结构紧凑，机械触发点火，较为可靠。技术上的科学性确保了应用过程的安全可靠。

1.2 战术性

1）精度。火药抛锚器配备瞄准具，在无风或微风的情况下，50 m 处1.2×1.2 m 立靶，命中率≥90%。气动抛锚器与火箭抛锚器未配备瞄准装置，且火箭抛锚器为手持式发射，后坐力较大，精度不高。

2）射程。指发射点到其水平面落点的水平距离，在其有效半径内射程越远越好。火药抛锚器射程最大为90 m［4］，气动抛锚器射程最大为100 m，火箭抛锚器射程大于200 m［2］。

3）射高。抛射点的水平面到物体运动轨迹最高点间的高度差，在其有效作用半径内高度越大越好。火药抛锚器射高最大为50 m［4］，气动抛锚器射高最大为60 m，火箭抛锚器射高大于80 m［2］。

1.3 实用性

1）操作性。使用火药抛锚器，先以多用电源备用导线将电源和发射底座连接，再将锚弹插入发射底座即可击发，重复使用时，将锚弹、引绳、锚钩重新连接即可。气动抛锚器使用前充压，然后插好保险销，发射时，拔出保险销扣动扳机即可，再次使用需重新充压，普通气瓶可充压2～3 次。火箭抛锚器采用凸轮驱动、手动旋转控制击发发射筒，完成火箭弹装填即可击发，操作比较简单。

2）便携性。火药抛锚器主要有锚弹、发射座、引绳、多用电源、瞄具、升降器和绕绳器组成，可装入便携式手提箱，携带比较方便。气动抛锚器携行时，需一人携行发射枪基本组件，另一人携行引绳、救援弹等其他配件。火箭抛锚器主要有凸轮触发式火箭弹和凸轮驱动、手动旋转控制击发发射筒两个组件，体积小，质量轻，携带也比较方便，但因火箭弹危险性较大，携行中要加强安全管理。

3）经济性。一套火药抛锚器约7 500 元，一套气动抛锚器约2 850 元，一套火箭抛锚器2 500 元左右，从价格上看，火箭抛锚器、气动抛锚器价格较低。

2 模拟层次分析评估法

2.1 层次分析法确定指标权重

2.1.1 建立比较判断矩阵

基于评估指标体系分别建立各级指标判断矩阵，指标两两间的重要性是通过专家学者或者业内资深人士进行打分确定的，通常用1-9 种标度方法进行表述［5］。例如某个准则B，N 个比较元素构成的判断矩阵R：

2.1.2 层次单排序确定指标权重

2.1.3 一致性检验

对比较判断矩阵的一致性进行检验：

当CR=0 时，比较矩阵具有完全的一致性；

当CR<0.1 时，认为比较矩阵的一致性可以接受；

当CR>0.1 时，需对判断矩阵进行调整，直到获得满意的一致性为止。

2.2 模糊综合评价法建立单因素模糊评判矩阵

2.2.1 确定评语等级

设评语集：V={V1，V2，…，Vn}，Vp{p=1，2，…，n}表示由高到低的评语。对于定性指标，由于难以得到具体的模糊分布函数，故采用专家打分法确定其隶属度比较合适。设单因素Cij的模糊向量为Rij=（rij1，rij2，…，rijn）则：rijp=xijp/X，式中X 为专家人数，xijp因素Cij隶属于区间Vp的次数。

2.2.2 定性指标处理

定性指标评价采用百分制。选取多位专家，对每个指标打分，找出评语等级vp，进行分数隶属区间的统计，可以建立同层因素模糊评判矩阵为

Ri=（rijp）m×n，rijp=xijp/X，m 为同层定性指标个数（6）

2.2.3 定量指标处理

因为综合评价的需要，要对定量指标进行模糊化处理，建立指标相对于评语集的隶属度函数。目前应用较广泛的是三角模糊数和梯度模糊数，为计算方便，这里采用梯形模糊数［6］。

2.3 评估作战效能

为最大限度地利用信息，防止有效信息丢失，选用灵敏度最高的算子——“加权平均算子”作为模糊算子［7］。

设各指标Cij相对于Ci的权重为wij，且满足：

Cij对于评价集V 的模糊评判矩阵为Rij=（rijp）m×n。矩阵Rij的第j 行表示Ci中第j 个指标对于评价集V 中各评价等级的隶属度。进一步可得Ci的模糊综合评估向量为：

其中：

表示指标Ci对评价等级VP的隶属度。

在对指标子集Ci进行综合评估的基础上，对指标C 进行模糊综合评判：

作战效能评估结果为：

式中，dp，dp'为评语对应区间的分组，

v1↔（d1，d1'），v2↔（d2，d2'），…，vn↔（dn，dn'）

3 抛锚器作战效能评估

3.1 层次分析法确定指标权重

根据10 名专家对指标间互相比较重要性的判断，确定某层指标相对于上一层指标的判断矩阵及权重，如下页表1 所示。

3.2 模糊综合评判法确定判断矩阵

根据各指标的不同属性，将评语集定位V=［很好，较好，一般，较差，差］，评语集对应的赋值区间为，很好↔（100，80），较好↔（80，60），一般↔（60，40）↔较差（40，20），差↔（20，0）。

对于定性指标，结合10 位专家对3 种抛锚器的评价结果，利用2.2 节中定性指标模糊向量的确定方法，得到定性指标的模糊向量，如表2 所示。

对于定量指标，综合考虑专家意见、市场调研结果和部队任务需求实际，得出指标隶属函数的相关参数值（如表3 所示），代入隶属函数中计算出指标隶属度，从而得到定量指标的模糊向量（如表4所示）。

表1 判断矩阵及权重

表2 定性指标模糊向量

表3 隶属度函数相关参数值

表4 定量指标模糊向量

由上述方法可以得出火药抛锚器、气动抛锚器、火箭抛锚器的模糊判断矩阵如下：

3.3 进行作战效能评估

同理得，

则火药抛锚器、气压抛锚器、火箭抛锚器的作战效能分别为：

由计算可知：火药抛锚器、气动抛锚器、火箭抛锚器作战效能分值分别为：48.528，53.897，65.915，根据各评语对应的量化数值，火箭抛锚器的作战效能评为较好，气压抛锚器及火药抛锚器作战效能评为一般。这说明火箭抛锚器作战效能优于其他两种，但没有达到很好的标准，说明火箭抛锚器在技术性、战术性方面仍需不断提高。

4 结论

1）提出以技术性、科学性、实用性为一级指标，以稳定性、精度、射程、可靠性等为二级指标的抛锚器作战效能评估指标体系，涵盖了抛锚器的技术原理、组成结构、战术性能、性价比等诸多因素，能客观反映抛锚器综合性能，具有较好的科学性。

2）运用模糊层次分析法对抛锚器作战效能进行了评估计算，模糊值的确定是以专家评价为依据，但专家评价的标准还是依据抛锚器的技术指标优劣。通过计算得出火箭抛锚器作战效能较优，评价具有客观性，在应用选择时，可优先考虑。

3）从评估结果看，3 种抛锚器作战效能均未达到“很好”标准，从技术性分析，抛锚器从结构上、原理上都应加强改进。