基于层次分析法的直升机体系贡献率评估方法

娄本超

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

随着装备技术的发展，现代战争呈现出体系化、网络化的发展趋势，未来战争必将是武器装备作战体系之间的对抗[1]。衡量某型装备在体系中的定位和作用，是该装备研制和效能评估的重要依据。为此，我军引用经济领域的“贡献度”的概念，提出“装备体系贡献率”，作为评估装备优先发展的依据。武器装备建设发展只有立足于提升其体系贡献率，不断加强各类武器装备与装备体系和作战体系的高度融合，才能使体系内的武器装备之间实现功能互补，才能更好地发挥出各类装备的最佳使用效能[2]。因此，将武器装备置于体系环境中开展贡献率的评估，有利于客观、公正和全面地衡量武器装备的发展需求；有利于完善装备体系建设，实现“单装论证发展”到“体系论证发展”的策略转变[3-5]。

传统实验教学存在软硬件要求高、设备昂贵且更新淘汰快、设备共享性差、实验时间和空间受限等弊端[3]。网络仿真环境下的模拟实验很好地解决了这一问题，它将抽象的网络概念形象化，把枯燥的网络原理具体化，让学生直观地看到网络协议的行为，了解各种环境或因素对网络的影响。

近几年，国内相关学者对体系贡献率概念以及评估方法做了大量研究。文献[6]总结了常用的体系贡献率的评估视角：作战能力视角、作战效能视角和体系结构视角；文献[7]从体系功能适应性视角、体系结构优化视角、作战能力提升视角和体系技术进步视角阐述了体系贡献率评估指标体系构建；文献[8-10]分别提出了基于灰色层次分析法、灰色证据理论与模糊层次分析法的装备体系贡献率评估方法，并在装甲装备、火箭武器系统和舰艇编队进行验证。

通过以上文献可以看出，目前，国内对于体系贡献率的概念已经达成基本共识。然而，对于体系贡献率的评价视角和评估方法尚在研究阶段；在直升机体系贡献率评估方面还是一片空白。然而，目前直升机型号立项时已将体系贡献率作为重要的支撑，因此，亟需一种直升机体系贡献率的评估方法。

本文针对直升机体系贡献率评估工作，从作战效能视角出发，借助于作战环概念，构建直升机参与的装备体系的评估指标体系，进而分解得到直升机指标体系；然后基于层次分析法，设计各层指标的权重；之后，构造满意度评价函数，对各指标进行评价，并计算得到直升机体系贡献率结果；最后以运输直升机为例，证明本方法的可行性。

1 直升机体系贡献率评估框架

皮皮是个4岁女孩，从来没有和爸爸一起洗过澡，也没有看到过爸爸的身体，近两个月来却吵着要看爸爸洗澡。为了防止皮皮的骚扰，皮皮爸洗澡的时候都要紧锁卫生间的门，不让皮皮进来。皮皮却不依不饶，一边对着门拳打脚踢，一边哭着喊：“开门，开门，我要进去，我要进去！”皮皮爸始终坚持不开门，皮皮妈也无可奈何。

表1 不同评估视角的内涵

我国已经形成了武装、运输、勤务等具有不同作战用途的直升机类型，直升机装备体系结构日趋完善；同时，对直升机进行体系贡献率评估时必须考虑其面临的复杂的作战环境因素。因此，作战效能视角更能满足直升机体系贡献率评估的需求。因此，本文采用作战效能角度对直升机体系贡献率进行评估。

时，判断矩阵A的一致性可以接受，此时，对ω作归一化处理，得

其中，zi和zi′分别为像素i和i′的光谱测度；‖zi-zi′‖用以计算zi与zi′间的欧氏距离；σi为像素i的尺度参数.令zi={‖zi-zi″‖,i″Ni}且‖zi-zi″‖按增序排列，取σi=zi(#Ni / M)，为取整操作符，#为计算集合所含元素总数操作符，M[2,6]为指定整数[22]，控制σi的取值，可根据待分割影像选取不同的M值.

(1)

由此得到直升机体系贡献率评估框架(图1)。

τi(t)是指蚁群第t次循环区间i上信息素浓度，Δτigb(t)=1/Fgb，其中Fgb是本次循环中整条染色体区间中适应度的最优值，ρ是指信息素浓度挥发系数。

图1 直升机体系贡献率评估框架

根据该框架，在进行直升机体系贡献率评估时，按照以下步骤进行：

1)根据作战任务和作战想定，得到能力指标体系；

2)确定指标权重；

邀请5名专家对一级、二级能力指标进行权重评价，并根据式(2)-(9)计算各项指标的权重，结果如表5所示。

4)根据式1)计算待考核直升机体系贡献率。

需要说明的是，同一件装备在不同体系下的体系贡献率是不同的；即使在同一装备体系下，执行不同的任务，其体系贡献率也不同。

下面就各部分内容具体介绍如下。

2 直升机体系贡献率评估方法

2.1 直升机体系贡献率评估指标体系

即为该子层级指标的局部权重向量。该层级指标占指标体系全局权重为

根据作战任务和作战构想，直升机能力指标体系由任务-能力映射得到[12]，如图3所示，在此不再赘述。

2.2 基于层次分析法的指标权重设计

直升机能力指标体系由多层指标构成。采用层次分析法[13]确定各级指标权重。首先邀请n个领域专家对同一指标下的子能力指标进行两两比较(1-9标度)，得到n个专家评价表。设某指标有m个子指标，则每一个专家评价表如表2所示。

将信号采样后已按规律排列的各分段信号合路输出，可以在干扰时段内生成与脉压雷达信号脉冲长度相同的干扰信号。

图2 武器装备体系级能力指标体系

图3 直升机能力指标体系生成过程

表2 专家评价表

由此得到该层指标的判断矩阵A

(2)

计算得到判断矩阵A的最大特征根θmax及其对应的特征向量ω，下面对θmax进行一致性检验。

本文选取的趋小型函数为

(3)

(4)

其中，RI可通过表3查得。

庐山西海位于江西省西北部,地处九江和南昌之间,区位优势明显。庐山西海距九江和南昌较近大约都在100公里以内,而且南北都有机场，距离大约都在80公里以内,并且有多条交通线路经过（如京九铁路、昌九高速公路、105国道等线路）,区位优势十分明显。

表3 平均一致性指标

一般认为，当

CR<0.1

(5)

基于作战效能的体系贡献率是指装备效能对于整体效能的贡献程度，因此，计算直升机体系贡献率时，应当先计算参照直升机任务效能CO，再计算待考核直升机任务效能CN，则待考核直升机体系贡献率评价结果为：

ω=(ω1,ω2,…,ωm)T

(6)

且

(7)

此时认为每个专家对指标的评价重要性相等，求取n组特征向量的平均值

(8)

则

φ=(φ1,φ2,…,φm)T

(9)

文献[11]基于观察-判断-决策-行动(Observation, Orientation, Decision, Action,OODA)循环理论提出了作战环概念：作战环是为了完成特定作战任务，侦察装备、决策装备、打击装备等与敌方目标构成的闭合回路。该定义将作战体系中装备之间的交互关系分为侦察、决策、指挥、打击4种关系。本文借鉴作战环概念，将作战能力指标体系分为信息能力、指挥控制能力、任务能力、防护能力和综合保障能力五种。根据不同的作战任务，这五种能力可以分解为不同的子能力，如图2所示。

(10)

式中，P为指标层数，φk为上级指标的局部权重。

2.3 底层指标数据的获取与满意度处理

底层指标根据数据获得方式的不同可分为专家评价类和计算仿真类。下面分别说明数据获取与满意度的处理方法。

例8 (根据2014年北京高考试题改编)某同学使用石墨电极在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol·L-1FeCl2溶液,记录如表1。(a、b、c代表电压值)

1)专家评价类

专家评价类指标是指无法或者不能轻易地通过定量计算得到数据的指标，如直升机气象适应能力、人机工效等指标，这类指标可通过专家打分法进行评价。

设有n个专家对该指标进行评价，每个专家评价结果为Ei(i=1,…,n)，则该指标评价数据为

(11)

2)计算仿真类

计算仿真类指标是指可以通过解析计算或者仿真模拟得到具体数据的指标，如直升机飞行速度、飞行高度可以通过计算得到，攻击直升机执行任务完成时间可以通过仿真得到。

得到了指标评价数据，需要建立相匹配的满足度函数，以确定指标的满意程度。采用模糊分布法，选取典型的带有可变参数的函数建立各类元素模型。一般情况下，直升机能力指标有两种，一种随着指标数值的增大，直升机效能提高，称为趋大型指标，如攻击距离；一种随着指标数值的增大，直升机效能降低，称为趋小型指标，如出动时间。根据指标趋大型和趋小型类别，满意度函数也可分为趋大型和趋小型两类。其中，趋大型是指在一定范围内，指标数值越大，满意度越好；趋小型是指在一定范围内，指标数值越小，满意度越好。

本文选取的趋大型函数为

对体系贡献率评价的视角决定了评价方法，现有的三种作战视角的内涵如表1所示[6]。

(12)

其中，[L,H]表示指标的合理区间范围，当指标小于L时，完全不能满足任务需求，满足度为0；当指标大于H时，指标完全符合任务需求，满足度为1。

LONG Jun-rui, SHAN Chan-juan, YANG Qun-di, LIU Xin-ying, WANG Jiu-sheng, MEI Chang-lin, XIONG Lin-ping

令

5)由现场施工施工实际情况反馈，因为钢支撑内力变化较大，钢围檩变形情况较多，建议钢围檩安装时，钢围檩与围护桩之间填充一定要密实，确保钢支撑轴力不消失，避免事故发生.

其中，[L,H]表示指标的合理区间范围，当指标小于L时，完全符合任务需求，满足度为1；当指标大于H时，指标完全不能满足任务需求，满足度为0。

两种满意度函数如图4所示。

现有的飞机参数虽然经过了长期的经验积累，可靠性与准确性达到了较高的程度，但是仍有部分数据是不完整的或者存在争议的。当设计者发现问题或新的数据被得到以后，如何对当前数据库进行完善仍是一个棘手的问题:从提出问题到新版本的数据库出现再到所有旧版本全部得到更新，时间成本非常之高。

图4 满足度函数

2.4 体系贡献率评估结果获取

根据式(10)得到的全局权重与2.3节得到的指标数据，可以计算得到某型直升机的任务效能。先计算参照直升机的任务效能，再计算待考核直升机的任务效能，最后利用式(1)得到待考核直升机体系贡献率评估结果。

3 应用实例

以运输直升机为例，对上述体系贡献率评估方法进行验证。

设在某次战役中，指挥部命令我方需将一突击营兵力由甲地通过直升机运输至乙地，评估运输直升机A的体系贡献率。

选取运输直升机B作为对比参照，根据作战环理论和作战构想方法，映射得到直升机的指标体系，并对指标进行分类。表4为能力指标体系示例。

3)分别计算参照直升机和待考核直升机任务效能；

近日，南安普顿大学一项新的研究发现，居住区周围快餐店的数量对于生活在这里的儿童的骨骼发育有一定的影响。

表4 运输直升机的能力指标体系示例

表5 一级、二级指标权重计算结果

对于专家评价类指标，邀请5位专家进行评价，得到评价结果，并计算满意度，结果见表6。

表6 专家评价类指标计算表

对于计算仿真类指标，为了方便计算，将其继续细化为三级指标，并计算权重，结果见表7。

表7 计算仿真类指标三级指标

进行计算仿真，获取底层数据，结果见表8。

表8 计算仿真类指标三级指标计算表

计算各指标的全局权重，与各指标的评价结果相乘，即可得到直升机的体系效能值。

直升机A的体系效能为

“真”从字面意思来看，是与“假”相对应的反义词，真实就是与客观事实相符合，努力摒弃一切雾障、虚假、伪善等不真实的存在，达到实事求是，一切从实际出发。教育是师生在人际互动中追求最本真最真诚的教学活动，而教育互动合理性的根据就是互动主体间相互同意、普遍赞同、自觉遵守一定规范的交往过程。哈贝马斯论证了理性交往行为必须遵循的三个有效性要求，即判断、陈述的真实性；遵循规范的正当性；表达自我的真诚性。所以说，互动合理性从本质上讲存在于互动的真实之中。在思想政治理论教学过程中，真实良好的互动至少应该包括双主体、内容、形式三个方面的内容。

CN=0.8367

(14)

直升机B的体系效能为

CO=0.6162

(15)

根据式(1)，直升机A相比于直升机B体系贡献率提升为

(16)

同时，可以计算出，在机动能力方面，直升机A相比于直升机B体系贡献率提升为120%；在投送能力方面，直升机A相比于直升机B体系贡献率提升为85.3%。

宫颈是女性生上生殖道的重要防线，可有效阻止下生殖道病原体感染上生殖道，但由于宫颈管单层柱状上皮抗感染能力较差，在受到性交、手术、分娩、流产等机械性受损后，容易发生感染[2-4]。宫颈炎又分为急性和慢性两种，若急性宫颈炎为能得到及时有效的治疗可演变为慢性宫颈炎而慢性宫颈炎与宫颈癌有着密切的关系，故在临床中应积极对宫颈炎进行防治。通常患者被确诊为宫颈炎后会容易产生消极情绪，病情是否严重等情况，使得患者情绪多变，偏执、抑郁等情况发生，极大降低了治疗的依从性，使得治疗效果受到影响[5-6]。

4 结论

1)本文提出了直升机体系贡献率评估方法，设计评估指标体系，并基于层次分析法进行指标权重设计，构造满意度评价函数，获取底层数据的满意度数据，进而得到直升机体系贡献率评估结果；

2)本文提出的方法满足直升机体系贡献率评估亟需，并为其他装备体系贡献率评估提供参考，具有一定的通用性；

3)本文为装备体系效能分析和仿真奠定基础。