基于舰载平台的近程反导武器系统作战能力评估方法研究

时维科,刘 乔,李绍隆

(1.中国人民解放军 92941部队41分队,辽宁 葫芦岛 125001； 2.上海机电工程研究所,上海 201109)

0 引言

作战能力评估方法主要有试验统计法、层次分析法、指数法、区间数评估法、灰色系统分析法、模糊分析法等[1-3]，每种方法都有自身的优势，可根据武器系统的特点选择合适的方法进行评估。舰载近程反导武器系统，主要承担近程反导作战任务，本文运用层次分析法确定影响舰载近程反导武器系统作战能力指标权重，使用指数法对指标和试验结果进行处理和评价，为舰载近程反导武器系统提供一种科学合理的评估方法。分析与评估基于舰载平台的该型近程反导武器系统作战能力，找准制约舰艇反导作战能力形成和提升的深层次矛盾，可以摸清该型近程反导武器系统作战过程中的能力短板和薄弱环节[4]，解决部队在作战指挥、操管训练、保障条件等方面的问题，以及装备的改造升级，有效提升舰艇平台的反导作战能力。

1 作战能力指标体系建立

评价基于载舰平台的近程反导武器系统作战能力，主要考虑反导作战过程中，从前端传感器到武器末端整个链路中各个环节涉及的因素，建立指标体系，如图1所示。

图1 舰载近程反导武器系统作战能力指标体系

舰载近程反导武器系统作战能力包括搜索探测能力、指挥决策能力、武器控制和火力打击能力、保障能力[5-8]。其中，搜索探测能力的装备实体为载舰雷达和电子侦察系统，主要包括搜索目标能力、跟踪目标能力、目标识别能力、目标信息数据处理能力等；指挥决策能力的装备实体为指挥控制系统，主要包括收集处理目标信息能力、辅助决策能力、目标指示能力和指挥控制能力等；武器控制及火力打击能力的装备实体为近程反导武器系统，主要包括战斗准备时间、工作状态选择能力、作战方式选择能力、系统反应时间、指导方式、射界范围、发射方式、连射间隔时间、拦截范围、杀伤概率、多目标服务能力、载弹量和导弹抗干扰能力；保障能力的装备实体为近程反导武器系统及其保障设备，主要包括导弹装填速度、可靠性、维修性和测试性等。

在实际评估过程中，我们既要全面考虑各种因素，又要对各因素进行适当的取舍，对一些难以赋予权值且没有直接影响的指标必须忽略，对有相似影响的因素要进行合并规整[5]。由于本文重点研究近程反导武器系统的作战能力，针对前端的搜索探测能力、指挥决策能力不是本文研究的主要内容，因此，本文以典型作战式样为背景，结合装备作战任务特点和评估实际[9-12]，将搜索探测能力、指挥决策能力合并为目指信息能力，建立指标体系，如图2所示。

图2 舰载近程反导武器系统作战能力指标体系

舰载近程反导武器系统作战能力A由目指信息能力A1、武器控制和火力打击能力A2、保障能力A3组成。其中，目指信息能力A1的装备实体为雷达、电子侦察系统和指挥控制系统，包括雷达目指信息能力A11、电侦目指信息能力A12；武器控制及火力打击能力A2的装备实体为近程反导武器系统，主要包括战斗准备时间A21、工作状态选择能力A22、作战方式选择能力A23、系统反应时间A24、制导方式A25、射界范围A26、发射方式A27、连射间隔时间A28、拦截范围A29、杀伤概率A210、多目标服务能力A211、载弹量A212和导弹抗干扰能力A213；保障能力A3的装备实体为近程反导武器系统及其保障设备，主要包括导弹装填速度A31、可靠性A32、维修性A33和测试性A34等。

2 运用层次分析法构造判断矩阵及计算指标权重

2.1 构造判断矩阵确定确定权重值

根据以上建立的指标体系，构建A-Ai(i=1，2，3)的判断矩阵。其中各级指标之间相对于其上一层次目标A的重要性程度的打分形式可用两两比较打分法确定，具体打分值的定量评价采用专家咨询法。

从而可得A-Ai(i=1，2，3)的判断矩阵如表1所示。

同理，可构造关于目指信息能力A1、武器控制和火力打击能力A2和保障能力A3的判断矩阵。由于于篇幅限制，本文不再一一赘述。其中，根据层次分

表1 关于目标A的准则层判断矩阵

备注：1.aij表示指标ai比指标aj重要的程度量化值；2.易见判断矩阵A-Ai具有以下性质：(1)aii=1；(2)ajj=1/aij；(3)aij>0。

析法的使用方法，需要进行专家咨询构造判断矩阵，构造准则层相对于目标层的重要性判断矩阵如下：

(1)

进行层次单排序及其一致性检验。判断矩阵A的最大特征值相应的特征向量ω用求和法计算过程如下。

Step 1：判断矩阵A按列归一化;

Step 2：将归一化后的矩阵的同一行的各列相加;

Step 3：对行和归一化，即求得特征向量W;

Step 4：判断矩阵A的最大特征根λmax为:

(2)

Step 5：一致性指标C.I(Consistence Inndex)为:

(3)

Step 6：一致性评价指标C.R(Consistence Ratio)为:

(4)

其中:随机一致性指标R.I(Random Consistency Index)的具体数值如表2所示。若一致性评价指标小于0.1，则认为该武器系统作战能力评估的权重一致性满足要求。

表2 随机一致性指标

针对各分目标，咨询专家构造判断矩阵，求得各分目标的权重值为：{目指信息能力，武器控制和火力打击能力，保障能力}={ωA1，ωA2，ωA3}。

同理，可得出“目指信息能力”之底层指标A1-A1j(j=1，2)的权重值为：{雷达目指信息能力，电侦目指信息能力}={ωA 11，ωA 12}；“武器控制和火力打击能力”之底层指标A2-A2j(j=1，2，3…13)的权重值为：{战斗准备时间，工作状态，作战方式，系统反应时间，制导方式能力，射界范围，发射方式，连射间隔时间，拦截范围，杀伤概率，多目标服务能力，载弹量，抗干扰能力}={ωA 21，ωA 22，ωA 23，ωA 24，ωA 25，ωA 26，ωA 27，ωA 28，ωA 29，ωA 210，ωA 211，ωA 212，ωA 213}；“保障能力”之底层指标A3-A3j(j=1，2，3，4)的权重值为：{导弹装填速度，可靠性，维修性，测试性}={ωA 31，ωA 32，ωA 33，ωA 34}。

2.2 层次总排序权重和一致性检验

2.2.1 总排序权重

判断矩阵一致性检验通过后，判断矩阵中各指标权重得以确定，此时便可以得出各准则和底层方案对于舰载近程反导武器系统作战能力评估所占的总排序权重值，如表3所示。

表3 底层方案相对于舰载近程反导武器系统作战能力的总排序权值

经过上述的计算后，可得层次间的指标总排序的计算结果。

2.2.2 总层次一致性检验

It can be easily calculated NLR or CRP-to-albumin ratio from routine blood tests. The systemic inflammation-based markers can be useful tool to predict the outcome in patients with PC.

方案层层次总排序的一致性检验公式为：

(5)

当CR<0.1时，则判断矩阵通过整体一致性检验。

3 评估指标数据和试验结果的处理

3.1 指标的分类

指标数据的处理又称作指标值的规范化[13]，定型指标值的处理可采用直接打分法、量化标尺量化法等。定量指标值的处理可根据效益型、成本型、固定型和区间型四种指标的类型[14]。有的指标值越大越好，称为效益型指标；有的指标值越小越好，称为成本型指标；有的指标越靠近目标值越好，称为固定型指标；有的指标越接近某个区间越好，称为区间型指标。指标类型如表4所示，按表5进行分类计算。

表4 指标类型

3.2 指标和试验结果归一化处理

3.2.1 指标归一化处理

近程反导武器系统标准状态下的指标为R标准态、装舰后的近程反导武器系统的指标为R装舰态，将R装舰态与R标准态进行归一化处理，以标准状态下的指标R标准态

表5 指标类型公式表

作为参考标准设为1，装舰后的近程反导武器系统定性指标按照直接打分法进行归一化处理，定量指标按照效益型、成本型、固定型和区间型指标处理方法进行归一化处理[15]。其中，工作状态、作战方式、制导方式、发射方式等定性指标按照直接打分法进行归一化处理；雷达目指信息能力、电侦目指信息能力、射界范围、杀伤区、杀伤概率、多目标服务能力、载弹量、抗干扰能力、导弹装填速度、可靠性、测试性等效益型定量指标，按照效益型指标处理方法进行归一化处理；战斗准备时间、系统反应时间、连射间隔时间、维修性等成本型定量指标，按照成本型指标处理方法进行归一化处理。可得各能力指标的归一化处理结果为：{雷达目指信息能力，电侦目指信息能力，战斗准备时间，工作状态，作战方式，系统反应时间，制导方式，射界范围，发射方式，连射间隔时间，杀伤区，杀伤概率，多目标服务能力，载弹量，抗干扰能力，导弹装填速度，可靠性，维修性，测试性}={r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，r8，r9，r10，r11，r12，r13，r14，r15，r16，r17，r18，r19}。

装舰后的近程反导武器系统的指标为Z装舰态，试验结果为SY，将Z装舰态与SY进行归一化处理，以装舰后的近程反导武器系统的指标为参考标准设为1，计算方法与指标归一化处理的计算方法一致，根据指标分类的计算公式，可得试验结果的归一化处理结果为：{雷达目指信息能力，电侦目指信息能力，战斗准备时间，工作状态，作战方式，系统反应时间，制导方式，射界范围，发射方式，连射间隔时间，杀伤区，杀伤概率，多目标服务能力，载弹量，抗干扰能力，导弹装填速度，可靠性，维修性，测试性}={S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15，S16，S17，S18，S19}。

4 舰载近程反导武器系统作战能力计算

舰载反导武器系统作战能力指数表达形式上表现为幂指数乘积的形式，因此，基本计算模型可表示为：

(6)

其中:M代表武器系统作战能力要素的数量，本文中，M=19；ωm是根据第m项要素对武器系统作战能力贡献的大小，应用层次分析方法计算出的幂指数，并且ω1+ω2+…+ωm=1；Xm代表第m项要素的能力系数。

舰载近程反导武器系统作战能力的表达形式上表现为幂指数乘积的形式，单项指标的作战能力系数X可以表示为:

Xm=rm·Sm(m=1,2,…,19)

(7)

因此，舰载近程反导武器系统作战能力指数可用公式(6)和(7)计算得出：

(r1·S1)ω1·(r2·S2)ω2·…·(r19·S19)ω19

(8)

5 案例分析

本文主要选择以下4名专家：一是武器系统设计人员(专家1)；二是装备操作人员(专家2)；三是试验鉴定人员(专家3)；四是装备指挥管理人员(专家4)。由于篇幅限制，本文仅以设计人员(专家1)打分结果为例，构造准则层相对于目标层的重要性判断矩阵如下：

进行层次单排序及其一致性检验。判断矩阵A的最大特征值相应的特征向量ω为:

ω=(0.516 217 012，0.425 625 666，0.058 157 321)Τ

一致性评价指标C.R为:

因此可认为目指信息能力、武器控制和火力打击能力、保障能力关于舰载近程武器系统作战能力评估的权重为ω=(0.516 217 012，0.425 625 666，0.058 157 321)Τ。

针对各分目标，咨询专家构造判断矩阵，求得各分目标的权重值为：{ωA1，ωA2，ωA3}={0.340 897 627，0.491 603 272，0.167 499 101}。同理，可得出“目指信息能力”之底层指标的权重值为：{ωA11，ωA12}={0.770 833 333，0.229 166 667}；“武器控制和火力打击能力”之底层指标的权重值为：{ωA21，ωA22，ωA23，ωA24，ωA25，ωA26，ωA27，ωA28，ωA29，ωA210，ωA211，ωA212，ωA213}={0.032 981 128，0.010 914 105，0.011 515 828，0.109 358 656，0.046 418 554，0.046 423 49，0.022 751 625，0.038 898 194，0.152 033 227，0.249 443 663，0.130 783 793，0.052 986 558，0.095 491 18}；“保障能力”之底层指标的权重值为：{ωA31，ωA32，ωA33，ωA34}={0.118 801 603，0.498 011 033，0.199 347 694，0.183 839 67}。

因此，根据表3中总排序权值的计算公式可得，方案层指标相对于舰载近程反导武器系统作战能力所占的总排序权重值计算结果，如表6所示。

表6 各指标总排序权值

经一致性检验满足要求，故方案层各个指标相对于舰载近程反导武器系统作战能力所占的总排序权重值计算结果为{ω1，ω2，ω3，ω4，ω5，ω6，ω7，ω8，ω9，ω10，ω11，ω12，ω13，ω14，ω15，ω16，ω17，ω18，ω19}={0.397 917 28，0.118 299 732，0.014 037 615，0.004 645 323，0.004 901 432，0.046 545 851，0.019 756 928，0.019 759 029，0.009 683 675，0.016 556 07，0.064 709 243，0.106 169 625，0.055 664 939，0.022 552 439，0.040 643 497，0.006 909 183，0.028 962 988，0.011 593 528，0.010 691 623}。

表7 指标和试验结果归一化处理结果

根据实际反导武器系统标准状态下的指标R标准态、装舰后反导武器系统的指标R装舰态、实际试验结果S，分别进行指标归一化处理和试验结果归一化处理，得到结果如表7所示。由于部分能力指标在设计时留有一定的余量，为了客观的表示舰载近程反导武器系统的实际作战能力，本文试验结果的归一化值可能会存在大于1的情况。

因此，可计算得出舰载近程反导武器系统作战能力指数为:

I=0.797 164 087

6 结束语

综上所述，装舰后的近程反导武器系统作战能力与标准状态下相比有所下降。下降的原因主要包括指标体系、指标权重、指标数据和试验结果四部分。其中，指标体系和指标权重都是专家根据经验建立和得出的，具有一定的主观性，可通过邀请更多的本领域专家对指标体系进行多次优化和量化打分，降低主观因素的影响，使指标体系更趋于合理，使各指标的权重值更趋于客观。而指标数据和试验结果，是根据舰艇平台的现实情况和实际测试得出的客观结果。因此，要提高近程反导武器系统装舰后的实际作战能力，要从舰艇平台入手，尽可能减少舰艇平台的限制因素，使其发挥更大的作战效能。