基于灰色理論的智能水雷作戰(zhàn)效能評(píng)估

張 棟, 宋裕農(nóng)

?

基于灰色理論的智能水雷作戰(zhàn)效能評(píng)估

張 棟, 宋裕農(nóng)

(海軍潛艇學(xué)院 學(xué)員2隊(duì), 山東 青島, 266071)

智能水雷是海軍未來主要的封鎖作戰(zhàn)兵器?；谥悄芩自u(píng)估體系, 采用改進(jìn)的加權(quán)分析法確定智能水雷戰(zhàn)技性能評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重, 以改進(jìn)的灰色系統(tǒng)理論建立智能水雷戰(zhàn)技性能評(píng)估模型并進(jìn)行評(píng)估, 結(jié)果表明, 該模型可以充分利用指揮者的判斷信息, 較為準(zhǔn)確地反映智能水雷的實(shí)際作戰(zhàn)效能。該模型可為智能水雷的使用提供參考和依據(jù), 對(duì)將來封鎖作戰(zhàn)中智能水雷的使用具有指導(dǎo)意義。

智能水雷; 灰色理論; 作戰(zhàn)效能; 評(píng)估體系

0 引言

水雷武器是一種古老的常規(guī)水中兵器, 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和進(jìn)步, 給水雷武器插上了高科技的翅膀, 智能水雷的出現(xiàn)使古老的水雷武器能在現(xiàn)代海戰(zhàn)中發(fā)揮更大的作用[1]。

智能水雷將是未來海上作戰(zhàn)的重要兵器。正確分析、評(píng)價(jià)智能水雷的作戰(zhàn)能力, 研究其戰(zhàn)斗使用效能, 可以為部隊(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)提供參考和依據(jù)。由于智能水雷作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)體系中各因素指標(biāo)之間不是相互獨(dú)立的, 雖然它們之間沒有明確的聯(lián)系, 但從本質(zhì)上講是一種灰色關(guān)系。本文從評(píng)估需要出發(fā), 用改進(jìn)的權(quán)重分析法確定評(píng)價(jià)體系的權(quán)重, 并對(duì)灰色評(píng)估理論進(jìn)行改進(jìn), 建立了潛艇作戰(zhàn)效能評(píng)估模型, 實(shí)現(xiàn)對(duì)智能水雷作戰(zhàn)能力的綜合評(píng)價(jià)。

1 智能水雷作戰(zhàn)能力的評(píng)估體系

在對(duì)智能水雷作戰(zhàn)能力進(jìn)行量化評(píng)估時(shí), 要考慮到對(duì)其產(chǎn)生影響的眾多因素。對(duì)其各個(gè)因素分析, 并結(jié)合智能水雷實(shí)際情況, 給出了智能水雷作戰(zhàn)能力的指標(biāo)體系如圖1所示[2]。智能水雷的作戰(zhàn)能力是體系的上層元素, 它是平臺(tái)系統(tǒng)能力、引信作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)斗部作戰(zhàn)能力的綜合反映。其中, 平臺(tái)系統(tǒng)能力與封鎖時(shí)效和工作可靠性有關(guān); 引信作戰(zhàn)能力與自動(dòng)化程度、虛警率、信息獲取能力、目標(biāo)探測(cè)能力、掃雷目標(biāo)識(shí)別能力、獵雷目標(biāo)能力、目標(biāo)類型識(shí)別能力、目標(biāo)尺度識(shí)別能力、敵我識(shí)別能力、抗掃能力和目標(biāo)定位能力等有關(guān)[3]; 戰(zhàn)斗部作戰(zhàn)能力主要與戰(zhàn)斗部爆炸威力有關(guān)。

圖1 智能水雷作戰(zhàn)能力的評(píng)估體系

2 智能水雷作戰(zhàn)效能評(píng)估模型

2.1 各指標(biāo)權(quán)重的確定

由于知識(shí)的局限性, 參與智能水雷評(píng)價(jià)的專家不可能對(duì)咨詢的每個(gè)問題都了解和熟悉, 而熟悉與否對(duì)評(píng)價(jià)的可靠性有相當(dāng)大的影響。在對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行處理時(shí), 常常要求考慮專家對(duì)評(píng)價(jià)內(nèi)容的權(quán)威程度。在此, 從崗位、理論水平、專業(yè)、自信程度等4個(gè)方面對(duì)專家進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[2,4], 見表1。

表1 專家綜合評(píng)價(jià)

則專家的權(quán)威系數(shù)為

第位專家對(duì)智能水雷戰(zhàn)技性能指標(biāo)的權(quán)重給出評(píng)價(jià)范圍: [D,T], (=1,2,…,;=1,2,…, 14)。

可得指標(biāo)u的置信度序列為(1),(2),…,()。

置信度序列取閥值(由專家組給定), 將大于值的置信度組成一個(gè)連續(xù)子序列

2.2 評(píng)價(jià)樣本矩陣

根據(jù)第位專家在指標(biāo)下對(duì)待評(píng)智能水雷給出的評(píng)分d(=1,2,…,,=1,2,…,14), 求得待評(píng)智能水雷的評(píng)價(jià)樣本矩陣為[4]

2.3 確定評(píng)價(jià)灰類

2.4 計(jì)算評(píng)價(jià)系數(shù)

待評(píng)智能水雷在評(píng)價(jià)指標(biāo)下, 屬于第個(gè)評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)為

其中, 待評(píng)智能水雷在戰(zhàn)技指標(biāo)下屬于各個(gè)評(píng)價(jià)灰類的總評(píng)價(jià)系數(shù)為

2.5 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)權(quán)值及矩陣

評(píng)價(jià)專家群體就戰(zhàn)技指標(biāo)對(duì)待評(píng)智能水雷主張第個(gè)灰類評(píng)價(jià)權(quán)值為[4]

待評(píng)智能水雷在戰(zhàn)技指標(biāo)集下灰類評(píng)價(jià)權(quán)值矩陣為[4]

2.6 評(píng)定智能水雷的作戰(zhàn)效能

可求出f(), 再令f()=, 則該智能水雷屬于灰類。

3 應(yīng)用舉例

以某智能水雷為例, 評(píng)估過程如下。

設(shè)5位專家的自我評(píng)價(jià)矩陣為

則得出專家的權(quán)威系數(shù)為

=[0.272 33 0.196 08 0.174 29 0.217 86 0.139 43] (13)

對(duì)于封鎖時(shí)效指標(biāo), 5位專家給出的評(píng)價(jià)值為(百分制)

[,] ={[10,20] [12,18] [16,25] [15,22] [8,18]}(14)

=[0.139 4 0.139 4 0.411 8 0.607 8 0.825 7 0.664 5 0.392 2 0.174 3 0.174 3] (15)

取閾值=0.7, 則專家評(píng)價(jià)意見的封鎖時(shí)效指標(biāo)的權(quán)重區(qū)間范圍為[13.667 19.333],1=16.5。同理求得其他指標(biāo)的值為[17.5 21 25.5 34 47 28 31.5 30 37.5 31 51.5 17.5 61.5]。由式(5)得

以封鎖時(shí)效為例, 5位專家給出的評(píng)價(jià)為d1=[60 75 50 45 65], 令白化權(quán)函數(shù)為最常用的三角函數(shù)(見圖2), 則

1(d1) =[0,0,0,0.2,0]

2(d1) =[0.6,0,1,0.8,0.4] (17)

3(d1) =[0.4,1,0,0,0.6]

圖2 白化權(quán)函數(shù)

由式(7)得1=[0.043 6 0.667 8 0.488 7],1= [0.037 1 0.556 0 0.406 9]。同理得其他指標(biāo)的值。

令=[25,50,75], 則

=55.679 5 (18)

則此智能水雷在白化權(quán)函數(shù)中的權(quán)值分別為: [0,0.77,0.23], 所以該型智能水雷作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)為較好。

4 結(jié)束語(yǔ)

灰色評(píng)價(jià)理論是鄧聚龍教授提出的一種處理復(fù)雜系統(tǒng)的理論, 它通過對(duì)系統(tǒng)某一層次的觀測(cè)資料加以數(shù)學(xué)處理, 對(duì)系統(tǒng)或所屬因子, 在某一時(shí)段所處狀態(tài), 做出一種半定量半定性的評(píng)價(jià)和描述, 以便對(duì)系統(tǒng)的綜合效果與整體水平形成一個(gè)可供比較的概念和類別, 在更高層次上了解系統(tǒng)內(nèi)部化趨勢(shì)、相關(guān)關(guān)系等機(jī)制[6-7]。

本文建立的智能水雷作戰(zhàn)效能綜合評(píng)價(jià)模型, 采用改進(jìn)的權(quán)重分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值, 以加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度作為評(píng)價(jià)智能水雷作戰(zhàn)效能強(qiáng)弱的準(zhǔn)則, 充分利用了決策者的判斷信息, 計(jì)算簡(jiǎn)便, 實(shí)用性強(qiáng), 而且使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀真實(shí), 對(duì)部隊(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)使用具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 王水龍. 未來海軍“殺手锏”——新型水雷[J]. 航海, 2002 (5): 37-39.

[2] 王碩, 楊善林, 馬溪駿. 綠色虛擬企業(yè)虛擬化評(píng)價(jià)與排序[J]. 運(yùn)籌與管理, 2005(6): 64-68. Wang Shuo, Yang Shan-lin, Ma Xi-jun. Evaluation and Permutation on Virtualization Degree of the Green Vit- ual Enteprise[J]. Operations Research and Management Science, 2005(6): 64-68.

[3] 周穗華, 張小兵. 智能化水雷引信及其評(píng)估方法[J]. 海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 16(1): 48-53.

Zhou Sui-hua, Zhang Xiao-bing. Intelligentized Sea Mine Fuse and Its Fuzzy Evaluation Method[J]. Journal of Naval University of Engineering, 2004, 16(1): 48-53.

[4] 孟范棟, 李斌, 黃文斌, 等. 基于灰色系統(tǒng)理論的潛艇作戰(zhàn)效能評(píng)估[J]. 指揮控制與仿真, 2006, 28(6): 76-78. Meng Fan-dong, Li Bin, Huang Wen-bin, et al. Effect Evaluation for Submarine Combat Capability Based on Grey System Theory[J]. Command Control & Simula- tion, 2006, 28(6): 76-78.

[5] 王三喜, 劉玉榮, 屈洋, 等. 武器裝備作戰(zhàn)效能灰色聚類評(píng)估[J]. 火力與指揮控制, 2004, 29(3): 27-30. Wang San-xi, Liu Yu-rong, Qu Yang, et al. Combat Effectiveness Greys Cluster Assessment of Weapom and Equipment[J]. Fire Control & Command Control, 2004, 29(3): 27-30.

[6] 鄧聚龍. 灰理論基礎(chǔ)[M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社, 2002.

[7] 王學(xué)萌, 張繼忠, 王榮. 灰色系統(tǒng)分析及實(shí)用計(jì)算程序[M]. 武漢華中科技大學(xué)出版社, 2001.

Operational Effectiveness Evaluation for Intelligent MineBased on Grey Theory

ZHANG Dong, SONG Yu-nong

(Team 2, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071, China)

Intelligent mine is the major weapon in the future naval blockade. Based on the evaluation system of intelligent mine, this paper determines the evaluation index weights by employing the improved weight analysis, and establishes an evaluation model with the improved gray theory. Taking intelligent mine as an example, the operational effectiveness is evaluated quantitatively with this model. The results show that the model can make full use of the judgement information from commanders to reflect the actual operational effectiveness correctly. This model may be beneficial to the application of intelligent mine in the future naval blockade.

intelligent mine; grey theory; operational effectiveness; evaluation system

TJ611

A

1673-1948(2011)01-0055-04

2010-09-23;

2010-12-24.

張 棟（1983-），男，在讀碩士，研究方向?yàn)闈撏ё鲬?zhàn)指揮系統(tǒng)與指揮自動(dòng)化.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)