基于改進(jìn)AHP法的直升機(jī)對(duì)島礁目標(biāo)突擊樣式選擇*

郭文勇

(海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)

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基于改進(jìn)AHP法的直升機(jī)對(duì)島礁目標(biāo)突擊樣式選擇*

郭文勇

(海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)

以島礁奪控作戰(zhàn)為背景,根據(jù)武裝直升機(jī)突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu),應(yīng)用三標(biāo)度判斷矩陣和最優(yōu)傳遞矩陣對(duì)AHP法進(jìn)行改進(jìn),建立武裝直升機(jī)對(duì)島礁目標(biāo)突擊樣式選擇模型,并進(jìn)行算例分析。得到了一種定性和定量結(jié)合分析武裝直升機(jī)對(duì)于不同類型目標(biāo)在不同分布情況下選擇最優(yōu)突擊樣式的方法。

層次分析法; 武裝直升機(jī); 島礁目標(biāo); 樣式選擇

Class Number V275+.1

1 引言

武裝直升機(jī)火力突擊樣式是指武裝直升機(jī)分隊(duì)根據(jù)敵情、地形及機(jī)載武器等情況對(duì)地面、空中或水面目標(biāo)實(shí)施火力突擊的方法[1]。突擊樣式選擇正確與否對(duì)于直升機(jī)火力支援行動(dòng)的實(shí)施、任務(wù)的完成以及生存能力起著關(guān)鍵的作用[2]。目前關(guān)于武裝直升機(jī)突擊樣式的選擇分析,主要停留在定性分析層面,根據(jù)當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)情況依靠指揮員理論水平進(jìn)行主觀判斷選擇,缺乏有效的客觀數(shù)據(jù)支持。

傳統(tǒng)層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種定性和定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策分析方法[3]。具有構(gòu)造判斷矩陣粗糙,主觀隨意性大的缺點(diǎn)。本文運(yùn)用三標(biāo)度判斷矩陣和最優(yōu)傳遞矩陣改進(jìn)AHP法,提高評(píng)估精度,建立模型研究武裝直升機(jī)火力突擊樣式選擇問題。

2 影響突擊樣式選擇的因素

島礁奪控作戰(zhàn)中,武裝直升機(jī)火力支援任務(wù)主要針對(duì)敵地面防御目標(biāo)。其對(duì)地火力突擊樣式主要有五種:密集突擊、接力攻擊、設(shè)伏攻擊、分散攻擊和自由搜索攻擊。密集突擊是指武裝直升機(jī)分隊(duì)從數(shù)個(gè)方向?qū)ν荒繕?biāo)同時(shí)實(shí)施火力突擊的樣式[4～5]。接力攻擊是指直升機(jī)分隊(duì)按批次對(duì)目標(biāo)進(jìn)行輪番攻擊。設(shè)伏攻擊是指武裝直升機(jī)以超低空隱蔽飛行方式進(jìn)入戰(zhàn)斗地域,利用地形地物選擇好隱蔽陣地。分散攻擊是指武裝直升機(jī)各自對(duì)不同的目標(biāo)進(jìn)行攻擊。自由搜索攻擊是指武裝直升機(jī)在指定戰(zhàn)斗地域內(nèi)自行搜尋并發(fā)起攻擊的一種樣式。

在作戰(zhàn)過程中,影響突擊樣式選擇的因素很多,為便于分析問題,主要分析對(duì)突擊樣式選擇具有決定影響的因素。武器作戰(zhàn)效能整體評(píng)價(jià)因素可分為進(jìn)攻能力和防御能力。根據(jù)武裝直升機(jī)火力支援任務(wù)要求,進(jìn)攻能力主要影響因素包括火力密度、毀傷能力、火力壓制范圍和持續(xù)作戰(zhàn)能力。防御能力主要影響因素包括機(jī)動(dòng)能力、隱蔽性和留空時(shí)間。

3 突擊樣式選擇模型

3.1 突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu)

按照目標(biāo)層—準(zhǔn)則層—方案層結(jié)構(gòu)構(gòu)建突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu)。如圖1所示,其中,第一層(Z)為目標(biāo)層,第二、三層(A、B、C)為準(zhǔn)則層,第四層(D)為方案層。

圖1 突擊樣式選擇層次結(jié)構(gòu)

3.2 三標(biāo)度判斷矩陣

在運(yùn)用AHP法進(jìn)行目標(biāo)選擇評(píng)估時(shí),簡(jiǎn)單利用1～9標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣比較粗糙,主觀隨意性大[6]。為此,文中采用(-1,0,1)三個(gè)標(biāo)度進(jìn)行比較,能夠使決策者很容易做出判斷[7]。

(1)

上述構(gòu)造的比較矩陣不一定滿足思維判斷的一致性,可利用最優(yōu)傳遞矩陣概念,對(duì)矩陣Bij進(jìn)行改造,分別求出其最優(yōu)傳遞矩陣和一致性矩陣,使其自然滿足一致性要求[8]。

3.3 最優(yōu)判斷矩陣和一致性矩陣

Bij的最優(yōu)判斷矩陣O:

O=(oij)n×n

(2)

M=(mij)n×n

(3)

式中:mij=exp{oij}。

3.4 突擊樣式權(quán)重值

根據(jù)判斷矩陣M計(jì)算出三、四層各元素關(guān)于上層次元素的優(yōu)先權(quán)重,M矩陣中最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量作為該層各元素的相對(duì)權(quán)重值。即:

MX=λmaxX

其中X=[X1,X2,…,Xn]T為特征向量,作為該層次元素的相對(duì)權(quán)重向量。文中采用乘積方根法求解特征向量的值。即:

(4)

通過計(jì)算得到特征向量分別為Di(Bk)、Di(Ck)。進(jìn)攻能力和防御能力權(quán)重可通過專家打分評(píng)判,假定相對(duì)權(quán)重為(A1,A2)。在確定了各層相對(duì)于上一層的權(quán)重值后,就可以對(duì)突擊樣式進(jìn)行定量排序。則有權(quán)重Zi:

(5)

4 算例分析

4.1 任務(wù)描述

某次島礁奪控作戰(zhàn)中,己方某型武裝直升機(jī)分隊(duì)被臨時(shí)召喚執(zhí)行火力支援任務(wù),對(duì)島礁地面目標(biāo)進(jìn)行火力突擊。假定島礁防御目標(biāo)有三類:裝甲目標(biāo)、防御工事、火炮陣地[9]。其分布情況為分散或集中。模型只研究武裝直升機(jī)針對(duì)某一類目標(biāo)在某一分布情況下的突擊樣式選擇。模型計(jì)算過程以分散的裝甲目標(biāo)為例,其它類型及分布情況的目標(biāo)給出最優(yōu)突擊樣式選擇結(jié)果。

4.2 計(jì)算過程

由式(1)確定第三、四層上各因素之間強(qiáng)弱程度的三標(biāo)度判斷矩陣:

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

通過式(2)～式(3)轉(zhuǎn)換為最優(yōu)傳遞矩陣和一致性矩陣。

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)。

根據(jù)式(4)計(jì)算特征向量,A1～Bij特征向量為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)。

對(duì)于分散的裝甲目標(biāo),專家評(píng)判武裝直升機(jī)進(jìn)攻能力和防御能力相對(duì)權(quán)重為(A1,A2)=(0.6,0.4)。根據(jù)式(5)則有權(quán)重:Zi=(0.228,0.162,0.107,0.275,0.227)

計(jì)算可知,武裝直升機(jī)對(duì)于分散的裝甲目標(biāo)最優(yōu)突擊樣式為分散攻擊,其次為密集突擊,效果最差的為設(shè)伏攻擊。通過相同的計(jì)算方法,可以得到武裝直升機(jī)對(duì)于不同的目標(biāo)類型在不同的分布情況下的最優(yōu)突擊樣式。如表1所示。

表1 武裝直升機(jī)的最優(yōu)突擊樣式

4.3 結(jié)論分析

從結(jié)果可以看出直升機(jī)突擊樣式的選擇受防御目標(biāo)類型及其分布情況的影響。對(duì)于集中部署的三類目標(biāo)均采用密集突擊樣式,發(fā)揮高強(qiáng)度、高密度火力以及在短時(shí)間內(nèi)對(duì)敵造成較大殺傷的特點(diǎn)。對(duì)于分散的裝甲目標(biāo)和火炮陣地,武裝直升機(jī)宜采用分散攻擊,體現(xiàn)其火力優(yōu)勢(shì)明顯,毀傷效果好以及火力支援范圍大的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于防御工事,其抗毀傷能力強(qiáng),火力隱蔽,而武裝直升機(jī)單機(jī)攜帶彈藥有限,毀傷效果差,應(yīng)采用接力攻擊樣式[10]。由于受島礁戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的影響,無地形地物利用,且發(fā)現(xiàn)上述三類目標(biāo)較為容易,一般不采用設(shè)伏攻擊和自由搜索攻擊。從結(jié)論分析來看以上計(jì)算結(jié)果與理論基本相符。

5 結(jié)語

本文運(yùn)用改進(jìn)的AHP法,建立突擊樣式選擇模型,研究武裝直升機(jī)對(duì)于不同類型目標(biāo)在不同分布情況下的最優(yōu)突擊樣式選擇。研究結(jié)論客觀反映了武裝直升機(jī)選擇最優(yōu)突擊樣式的規(guī)律,對(duì)指揮員決策具有指導(dǎo)意義。在模型的構(gòu)建過程中,僅分析了影響突擊樣式選擇的主要因素,且沒有研究各因素之間的影響和變化規(guī)律,需進(jìn)一步研究探討。

[1] 牛俊鋒,吳祥順.直升機(jī)戰(zhàn)初探[M].北京:解放軍出版社,1988:79-83.

[2] 蘇楊,張恒喜.對(duì)地攻擊摧毀能力和生存能力的關(guān)系研究[J].兵工學(xué)報(bào),2007(12):57-62.

[3] 張最良.軍事運(yùn)籌學(xué)[M].北京:軍事科學(xué)出版社,1997:377-378.

[4] 李旭.武裝直升機(jī)對(duì)地攻擊戰(zhàn)術(shù)的演變[J].現(xiàn)代軍事,2003(8):50-52.

[5] 文裕武,溫清澄.現(xiàn)代直升機(jī)應(yīng)用及發(fā)展[M].北京:航空工業(yè)出版社,2000:6-8.

[6] 張海兵,徐誠.基于改進(jìn)AHP的目標(biāo)價(jià)值評(píng)估模型分析[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2007(7):228-230.

[7] 丘學(xué)軍.城市防空中需掩護(hù)目標(biāo)的重要性層次分析[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2002(1):7-8.

[8] 潘吟,吳望名.反對(duì)稱陣的最優(yōu)傳遞陣[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,1988(2):44-50.

[9] 張艷輝,周亮,越國光.珊瑚島礁直接火力準(zhǔn)備打擊目標(biāo)排序問題分析[J].艦船電子工程,2013(2):26-28.

[10] 郭勝偉.直升機(jī)梯隊(duì)突擊[M].北京:軍事科學(xué)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,碩士研究生,研究方向:戰(zhàn)術(shù)學(xué)。

V275+.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.09.008