基于熵權(quán)TOPSIS的防空導(dǎo)彈生存能力評(píng)價(jià)*

劉洪引,李體方,亓 堯,汪陽(yáng)天

(1 空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院, 西安 710051;2 93372部隊(duì), 吉林吉林 132000)

基于熵權(quán)TOPSIS的防空導(dǎo)彈生存能力評(píng)價(jià)*

劉洪引1,2,李體方1,亓 堯1,汪陽(yáng)天1

(1 空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院, 西安 710051;2 93372部隊(duì), 吉林吉林 132000)

為了方便防空導(dǎo)彈的研制設(shè)計(jì)和作戰(zhàn)運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的客觀性和科學(xué)性,提出利用熵權(quán)TOPSIS方法對(duì)防空導(dǎo)彈的生存能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先,通過(guò)分析防空導(dǎo)彈生存能力的影響因素,建立了層次模型;其次,結(jié)合防空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)模式,構(gòu)建了防空導(dǎo)彈生存能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;最后,通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算和分析。結(jié)果表明,基于熵權(quán)TOPSIS的評(píng)價(jià)方法,能夠有效評(píng)價(jià)防空導(dǎo)彈的生存能力,方法具有一定的可行性。

熵權(quán);TOPSIS;防空導(dǎo)彈;生存能力;指標(biāo)體系

0 引言

高技術(shù)條件下,戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境更加惡劣和復(fù)雜,殺傷和殺傷手段不斷趨于多元,對(duì)防空導(dǎo)彈的生存能力提出了更高的要求。防空導(dǎo)彈生存能力的評(píng)價(jià)不論是對(duì)其研制設(shè)計(jì),還是作戰(zhàn)使用都具有相當(dāng)重大的意義。防空導(dǎo)彈生存能力的定量評(píng)價(jià),已經(jīng)成為其生存的重要因素和戰(zhàn)時(shí)決策的關(guān)鍵依據(jù)。文中具體分析了防空導(dǎo)彈生存能力指標(biāo)體系,在TOPSIS方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合熵權(quán)理論對(duì)防空導(dǎo)彈的生存能力作出評(píng)價(jià)。

1 防空導(dǎo)彈生存能力指標(biāo)體系

1.1 防空導(dǎo)彈生存能力概念

防空導(dǎo)彈生存能力是指導(dǎo)彈武器在經(jīng)受打擊(核與常規(guī))之后仍能實(shí)施還擊的能力[1],也可以把防空導(dǎo)彈的生存能力理解為:盡可能的避免被發(fā)現(xiàn),在遭受敵方攻擊時(shí),能避免被致命打擊,損傷后能在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中很快修復(fù),投入新的戰(zhàn)斗,如圖1所示。生存能力主要包括戰(zhàn)場(chǎng)不易被發(fā)現(xiàn)識(shí)別,發(fā)現(xiàn)后不易被攻擊,攻擊后不易被破壞,破壞后易于修復(fù)[2]。

圖1 防空導(dǎo)彈作戰(zhàn)一般模式

1.2 防空導(dǎo)彈生存能力影響要素

一般來(lái)說(shuō),防空導(dǎo)彈生存能力取決于自身的偽裝性能、預(yù)警能力、火力強(qiáng)度、抗擊毀能力和修復(fù)能力等。通過(guò)對(duì)影響防空導(dǎo)彈生存能力的因素進(jìn)行分析,建立層次分析結(jié)構(gòu)模型,如圖2所示。

1)偽裝性能是指防空導(dǎo)彈利用一定的措施改變武器系統(tǒng)、設(shè)施設(shè)備的形體特性和光電特性,以減少被敵方發(fā)現(xiàn)的可能。通過(guò)偽裝器材及有利地形進(jìn)行形體偽裝;通過(guò)偽造假目標(biāo)、假信號(hào)、假系統(tǒng)等進(jìn)行光電偽裝,使得敵方無(wú)法覺(jué)察我方防空導(dǎo)彈的準(zhǔn)確行為。

圖2 防空導(dǎo)彈生存能力要素模型

2)預(yù)警能力是指預(yù)警系統(tǒng)能夠預(yù)先為防空導(dǎo)彈系統(tǒng)提供來(lái)襲警報(bào)的能力。預(yù)警系統(tǒng)包括己方的預(yù)警衛(wèi)星、預(yù)警飛機(jī)、雷達(dá)網(wǎng)和防空導(dǎo)彈自身的預(yù)警系統(tǒng),它能夠提供敵方來(lái)襲目標(biāo)的特性,為導(dǎo)彈系統(tǒng)隱蔽、機(jī)動(dòng)和戰(zhàn)斗贏得時(shí)間,從而提高生存能力。

3)火力強(qiáng)度是導(dǎo)彈殺傷目標(biāo)的主要要素,一般由殺傷區(qū)域、多目標(biāo)能力、單發(fā)殺傷概率和射擊反應(yīng)能力組成。

4)抗擊毀能力是防空導(dǎo)彈在戰(zhàn)斗中能夠保存自己的重要指標(biāo),主要由抗打擊性、抗干擾性和機(jī)動(dòng)性組成。現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜[3],先進(jìn)的對(duì)抗手段可以有效降低被敵發(fā)現(xiàn)和擊中的可能;機(jī)動(dòng)能使得敵方不能準(zhǔn)確定位,從而不能攻擊,提高防空導(dǎo)彈的生存能力。

5)修復(fù)能力是指在遭到敵攻擊后,在規(guī)定的時(shí)間和條件下,修復(fù)后能保持和恢復(fù)原功能狀態(tài)的能力,一般包括備件的供應(yīng)能力、維修人員的技術(shù)能力和維修設(shè)備的技術(shù)能力。備件的供應(yīng)能力是指系統(tǒng)的備件供應(yīng)能夠滿足搶修要求的能力,備件供應(yīng)不足會(huì)降低防空導(dǎo)彈的修復(fù)能力;維修人員的技術(shù)越高,搶修的效率越高,恢復(fù)能力也會(huì)越高;維修裝備技術(shù)能力將直接影響到戰(zhàn)場(chǎng)搶修的效果。

1.3 防空導(dǎo)彈生存能力指標(biāo)體系建立

防空導(dǎo)彈指標(biāo)體系應(yīng)從現(xiàn)代防空作戰(zhàn)角度出發(fā),結(jié)合區(qū)域防空作戰(zhàn)的特點(diǎn)以及防空導(dǎo)彈自身的特性,能夠系統(tǒng)全面地反映防空導(dǎo)彈各方面特征的綜合情況,且能準(zhǔn)確表示各層次之間的支配關(guān)系,排除指標(biāo)間的相容性,保證評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的科學(xué)性[4]。

綜合上述分析,結(jié)合防空導(dǎo)彈實(shí)際作戰(zhàn)的模式,建立防空導(dǎo)彈生存能力指標(biāo)體系如圖3所示。

圖3 防空導(dǎo)彈生存能力指標(biāo)體系

1)形體偽裝能力p11。受自身形體因素影響,使得防空導(dǎo)彈的偽裝能力具有不可測(cè)性,這里給出形體偽裝能力的評(píng)定級(jí)別,并給出量化指標(biāo),如表1所示。

表1 量化評(píng)定級(jí)別

2)光電偽裝能力p12。在現(xiàn)實(shí)中難以計(jì)算,這里按表1的評(píng)定級(jí)別給出量化指標(biāo)。

7)機(jī)動(dòng)能力p33=α·re/ni·(ts+td),其中α是機(jī)動(dòng)系數(shù),re是車輛機(jī)動(dòng)一致性因子,ni是機(jī)動(dòng)單元總數(shù),ts是火力單元開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間平均值,td是火力單元展開(kāi)撤收時(shí)間平均值[7]。

10)設(shè)備技術(shù)能力p43具體計(jì)算中比較復(fù)雜,這里給出1-9標(biāo)度劃分表,如表2所示。

表2 1-9標(biāo)度劃分表

2 熵權(quán)TOPSIS的生存能力評(píng)價(jià)

2.1 熵權(quán)法的基本概念[8]

熵的概念來(lái)源于熱力學(xué),1984年Shannon首先在信息論中引用熵的概念。熵表示系統(tǒng)無(wú)序的程度,它是由系統(tǒng)內(nèi)各種因素決定的,某種因素的熵值越大,熵權(quán)越小,該指標(biāo)越不能為系統(tǒng)提供可靠的信息;反之,則提供的有用信息越多。熵權(quán)法正是根據(jù)熵的這種特性,在多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中對(duì)待評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化,建立熵權(quán)評(píng)價(jià)模型,確定各指標(biāo)的權(quán)重和理想指標(biāo)權(quán)重,求得理想方案。

2.2 熵權(quán)TOPSIS方法[9]

1)由初始矩陣R=(rij)nm作標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到規(guī)范化矩陣Y=(yij)nm,有:

(1)

2)基于熵理論加權(quán)矩陣Z的構(gòu)造

①對(duì)規(guī)范化矩陣進(jìn)行歸一化,有:

(4)

綜上,加權(quán)規(guī)范矩陣Z可以表示為:zij(w)=wjyij

3)確定正理想指標(biāo)w1和負(fù)理想指標(biāo)w0

(5)

4)計(jì)算與正、負(fù)理想指標(biāo)權(quán)重間的距離

(6)

5)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

(7)

6)按Ci的大小對(duì)防空導(dǎo)彈生存能力進(jìn)行評(píng)價(jià),Ci值越大,評(píng)價(jià)越好。

2.3 防空導(dǎo)彈生存能力評(píng)價(jià)

1)初始矩陣的獲取

以4種型號(hào)的防空導(dǎo)彈為例,經(jīng)過(guò)計(jì)算,綜合專家的意見(jiàn),給出防空導(dǎo)彈生存能力的指標(biāo)值,如表3所示,據(jù)此得到初始矩陣R。

表3 防空導(dǎo)彈生存能力指標(biāo)值

初始矩陣:

2)指標(biāo)權(quán)重的確定

對(duì)初始矩陣進(jìn)行歸一化處理,由式(1)得到規(guī)范化矩陣,由式(2)～式(4)可以計(jì)算出各指標(biāo)的熵權(quán)及加權(quán)規(guī)范矩陣。

標(biāo)準(zhǔn)化矩陣:

熵權(quán):

加權(quán)矩陣:

3)各指標(biāo)與正、負(fù)理想指標(biāo)距離計(jì)算

由式(5)得正負(fù)理想指標(biāo):

由式(6)得各指標(biāo)與正、負(fù)理想指標(biāo)距離如表4所示。

表4 各指標(biāo)與正、負(fù)理想指標(biāo)的距離

4)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的確定

由式(7)得綜合評(píng)價(jià)指數(shù)C=(0.718 2,0.509 9,0.469 0,0.511 2)。

5)結(jié)果分析

①綜合評(píng)價(jià)指數(shù)越大,說(shuō)明該型導(dǎo)彈的生存能力越強(qiáng),反之越弱:即Ⅰ型導(dǎo)彈的生存能力最強(qiáng),Ⅳ型較強(qiáng),Ⅱ型次之,Ⅲ型最弱。

②由各生存能力指標(biāo)的熵權(quán)值還可以分析出以下結(jié)論:對(duì)于導(dǎo)彈本身而言,光電偽裝能力、抗干擾能力以及維修設(shè)備的技術(shù)能力顯得最為重要,在預(yù)警能力和備件供應(yīng)能力上還要加強(qiáng)。這也說(shuō)明在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下,要提高防空導(dǎo)彈在戰(zhàn)斗中的生存能力,在研制設(shè)計(jì)之時(shí),就必須著重考慮防空導(dǎo)彈的偽裝性能、抗擊毀能力和戰(zhàn)場(chǎng)搶修能力。

3 結(jié)論

防空武器的生存能力越來(lái)越受重視,通過(guò)防空武器生存能力指標(biāo)體系的分析,充分利用熵權(quán)獨(dú)立于人的偏好與經(jīng)驗(yàn)之外的特征,采用定量和定性相結(jié)合的方法,有效的保留專家和決策者的意見(jiàn),使得各指標(biāo)的權(quán)重獲得更加切合實(shí)際,為防空導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)和作戰(zhàn)使用提供了一定的依據(jù),具有較高的可行性。

[1] 馬岑睿, 嚴(yán)聰, 周浩. 機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)地空導(dǎo)彈戰(zhàn)場(chǎng)生存能力評(píng)估研究 [J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào), 2007, 27(4): 320-322.

[2] 劉力, 楊建軍, 趙英俊, 等. 防空導(dǎo)彈的生存性分析研究 [J]. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù), 2006(6): 54-58.

[3] 劉帥, 李智, 周立新. 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜性內(nèi)涵分析與研究 [J]. 裝備環(huán)境工程, 2011, 8(4): 25-28.

[4] 臧金林. 防空雷達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力的模糊綜合評(píng)價(jià) [J]. 四川兵工學(xué)報(bào), 2011, 32(3): 47-49.

[5] 李廷杰. 導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的效能及其分析 [M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2000.

[6] 姜濤, 楊明, 王子才. 基于仿真的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)突防概率研究 [J]. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù), 2008(2): 25-29.

[7] 劉天坤, 熊新平, 趙育善. 網(wǎng)絡(luò)化防空導(dǎo)彈體系生存能力的評(píng)估與權(quán)衡 [J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù), 2007, 29(2): 226-229.

[8] 金榮. 基于熵權(quán)多目標(biāo)決策的保障性評(píng)價(jià)方法研究 [J]. 空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2007, 8(3): 56-59.

[9] 岳源超. 決策理論與方法 [M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2013: 155-156, 212-213.

Entropy Weight and TOPSIS Based Air Defense Missile Survivability Evaluation

LIU Hongyin1,2,LI Tifang1,QI Yao1,WANG Yangtian1

(1 Air and Missile Defense College, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China; 2 No.93372 Unit, Jilin Jilin 13200, Chian)

effective evaluation of airdefense missile survival ability, based on analysis on survival ability, an index system of defense missile survivability was proposed, and an evaluation model was founded using entropy theory and TOPSIS method. The calculation results showthat the evaluation method based on entropy weight and TOPSIS capable of evaluating airdefense missile survival ability effectively and the method has certain feasibility.

entropy weight; TOPSIS; air defense missile; survivability; index system

2014-04-29

劉洪引(1991-),男,安徽安慶人,碩士研究生,研究方向:裝備管理與決策。

TJ761.1

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