聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)應用綜合評估*

古小明　劉　森　吳倩倩　何　苗

(1.陸軍軍官學院戰(zhàn)術教研室　合肥　230031)(2.陸軍軍官學院訓練部　合肥　230031)(3.解放軍理工大學指揮信息系統(tǒng)學院　南京　210014)(4.65657部隊　赤峰　024053)

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聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)應用綜合評估*

古小明1劉森2吳倩倩3何苗4

(1.陸軍軍官學院戰(zhàn)術教研室合肥230031)(2.陸軍軍官學院訓練部合肥230031)(3.解放軍理工大學指揮信息系統(tǒng)學院南京210014)(4.65657部隊赤峰024053)

摘要著眼信息化條件下火力打擊的發(fā)展趨勢，針對聯(lián)合火力戰(zhàn)斗的特點，依據(jù)網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的應用要求，建立相應的模型并進行求解，得出最后訓練改進建議。

關鍵詞聯(lián)合火力戰(zhàn)斗; 網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng); 應用評估

Class NumberE837

1引言

聯(lián)合火力戰(zhàn)斗是在聯(lián)合作戰(zhàn)背景下相對獨立完整的火力戰(zhàn)斗樣式，它的指揮決策層次較高，往往是戰(zhàn)略決策、戰(zhàn)役籌劃、戰(zhàn)術實施，并選用諸軍兵種中核心火力遂行打擊任務，這種“高決策、小行動、大目的”的特點就決定了聯(lián)合火力戰(zhàn)斗平時演習或訓練中不可能經(jīng)常進行，而網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)即可以解決平時多個軍兵種的聯(lián)合訓練，又可以不用運用實際火力裝備[1]。而確定指標權重有代表性的方法有很多，在這里選用網(wǎng)絡分析法能夠解決聯(lián)合火力戰(zhàn)斗中參戰(zhàn)諸多火力單元聯(lián)合對抗訓練的問題。網(wǎng)絡分析法是一個解決多準則問題的新工具，是1996年由美國匹茲堡大學T.L.Satty提出的一種在層次分析法的基礎上延伸的一種多目標、多準則的決策分析方法，它的前身是反饋的層次分析法[2]。

2聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)應用的模型建立及求解

2.1指標體系確定

聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)是為組織聯(lián)合火力戰(zhàn)斗指揮員實施網(wǎng)上對抗訓練而開發(fā)的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)是為適應聯(lián)合火力戰(zhàn)斗體系中信息化程度，提高指揮員指揮、謀略水平而開發(fā)的訓練平臺[3]。它通過提供逼真戰(zhàn)場態(tài)勢、模擬的指揮控制流程、準確的行動效果、匹配的指揮權限等，構建近似實戰(zhàn)的訓練環(huán)境以供火力指揮員對抗訓練。根據(jù)目前聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的現(xiàn)狀、發(fā)展方向以及一些現(xiàn)有成果，影響聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)效能的通常是可用性、人機交互能力、可信性三個指標。進一步地，還可以列出更加明確的相關要素。這些要素組成了聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)效能評估體系，體系包括:1)系統(tǒng)效能p1；2)可用性p2；3) 人機交互能力p3；4)可信性p4；5)對抗內容完備性p5；6)對抗控制實時性p6；7)對抗裁決科學性p7:8) 界面友好性p8；9) 界面一致性p9；10)響應時間p10；11)戰(zhàn)場態(tài)勢逼真性p11；12)指控流程相似性p12；13) 行動效果準確性p13；14)指揮權限匹配性p14；15)席位設置合理性p15。

2.2建立ISM模型

ISM模型屬于靜態(tài)的定性模型，它的基本理論是圖論的重構理論，通過一些基本假設和圖、矩陣的有關運算[4]，可以得到可達矩陣，然后通過人機結合，分解可達矩陣，使復雜的系統(tǒng)分解成多級遞階結構形式，根據(jù)聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的各項指標要素，由ISM最基本假設:所涉及到的關系都是二元關系，都可以用節(jié)點和箭線表示。若要素節(jié)點pi對pj有影響，則畫出由pi指向pj的箭線，這樣就可以將評估體系各要素之間的關系用有向圖表示，進而由有向圖構造出各評估指標之間相互關系的鄰接矩陣。所謂鄰接矩陣的定義為:鄰接矩陣A=[aij]，當要素節(jié)點pi對pj有影響時，aij=1；當要素節(jié)點pi對pj沒有影響時，aij=0。有向圖與鄰接矩陣之間是一一對應的關系，由有向圖可以得出唯一的鄰接矩陣，反之，由鄰接矩陣也可以畫出唯一的有向圖。

經(jīng)分析得出聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)應用綜合評估體系的鄰接矩陣為

利用Matlab編程:

A=鄰接矩陣

n=size(A,1)；

p=A；

for i=2:n

P=P+a^i；

end

P(P～=0)=1

求出其可達矩陣P為

在可達矩陣中對系統(tǒng)的每個單元pi可以定義兩個集合:將它的可達單元組成的集合定義為pi的可達集R(pi)。它是由可達矩陣中對應于pi的行中所有元素為1的列所對應的單元組成；同理，將到達pi的單元所組成的集合定義為pi的前因集A(pi)。它是由對應pi列中所有元素為1的列所對應的的單元組成。

在一個多級結構的最上級單元，沒有更高的的級可達，所以它的可達集只能包括它本身和與它同級的強連接單元。這個最上級單元的先行集，則包括它本身，可以到達它的下級單元，以及與它同級的強連接單元。這樣可以求得最上級單元:

R(pi)=R(pi)∩A(pi)

得出最上級單元后，把它們暫時去掉，再用同樣的方法便可求得次一級諸單元，這樣繼續(xù)下去，便可一級級地把各單元劃分出來。

由此，可得出聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)應用綜合評估體系為如圖1三級結構模型。

2.3ISM模型求解

層次分析法是一種實用的多準則決策方法，其主要思想是根據(jù)考察對象的性質把要求達到的目標分解多個組成因素，并根據(jù)因素間的隸屬關系，將其層次化，組成一個層次結構模型，隨后依層次進行分析，最后獲得最低層因素對于最高層因素的重要性權值。[5]采用90/9～98/9標度，90/9～98/9標度無論在一致性、權重擬合性還是在一致性容量上都好過常用的1～9判斷標度。標度值見表1。

圖1　評估指標體系

判斷尺度定義90對上級p準則而言,pi和pj同等重要9(2/9)對上級p準則而言,pi比pj稍微重要9(4/9)對上級p準則而言,pi比pj明顯重要9(6/9)對上級p準則而言,pi比pj重要得多9(8/9)對上級p準則而言,pi比pj絕對重要9(K/9-1/9)通式

利用Matlab計算工具，輸入相關數(shù)據(jù)，可以得出各影響因素相對上一級準則的重要程度排序。

以指標P2、P3、P4相對準則P1為例，參照平均隨機一致性指標。

表2　平均隨機一致性指標

計算結果如表3。

表3　 一級指標相對重要程度比較

λmax=3，顯然該矩陣是一致的。

分別求出各二級指標相對次準則的權重向量以及一致性檢驗結果:

W(1)=(0.1892，0.2217，0.5888)，λmax(1)=3.0895，C.R.(1)=0.0895

W(2)=(0.1724，0.4965，0.3307)，λmax(2)=3.0066，C.R.(2)=0.0059

W(3)=(0.2407，0.1477，03027，0.1885，0.1157)，λmax(3)=3，C.R.(3)=0

經(jīng)檢驗，各判斷矩陣均滿足一致性檢驗要求。

進一步地，可以求出各二級指標相對準則P1的權重向量:

w=(0.0608，0.0709，0.1892，0.0269，0.0776，0.0517，0.1261，0.0773，0.1586，0.0987，0.0606)

3聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)應用改進的ANP及建議

3.1改進的ANP

Super Decision軟件是基于ANP理論，將ANP計算方法程序化，用于ANP計算的工具。為ANP的推廣奠定了基礎。[6]本文首先在Super Decision中構建系統(tǒng)評估指標網(wǎng)絡結構如圖2所示。

圖2　評估指標網(wǎng)絡結構

建立網(wǎng)絡結構之后，分別以三個指標集為準則對三個評估指標集進行兩兩比較，計算得出三個評估指標集的權矩陣如圖3所示。

圖3　指標集權矩陣

進一步地，對各評估指標進行兩兩比較，考慮到輸入數(shù)據(jù)量比較龐大，在此，僅以可用性為準則，以行動效果準確性為次準則，對對抗內容完備性、對抗控制實時性、對抗裁決科學性進行相對重要性比較為例，其判斷數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4　相對重要性數(shù)據(jù)錄入界面

最后，可以利用Super Decision的強大計算功能，分別得出評估指標的未加權超矩陣 、加權超矩陣和極限加權超矩陣，如圖5～圖7所示。極限加權超矩陣反映了評估指標的相對重要程度，即各指標的相對權重。

圖5　評估指標未加權超矩陣

圖6　評估指標加權超矩陣

圖7　評估指標極限加權超矩陣

3.2ANP結果分析

將ANP與AHP的計算結果進行對比分析如表4所示。

表4　ANP、AHP計算結果對照

4結語

從對比結果來看，在假設各指標相互獨立的前提下與考慮各指標相互影響的前提下，各指標集內部的指標排序結果保持一致，但所有指標相對系統(tǒng)效能的指標排序結果則發(fā)生了變化。在假設各指標相互獨立的前提下，評估指標排序前五位的是:對抗裁決科學性、行動效果準確性、戰(zhàn)場態(tài)勢逼真性、指揮權限匹配性、界面一致性。在考慮各指標相互影響的前提下，評估指標排序前五位的是:行動效果準確性、戰(zhàn)場態(tài)勢逼真性、對抗裁決科學性、對抗控制實時性、界面一致性。這主要是由于，一般認為，對抗裁決的科學性是影響聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的最主要因素，而忽視了聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)開發(fā)的最主要目的是給聯(lián)合火力戰(zhàn)斗對抗提供一個具備逼真的戰(zhàn)場環(huán)境、模擬的指揮控制流程、準確的行動效果、匹配的指揮權限的實戰(zhàn)化水平高、可控性強、效費比高的實踐平臺。傳統(tǒng)火力打擊中，出情況與設置對抗態(tài)勢是導演最重要的工作，受訓者最重要的工作是對情況進行分析判斷，并定下合理的戰(zhàn)斗決心，而這種聯(lián)合火力打擊對抗系統(tǒng)最初的應用領域也是對火力聯(lián)合打擊后的結果進行計算和裁決，未來能夠使聯(lián)合火力戰(zhàn)斗對抗系統(tǒng)能夠達到傳統(tǒng)對抗訓練所不能實現(xiàn)的功能，能夠和作戰(zhàn)一樣進行火力模擬對抗，提前評估出各軍兵種火力融合后所產(chǎn)生的效能，對各種作戰(zhàn)樣式進行真實的、完整的火力聯(lián)合模擬。因此，抓住了行動效果模擬這一點，就抓住了關鍵，抓住了核心，這也是聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的關鍵。因此在考慮指標間相互影響的前提下，行動效果準確性和戰(zhàn)場態(tài)勢逼真性將主要影響聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的效能。因此在對聯(lián)合火力戰(zhàn)斗體系進行系統(tǒng)效能評估時應該有所側重，在對系統(tǒng)進行進一步完善時，也應該找準著力點。這對于聯(lián)合火力戰(zhàn)斗網(wǎng)上對抗訓練系統(tǒng)的進一步發(fā)展和完善都具有一定的參考價值。

參 考 文 獻

[1] 周洪軍.聯(lián)合火力戰(zhàn)斗—戰(zhàn)術層次的戰(zhàn)略影響[J].解放軍報，2010(9):10.

[2] 王蓮芬.網(wǎng)絡分析法(ANP)的理論與算法[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2008(3):103-106.

[3] 胡孝民.聯(lián)合火力戰(zhàn)理論研究[M].北京:國防大學出版社，2004.

[4] 譚躍進.系統(tǒng)工程原理[M].北京:科學出版社,2010.

[5] 段紹展.層次分析法在電子武器效能評估中的應用[J].電子信息對抗技術，2009(1):34-36.

[6] 胡琦.基于ANP和Super Decision的通信鏈路威脅評估排序[J].海軍航空工程學院學報，2009(2):15-17.

[7] 王志英，韓款.ANP在價值分析評估中的應用[J].價值工程，2007(2):36-38.

[8] 陳建華.戰(zhàn)術級軍事行動戰(zhàn)術仿真模型[J].仿真度研究系統(tǒng)仿真學報，2008(10):28-30.

[9] 張翱.人機界面設計研究[D].上海:上海交通大學，2006:134-135.

[10] 劉非軍.陸軍Agent通信機制模型研究[J].火力與指揮控制,2010(S1):60-64.

Application Comprehensive Evaluation of Joint Firepower Fighting Net Confrontation Trains System

GU Xiaoming1LIU Sen2WU Qianqian3HE Miao4

(1. Tactical Teaching and Research Section, Army Officer Academy of PLA, Hefei230031)(2. Train Department, Army Officer Academy of PLA, Hefei230031)(3. Command Information Systematic Academy, PLA University of Science and Technology, Nanjing210014)(4. No. 65657 Troops of PLA, Chifeng024053)

AbstractAiming at firepower hit developing tendency under the condition of informationization, according to the characteristic of joint firepower fighting, based on net confrontation trains system application requirement, corresponding model is established and selved, train improvement suggestion is gotten finally.

Key Wordsjoin firepower fighting, net confrontation trains system, application evaluation

* 收稿日期：2015年11月8日,修回日期：2015年12月28日

作者簡介：古小明，男，碩士研究生，講師，研究方向：戰(zhàn)術理論。 劉森，男，博士研究生，講師，研究方向：戰(zhàn)術理論。 吳倩倩，女，助教，研究方向：指揮控制與裝備理論。何苗，男，助理工程師，研究方向：裝備運用。

中圖分類號E837

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.026