基于語言信息集結(jié)算子的導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力評(píng)估

周立堯,劉小方,馬 鵬,劉漢增,馮 晨

(1.火箭軍工程大學(xué),陜西 西安 710025； 2.中國人民解放軍96766部隊(duì),河南 信陽 464000)

隨著信息化作戰(zhàn)樣式的不斷推進(jìn),軍隊(duì)建設(shè)模式和運(yùn)用方式發(fā)生了深刻變化,導(dǎo)彈部隊(duì)的作戰(zhàn)力量正在向精干化、一體化、小型化、模塊化的方向發(fā)展。導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元是指以發(fā)射單元為核心,集成融合“偵、籌、抗、?！钡茸鲬?zhàn)要素,具備獨(dú)立遂行作戰(zhàn)任務(wù)能力的最基本作戰(zhàn)單位。在信息化條件下,指揮能力作為部隊(duì)“能打仗、打勝仗”的核心能力,在判斷部隊(duì)完成作戰(zhàn)任務(wù)方面有著重要的參考依據(jù)。目前,大部分學(xué)者對(duì)于導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮能力的研究,多為理論方面和提高自身能力方面[1-5],而對(duì)于評(píng)估指揮能力方面[6-8]研究較少,在導(dǎo)彈部隊(duì)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)中實(shí)用性不夠高。

由于各種目標(biāo)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性以及人們思維的模糊性,使人們?cè)趯?duì)指揮過程中的各種能力諸如指令傳輸能力、輔助決策能力等屬性進(jìn)行評(píng)估時(shí),一般喜歡直接用“良好”、“一般”等模糊語言形式給出[9]。如何充分利用模糊語言所包含的信息,在戰(zhàn)場(chǎng)上對(duì)各不同作戰(zhàn)單元指揮能力做出快速準(zhǔn)確地評(píng)估,是實(shí)際決策中需解決的問題。

決策者在進(jìn)行指揮能力評(píng)估時(shí)，一般需要適當(dāng)?shù)恼Z言評(píng)估標(biāo)度,本文提出了一種語言信息集結(jié)基于算子的評(píng)估方法。拓展的加權(quán)算術(shù)平均(EWAA)算子和語言的混合集結(jié)(LHA)算子是針對(duì)客觀事物的復(fù)雜性和人類思維的模糊性提出的,用來解決方案中以語言形式給出的多屬性決策問題[10]。使用語言形式給出屬性值在實(shí)際應(yīng)用過程中有著便于操作的優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的適用范圍。本文以某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)集成后的作戰(zhàn)單元作為研究對(duì)象,建立了作戰(zhàn)單元指揮能力的指標(biāo)體系,采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重,最后，應(yīng)用語言信息集結(jié)模型對(duì)不同作戰(zhàn)單元指揮能力進(jìn)行評(píng)估和排序,為導(dǎo)彈部隊(duì)完成作戰(zhàn)任務(wù)的決策提供參考依據(jù),具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

1 導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力指標(biāo)構(gòu)建

1.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建過程

指揮能力是指揮員及其指揮機(jī)關(guān)在指揮活動(dòng)中發(fā)揮主觀能動(dòng)性和運(yùn)用客觀條件的能力[11]。在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力通常是由導(dǎo)彈指揮人員對(duì)可能影響作戰(zhàn)的各個(gè)方面進(jìn)行全面分析的能力。因此,在明確導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上,首先應(yīng)當(dāng)對(duì)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮活動(dòng)進(jìn)行分析。其中，包括：指揮任務(wù)分析,即在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)過程中的各項(xiàng)指揮內(nèi)容和要求等;指揮結(jié)構(gòu)分析,即作戰(zhàn)任務(wù)中指揮決策機(jī)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成和隸屬關(guān)系等;指揮功能分析,即各指揮機(jī)關(guān)職能的發(fā)揮效果等。

通過分解導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮活動(dòng),全面分析導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮能力的影響因素,建立初始指標(biāo)體系。然后，根據(jù)指標(biāo)的相對(duì)重要性對(duì)指標(biāo)體系中的指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化、篩選。在經(jīng)過上述的過程之后,可得到確定的指標(biāo)體系,之后，經(jīng)過檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)，再對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,如圖1所示。

圖1 導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮能力指標(biāo)體系構(gòu)建過程

1.2 導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮能力指標(biāo)體系

根據(jù)指標(biāo)體系的構(gòu)建過程,通過分析導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的指揮要求將導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力評(píng)估分為三個(gè)方面:指揮效率、指揮協(xié)調(diào)能力和態(tài)勢(shì)分析能力。指揮效率是指揮過程中在一定時(shí)間內(nèi)完成的指揮任務(wù)工作量,反映指揮的速度,其中，包括指令決策能力、指令傳輸能力和戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)換能力。指揮協(xié)調(diào)能力是指揮員處理和協(xié)調(diào)工作的能力,反映指揮員的主觀能動(dòng)性,其中，包括輔助決策能力、作戰(zhàn)管理能力和武器控制能力。態(tài)勢(shì)分析能力是指揮員實(shí)時(shí)分析敵我雙方戰(zhàn)斗狀態(tài)的能力,能夠?yàn)闆Q策提供參考,其中，包括威脅分析能力、效果評(píng)估能力和預(yù)測(cè)比較能力。

本文通過上述分析,建立了目標(biāo)層、要素層、指標(biāo)層3個(gè)層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力指標(biāo)體系

2 基于語言信息集結(jié)算子的評(píng)估模型

由于客觀事物的復(fù)雜性及人類思維的模糊性,特別是部隊(duì)在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),由于時(shí)間的緊迫性,無法直接將指標(biāo)定量給出,在進(jìn)行評(píng)估時(shí),指揮決策人員一般喜歡直接用“優(yōu)”、“良”或“差”等語言形式給出。因此,可事先設(shè)定語言評(píng)估標(biāo)度S={sa|a=-L,…,L},其中，S中的標(biāo)度語言一般為奇數(shù),如語言評(píng)估標(biāo)度可取

S={s-1,s0,s1}={低,中,高}

首先定義語言評(píng)估標(biāo)度的運(yùn)算規(guī)則[12]。

定義1:設(shè)sa,sb∈S,c∈[0,1],則

1)sa?sb=sa+b;

2)sa?sb=sb?sa;

3)csa=sca。

2.1 EWAA算子

2.2 LHA算子

2.3 基于語言信息集結(jié)算子的評(píng)估步驟

1)確定評(píng)估矩陣

2)計(jì)算綜合屬性評(píng)估值

(1)

3)計(jì)算群體綜合屬性評(píng)估值

(2)

4)進(jìn)行排序和擇優(yōu)

利用zi(λ,f)對(duì)不同評(píng)估對(duì)象xi進(jìn)行排序和擇優(yōu)。

3 實(shí)例分析

本文選取指揮能力最好的作戰(zhàn)單元完成某次作戰(zhàn)任務(wù),對(duì)某導(dǎo)彈部隊(duì)4個(gè)作戰(zhàn)單元的指揮能力進(jìn)行評(píng)估并排序。

3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

本文以U1指標(biāo)為例,采用層次分析法,確定二級(jí)指標(biāo)權(quán)重。

1)構(gòu)建判斷矩陣,計(jì)算權(quán)重向量

首先，根據(jù)指標(biāo)U11,U12,U13對(duì)U1的重要性,將U1層兩兩比較,構(gòu)造判斷矩陣如表1所示。

表1 判斷矩陣和權(quán)重向量

則U1層權(quán)重向量v1=(0.540,0.297,0.163)。

2)一致性檢驗(yàn)

計(jì)算判斷矩陣的特征根

(1.624,0.894,0.492)T，

該判斷矩陣為3階矩陣,查表可得其平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=0.58。

因此，判斷矩陣完全滿足一致性檢驗(yàn)要求,故U1層權(quán)重v1=(0.540,0.297,0.163)符合要求。

按照同樣的計(jì)算方法,可以計(jì)算出二級(jí)指標(biāo)權(quán)重:

v2=(0.493,0.311,0.196)，

v3=(0.425,0.316,0.259)。

同理可得一級(jí)指標(biāo)權(quán)重

v=(0.332,0.436,0.232)。

3)層次總權(quán)重的計(jì)算

利用公式wij=vi×vij計(jì)算各二級(jí)指標(biāo)的總權(quán)重:

w11=v1×v11=0.332×0.540=0.179，

w12=v1×v12=0.332×0.297=0.099。

同理可計(jì)算出w13～w33的值,結(jié)果見表2。

表2 指標(biāo)權(quán)重結(jié)果

因此,層次總權(quán)重w=(0.179,0.099,0.054,0.215,0.136,0.085,0.099,0.073,0.060)。

3.2 確定評(píng)估矩陣

為評(píng)估排序4個(gè)導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元指揮能力,現(xiàn)有3位專家dk(k=1,2,3),專家權(quán)重λ=(0.34,0.33,0.33),對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判,其中，語言評(píng)估標(biāo)度集合S={s-2,s-1,s0,s1,s2}={很差,較差,一般,良好,優(yōu)秀}。其評(píng)估矩陣如表3～5所示。

表3 專家d1評(píng)判決策矩陣

表4 專家d2評(píng)判決策矩陣

表5 專家d3評(píng)判決策矩陣

3.3 計(jì)算綜合屬性評(píng)估值

根據(jù)式(1)可得綜合屬性評(píng)估值

s1?0.0560×s1=s1.223

類似地,可得

3.4 計(jì)算群體屬性評(píng)估值

為減少專家評(píng)判過程中主觀因素的影響,對(duì)同一指標(biāo)不同專家所得的綜合屬性評(píng)估值的離散程度,可設(shè)最大屬性評(píng)估值和最小屬性評(píng)估值的位置向量f=(0.275,0.450,0.275),并利用LHA算子計(jì)算專家群體屬性評(píng)估值。

最后，根據(jù)式(2)可得不同作戰(zhàn)單元對(duì)象的群體屬性評(píng)估值z(mì)i(λ,f)。

z1(λ,f)=0.275×s1.247+0.450×s1.130+0.275×s1.122=s1.160

z2(λ,f)=0.275×s1.482+0.450×s1.050+0.275×s0.838=s1.111

z3(λ,f)=0.275×s0.661+0.450×s0.547+0.275×s0.469=s0.557

z4(λ,f)=0.275×s1.024+0.450×s0.889+0.275×s0.721=s0.880。

3.5 排序與分析

綜上所述可以得出:作戰(zhàn)單元x1,x2指揮能力較好,作戰(zhàn)單元x3,x4指揮能力一般。通過計(jì)算可以得出:x1?x2?x4?x3,與實(shí)際情況相符。其中，作戰(zhàn)單元x1的指揮能力最好,因此，應(yīng)選作戰(zhàn)單元x1完成本次作戰(zhàn)任務(wù)。

4 結(jié)束語

本文提出了基于語言信息集結(jié)算子的導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力評(píng)估方法,構(gòu)建了導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力指標(biāo)體系,采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重,針對(duì)評(píng)估指標(biāo)定性描述的實(shí)際情況,采用基于語言信息集結(jié)算子的評(píng)估方法進(jìn)行評(píng)估,得到以下主要結(jié)論:

1)針對(duì)指標(biāo)需要語言標(biāo)度的特點(diǎn),可以采用語言信息集結(jié)算子進(jìn)行評(píng)估,該方法能夠有效避免因不確定數(shù)據(jù)導(dǎo)致主觀評(píng)判的困難。

2)該方法與傳統(tǒng)的模糊綜合評(píng)價(jià)法和層次分析法相比,能夠考慮不同專家在評(píng)判過程中的權(quán)重,并針對(duì)不同專家評(píng)判結(jié)果的離散程度引入位置向量,從而減少專家評(píng)判過程中主觀因素的影響。

3)該方法計(jì)算簡(jiǎn)單,能夠針對(duì)作戰(zhàn)實(shí)際,快速有效地對(duì)導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元指揮能力進(jìn)行評(píng)估,并能夠根據(jù)不同作戰(zhàn)單元的實(shí)際情況進(jìn)行指揮能力大小排序,為指揮決策人員做出參考,具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

4)該方法對(duì)于多個(gè)決策目標(biāo)的能力排序效果較好,但對(duì)單個(gè)目標(biāo)的能力評(píng)估還不夠準(zhǔn)確。因此,還需要與其他方法進(jìn)行綜合運(yùn)用,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)目標(biāo)能力的準(zhǔn)確評(píng)估。