基于模糊二元對(duì)比決策的聯(lián)合作戰(zhàn)對(duì)艦突擊方案評(píng)估

宋樹(shù)成,劉 剛,毛德軍,韓 晨

(海軍航空大學(xué),山東 煙臺(tái) 264000)

對(duì)艦突擊是海上作戰(zhàn)的主要形式之一,是打擊敵方水面力量的重要形式。對(duì)艦進(jìn)攻作戰(zhàn)方法主要包括水面艦艇對(duì)艦進(jìn)攻作戰(zhàn)方法、潛艇對(duì)艦進(jìn)攻作戰(zhàn)方法、海軍航空兵對(duì)艦進(jìn)攻方法、海軍岸防兵對(duì)艦進(jìn)攻作戰(zhàn)方法、海軍多兵種合同對(duì)艦作戰(zhàn)進(jìn)攻方法、水雷武器對(duì)艦進(jìn)攻作戰(zhàn)方法和海上戰(zhàn)力對(duì)航空母艦編隊(duì)進(jìn)攻作戰(zhàn)方法。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,海上作戰(zhàn)形式和理念發(fā)生了根本性變化,戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)從“平臺(tái)中心戰(zhàn)”向“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變促進(jìn)海上作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)一步演變,使原來(lái)只能對(duì)點(diǎn)目標(biāo)獨(dú)立跟蹤、射擊和防御發(fā)展到能在大區(qū)域進(jìn)行綜合感知、系統(tǒng)控制和聯(lián)合作戰(zhàn)。作戰(zhàn)系統(tǒng)突破了單個(gè)平臺(tái)的局限,將艦艇等海上單平臺(tái)置于衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)、偵察機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)等組成的“大系統(tǒng)”中,以靈活的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成敏捷的系統(tǒng)，以信息的共享實(shí)現(xiàn)信息增值,由互動(dòng)達(dá)到認(rèn)知的共享,將獨(dú)立的海上作戰(zhàn)平臺(tái)變?yōu)樵S多單一的分布式武器系統(tǒng)。

基于此,海上對(duì)艦突擊作戰(zhàn)也由傳統(tǒng)的單一作戰(zhàn)單元,單兵種作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槁?lián)合作戰(zhàn)背景下的聯(lián)合部隊(duì)或相關(guān)聯(lián)的多兵種所采取的軍事行動(dòng),目的是使所有可用能力形成體系以提高整體作戰(zhàn)能力。

在制定海上對(duì)艦突擊方案過(guò)程中,由于受各種因素的影響,一般會(huì)設(shè)計(jì)多種備選方案。在選擇最優(yōu)方案的過(guò)程中,需要對(duì)各方案進(jìn)行綜合評(píng)估。

1 模糊二元對(duì)比決策法模型[5-6]

1.1 算法概述

模糊二元對(duì)比決策法是一種模糊決策方法,該方法對(duì)模糊指標(biāo)的評(píng)價(jià)較為準(zhǔn)確。假設(shè)對(duì)若干個(gè)備選方案依據(jù)幾個(gè)不同的評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估,幾個(gè)評(píng)估指標(biāo)在評(píng)價(jià)過(guò)程中所占權(quán)重是確定的。算法以在某一評(píng)估指標(biāo)下各備選方案與預(yù)先設(shè)定的“理想方案”的接近程度即距離優(yōu)先比為比較基礎(chǔ),將各備選方案兩兩對(duì)比,將對(duì)比的結(jié)果進(jìn)行排序,得出該評(píng)估指標(biāo)下各備選的優(yōu)劣排序,最后，根據(jù)各評(píng)估指標(biāo)所占權(quán)重進(jìn)行方案的最終排序。

1.2 算法描述

設(shè)為對(duì)艦突擊方案集合,則={,,,…,},,,,…,為制定的備選突擊方案,以為“理想方案”,“理想方案”是預(yù)先設(shè)定的理想突擊方案。算法最終依據(jù)各備選方案同該方案的接近程度來(lái)排序。

設(shè)為評(píng)估指標(biāo)集合,={,,,…,},其中,,,,…,是突擊方案的個(gè)評(píng)估指標(biāo),每個(gè)突擊方案可以根據(jù)各個(gè)評(píng)估指標(biāo)量化評(píng)分,各個(gè)評(píng)估指標(biāo)在方案整體評(píng)價(jià)中占不同的權(quán)重。

根據(jù)具體目標(biāo)艦艇的綜合情況、作戰(zhàn)環(huán)境等因素,結(jié)合作戰(zhàn)指揮參謀的評(píng)估,確定各個(gè)突擊方案對(duì)不同評(píng)估指標(biāo)的得分,得分表如表1所示。

表1 各突擊方案對(duì)不同評(píng)估指標(biāo)得分表

其中，表示方案對(duì)評(píng)估指標(biāo)的得分。建立對(duì)艦突擊方案集合中各方案的相似關(guān)系矩陣,以及距離優(yōu)先比,相似關(guān)系矩陣為

矩陣中每一個(gè)元素表示方案集合中的第個(gè)方案和與第個(gè)方案的距離優(yōu)先比,其值按式(1)確定:

(1)

0和0分別表示方案、與理想方案的相似度,本文用兩個(gè)方案的得分差來(lái)表示兩個(gè)方案的相似度,對(duì)任意評(píng)分指標(biāo)有:

(2)

將式(2)代入式(1)中得評(píng)分指標(biāo)集合中任意一個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的距離優(yōu)先比為:

(3)

利用式(3)可建立關(guān)于評(píng)分指標(biāo),,,…,的個(gè)相似關(guān)系矩陣,分別記為,,,…,。

對(duì)于各相似關(guān)系矩陣,分別計(jì)算出個(gè)方案對(duì)于個(gè)評(píng)分指標(biāo)的排序并作為評(píng)價(jià)各方案的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)。以為例,即計(jì)算出以評(píng)分指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn),方案,,,…,的優(yōu)劣順序,具體方法為:先對(duì)相似關(guān)系矩陣中任一行(第行)取最小值：

(4)

再對(duì)取出的這組(個(gè))最小值排序,即為個(gè)突擊方案對(duì)于評(píng)分指標(biāo)的排序。以此類推,即可得出個(gè)突擊方案對(duì)于個(gè)評(píng)分指標(biāo)的排序。根據(jù)各方案對(duì)各評(píng)分指標(biāo)的排序次序,依據(jù)各評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)在方案評(píng)價(jià)中所占的權(quán)重,便可找出與理想方案接近程度的突擊方案的排序,從而得出目標(biāo)的重要性排序。

2 聯(lián)合作戰(zhàn)對(duì)艦突擊方案評(píng)估指標(biāo)

聯(lián)合作戰(zhàn)背景下的對(duì)艦突擊體系組成復(fù)雜,影響突擊成敗的評(píng)估指標(biāo)涉及因素較多,不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)化程度、連通性、控制手段和通信模式及典型速度,還要考慮態(tài)勢(shì)共享和由網(wǎng)絡(luò)提供的信息所制定的決策一致行動(dòng)的效果。主要評(píng)估指標(biāo)包括作戰(zhàn)力量及火力運(yùn)用能力、指揮控制能力、電子對(duì)抗能力、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力以及后勤保障能力等幾項(xiàng)指標(biāo)。

2.1 作戰(zhàn)力量及火力運(yùn)用

作戰(zhàn)力量及火力包括投入作戰(zhàn)的軍兵種、人員、武器裝備等,是作戰(zhàn)的參與主體,投入的作戰(zhàn)力量越多和作戰(zhàn)火力越大,作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)也越大,這一因素直接關(guān)系到作戰(zhàn)成敗。海上聯(lián)合作戰(zhàn)是多軍兵種、多平臺(tái)的聯(lián)合協(xié)同作戰(zhàn),涉及多種作戰(zhàn)兵力、作戰(zhàn)平臺(tái)、作戰(zhàn)系統(tǒng)和作戰(zhàn)資源,以發(fā)揮整體作戰(zhàn)的效能。因此，作戰(zhàn)力量和火力運(yùn)用能力是衡量聯(lián)合作戰(zhàn)背景下對(duì)艦突擊作戰(zhàn)效果的重要指標(biāo)之一。作戰(zhàn)力量及火力運(yùn)用能力跟掌握、協(xié)調(diào)和調(diào)動(dòng)作戰(zhàn)力量及火力的能力和水平有關(guān),包括作戰(zhàn)力量及火力運(yùn)用的規(guī)模、范圍、程度、效率和效能。

2.2 指揮控制能力

任何一項(xiàng)軍事活動(dòng)都離不開(kāi)高效的指揮控制能力,高超的指揮控制能力往往能起到以少勝多、以弱勝?gòu)?qiáng)的效果,是決定戰(zhàn)場(chǎng)走勢(shì)的重要因素之一。聯(lián)合作戰(zhàn)是多軍兵種、多種作戰(zhàn)力量聯(lián)合參與的作戰(zhàn)行動(dòng),因此，指揮控制能力是影響對(duì)艦突擊方案實(shí)施效能的核心因素之一,是衡量作戰(zhàn)方案效能的關(guān)鍵指標(biāo)。聯(lián)合作戰(zhàn)指揮控制能力的決定因素包括聯(lián)合作戰(zhàn)指揮控制的范圍、容量,聯(lián)合作戰(zhàn)指揮控制的水平、聯(lián)合作戰(zhàn)指揮決策的質(zhì)量和正確性、聯(lián)合作戰(zhàn)指揮控制的速度,以及聯(lián)合作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境的能力等。

2.3 電子對(duì)抗能力

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)逐漸演變成信息化戰(zhàn)爭(zhēng)和“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”,使原來(lái)只能對(duì)點(diǎn)目標(biāo)獨(dú)立跟蹤、射擊和防御發(fā)展到能在大區(qū)域進(jìn)行綜合感知、系統(tǒng)控制和聯(lián)合作戰(zhàn)。

因此,電子對(duì)抗已經(jīng)成為現(xiàn)代海戰(zhàn)的重要組成部分,電子對(duì)抗能力是衡量作戰(zhàn)系統(tǒng)效能的關(guān)鍵指標(biāo)之一,其強(qiáng)弱是作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的重要指標(biāo)。電子對(duì)抗能力包括進(jìn)攻性電子對(duì)抗和防御性電子對(duì)抗能力。涉及雷達(dá)對(duì)抗、光電對(duì)抗、通信對(duì)抗、導(dǎo)航對(duì)抗和水聲對(duì)抗等五類?，F(xiàn)代高技術(shù)海戰(zhàn)條件下電子對(duì)抗的特點(diǎn)包括戰(zhàn)場(chǎng)空間的電磁環(huán)境更加復(fù)雜多變,頻譜范圍廣,以及戰(zhàn)場(chǎng)信息復(fù)雜等。衡量綜合電子對(duì)抗能力的指標(biāo)包括電子對(duì)抗的空間范圍、頻域范圍、方式、手段和敏捷性以及抗干擾能力。

2.4 戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力[9]

戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力是作戰(zhàn)的前提條件之一,戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取、處理及應(yīng)用能力是決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要因素,對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的獲取、處理、傳輸、使用將其轉(zhuǎn)換為作戰(zhàn)效果。主要包括作戰(zhàn)空間感知和作戰(zhàn)空間認(rèn)知。作戰(zhàn)空間感知是指基于傳感器的觀察和人工情報(bào)源理解當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),作戰(zhàn)空間認(rèn)知是指通過(guò)數(shù)據(jù)融合或模擬等手段分析理解當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。作戰(zhàn)空間感知能力是作戰(zhàn)能力的重要指標(biāo)。聯(lián)合作戰(zhàn)背景下,作戰(zhàn)系統(tǒng)更加復(fù)雜,對(duì)信息質(zhì)量要求更高,因此，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力尤為重要。

2.5 后勤保障能力[10]

后勤保障是戰(zhàn)爭(zhēng)的重要組成部分,聯(lián)合作戰(zhàn)背景下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)比拼的除了軍事實(shí)力以外,對(duì)綜合國(guó)力、后勤保障、物資運(yùn)輸?shù)囊笤絹?lái)越高。后勤保障能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系著作戰(zhàn)能力的發(fā)揮和戰(zhàn)力的可持續(xù)性。現(xiàn)代海上聯(lián)合作戰(zhàn)保障種類多、范圍廣,十分復(fù)雜,既有航行保障、作戰(zhàn)保障,又有裝備保障、油料飲食保障。要求做到精確保障、可視化保障、可持續(xù)保障。因此,后勤保障能力是衡量對(duì)艦突擊方案的重要指標(biāo)之一。

3 算例分析

在一次對(duì)艦突擊前,作戰(zhàn)指揮參謀制定了4個(gè)突擊方案,則方案集合={,,,}={方案1,方案2,方案3,方案4},是理想方案。

評(píng)分指標(biāo)集合={,,,,}={作戰(zhàn)力量及火力運(yùn)用能力,指揮控制能力,電子對(duì)抗能力,戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力,后勤保障能力},評(píng)分指標(biāo)視情況可進(jìn)行多層次量化,且在評(píng)價(jià)過(guò)程中可根據(jù)具體作戰(zhàn)情況選擇5個(gè)評(píng)估指標(biāo)所占的比重。假設(shè)制定的4個(gè)方案對(duì)5個(gè)不同比評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的得分如表2所示。

表2 各備選方案對(duì)不同評(píng)估指標(biāo)得分表

根據(jù)表2和式(3),計(jì)算出相似關(guān)系矩陣如下:

根據(jù)式(4)對(duì)4個(gè)方案按照5個(gè)評(píng)估指標(biāo)分別進(jìn)行排序。

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)實(shí)際情況對(duì)各評(píng)估指標(biāo)賦予合理的權(quán)重,這里設(shè)為權(quán)重,5個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重值分別為:=03,=02,=02,=02,=01。

將各備選方案對(duì)各評(píng)分指標(biāo)所得排序的名次與各評(píng)分指標(biāo)權(quán)重相乘,計(jì)算出各備選方案取得的總分,得分情況如表3,備選得分總得分越小,說(shuō)明與“理想方案”越接近,整體更優(yōu),總得分越大說(shuō)明與“理想方案”的差距越大,比較而言更差一些,通過(guò)比較可以確定4個(gè)備選方案中的最優(yōu)方案。

表3 各突擊方案總得分表

從表3可以得出，方案3得分最小,也就是說(shuō),該方案最接近“理想方案”,是此次對(duì)艦突擊的最優(yōu)方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

模糊二元對(duì)比決策法模型簡(jiǎn)單實(shí)用,從本文的計(jì)算過(guò)程可見(jiàn),該方法可操作性強(qiáng),可作為一種對(duì)艦突擊方案的決策方法。該方法的實(shí)施過(guò)程中,需要主要關(guān)鍵兩點(diǎn)：一是各備選方案對(duì)各個(gè)評(píng)分指標(biāo)的打分,打分是根據(jù)作戰(zhàn)實(shí)際情況做到客觀謹(jǐn)慎,力求真實(shí)反映各備選方案與理想方案的差距;二是在確定各評(píng)分指標(biāo)所占權(quán)重時(shí)要科學(xué),能反映各指標(biāo)在方案總體評(píng)估中的重要程度。做好以上兩點(diǎn)的情況下,模糊二元對(duì)比決策法可為對(duì)艦突擊方案制定提供科學(xué)高效的選擇方法,對(duì)提高對(duì)艦突擊效能具有較高的實(shí)用價(jià)值。