王龍濤　姜　寧

(海軍大連艦艇學(xué)院　大連　116018)

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基于改進層次分析法的艦載有源干擾目標(biāo)選擇評估研究*

王龍濤姜寧

(海軍大連艦艇學(xué)院大連116018)

摘要艦載有源干擾目標(biāo)選擇評估是一個多層次、多目標(biāo)的評價過程,可用層次分析法對非定量的目標(biāo)選擇排序問題進行定量分析,為了滿足一致性檢驗要求,通常憑借估計來調(diào)整判斷矩陣使之滿足一致性要求,這樣具有一定的盲目性。在對影響艦載有源干擾目標(biāo)價值因素深入分析的基礎(chǔ)上,建立目標(biāo)價值評估指標(biāo)體系,通過最優(yōu)傳遞矩陣,對層次分析法進行改進,使之自然滿足一致性要求,直接求出權(quán)重值。效能評價實例驗證了基于最優(yōu)傳遞矩陣的層次分析法的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞艦載有源干擾; 目標(biāo)選擇; 改進層次分析法; 最優(yōu)傳遞矩陣

Evaluation Research of Target Compositor of Ship-born Active Electronic Jamming Based on Advanced AHP

WANG LongtaoJIANG Ning

(Dalian Naval Academy, Dalian116018)

AbstractThe effectiveness evaluation of target compositor of the ship-born active electronic jamming is a multi objective evaluation process. It can be quantitatively analyzed by using Analytical Hierarchy Process(AHP), then the checking up of consistency is necessary in AHP. In actual evalution, it awalys adjusts the estimate matrix by rough measure to satisfy the demend of consistency. So it is of blindness. The factor affecting the target value is analysed and the target value evaluating index system is built, using the concept of matrix transfer optimization to advance the AHP, making it satisfy the demend of consistency and have the value of power automatically. The instances of effectiveness evaluation testify the feasibility and validity of the advanced AHP.

Key Wordsship-born active electronic jamming, compositor of the target, advanced AHP, matrix transfer optimization

Class NumberTN976

1引言

隨著武器裝備信息化程度的不斷提高,戰(zhàn)爭活動對電磁波的依賴性越來越大,電磁資源已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力的倍增器。信息化條件下的現(xiàn)代海戰(zhàn),敵我雙方為了取得制勝權(quán),將大量使用無線電通信、導(dǎo)航、制導(dǎo)、雷達、光電、敵我識別等各種軍用和民用電子設(shè)備,使得海戰(zhàn)場中的電磁信號密集、復(fù)雜。

艦載雷達有源干擾是用電子設(shè)備產(chǎn)生射頻信號擾亂或阻斷敵方雷達對目標(biāo)的探測和跟蹤,可進行支援干擾和艦艇自衛(wèi)干擾,由于艦載有源干擾資源的有限性,不可能對所有可干擾目標(biāo)都進行有源干擾。因此,如何在確定有源干擾作戰(zhàn)樣式時確定目標(biāo)的優(yōu)先攻擊等級和攻擊順序,最終形成有源干擾目標(biāo)清單,成為有源干擾的首要任務(wù)。艦載有源干擾目標(biāo)選擇是對電子對抗有源干擾作戰(zhàn)領(lǐng)域目標(biāo)的綜合分析和評估,目的是向艦載電子對抗指揮員提供客觀、可靠的有源干擾目標(biāo)攻擊順序建議,以方便指揮員優(yōu)化兵力、兵器的部署,實施重點攻擊,達成作戰(zhàn)企圖。

2影響被選擇目標(biāo)價值的因素分析

艦載有源干擾選擇干擾對象時,由于干擾資源的有限性,要根據(jù)被干擾目標(biāo)價值的高低選擇優(yōu)先干擾對象。因此,目標(biāo)價值的影響因素是進行評估指標(biāo)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)和前提,是評估艦載有源干擾目標(biāo)先后順序的準(zhǔn)則和依據(jù)。信息化海戰(zhàn)中,影響艦載有源干擾目標(biāo)價值的因素很多,具體概括起來,可從目標(biāo)自身作戰(zhàn)能力、有源干擾綜合能力、海戰(zhàn)場環(huán)境的影響三個方面進行描述。

2.1目標(biāo)自身作戰(zhàn)能力

主要包括目標(biāo)的指揮控制能力、支援?dāng)撤阶鲬?zhàn)的能力和對我作戰(zhàn)兵力的威脅。

1) 目標(biāo)的指揮控制能力:評價被干擾目標(biāo)在敵方指控系統(tǒng)中的地位以及作戰(zhàn)作用。

2) 支援?dāng)撤阶鲬?zhàn)的能力:評價被干擾目標(biāo)在被我方有源干擾成功的情況下對敵作戰(zhàn)能力的影響程度。

3) 對我作戰(zhàn)兵力的威脅:評價被干擾目標(biāo)未被干擾時對我方作戰(zhàn)效能的影響。

2.2有源干擾綜合能力

主要包括對目標(biāo)偵察能力、情報分析處理能力和有源干擾能力。

1) 對目標(biāo)偵察能力:評價綜合運用電子偵察裝備搜索、發(fā)現(xiàn)、識別、告警信號的能力,是對目標(biāo)進行有源干擾的前提。

2) 情報分析處理能力:評價對截獲的信號進行分析處理能力,在正確的情報分析處理基礎(chǔ)上,才能選擇合適的干擾樣式以及干擾時機。

3) 有源干擾能力:評價進行有源干擾的能力,主要從干擾功率、方向?qū)?zhǔn)、干擾時間等方面描述,是干擾、壓制敵電子設(shè)備的保證。

2.3海戰(zhàn)場環(huán)境的影響

主要包括海戰(zhàn)場地理環(huán)境、海戰(zhàn)場電磁環(huán)境和海戰(zhàn)場氣象環(huán)境的影響。

1) 海戰(zhàn)場地理環(huán)境的影響:評價島嶼等地理環(huán)境對我有源干擾使用方位以及電磁波傳播的影響。

2) 海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的影響:評價電磁環(huán)境復(fù)雜性對我干擾目標(biāo)選擇的影響。

3) 海戰(zhàn)場氣象環(huán)境的影響:評價天氣、溫度和濕度等對電磁波傳播的影響。

3評估模型的建立

有源干擾選擇目標(biāo)價值評估的指標(biāo)取決于目標(biāo)價值的影響因素,因此,有源干擾干擾目標(biāo)選擇的指標(biāo)體系可分解為目標(biāo)自身作戰(zhàn)能力、有源干擾綜合能力和海戰(zhàn)場環(huán)境的影響三個一級指標(biāo)及目標(biāo)的指揮控制能力、支援?dāng)撤阶鲬?zhàn)的能力、對我作戰(zhàn)兵力的威脅、對目標(biāo)偵察能力、情報分析處理能力、有源干擾能力、海戰(zhàn)場地理環(huán)境的影響、海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的影響、海戰(zhàn)場氣象環(huán)境的影響九個二級指標(biāo),如圖1所示。

圖1　艦載有源干擾目標(biāo)選擇指標(biāo)體系

4最優(yōu)傳遞矩陣

設(shè)實數(shù)矩陣A=[aij]、B=[bij]、C=[cij],A,B,C∈Rn×n;

定義1:若aij=aji-1,則稱A是互反陣;若bij=-bji,則稱B為反對稱矩陣。

顯然若A是一致陣,則B=lgA(bij=lgaij,?i,j)是傳遞的,反之若B是反對稱矩陣,則A=10B(aij=10bij,?i,j)是一致的。

若B是反對稱矩陣,則B的最優(yōu)傳遞矩陣C,可以找到x1,x2,…,xn≥0,使cij=xi-xj,由定義3可知

5應(yīng)用改進后層次分析法的具體步驟

1) 進行層次分析,確定度量的具體參數(shù),建立層次結(jié)構(gòu)。

2) 對所選參數(shù)進行兩兩比較,構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣,在兩兩比較時,對參數(shù)進行量化,這里采用1~9的度量方法,其具體含義如下:對于參數(shù)i和j:

圖2　改進層次分析法應(yīng)用流程圖

1—i因素與j因素同樣重要;3—i因素比j因素略重要;5—i因素比j因素較重要;7—i因素比j因素非常重要;9—i因素比j因素絕對重要;2,4,6,8是介于兩判斷之間與中間狀態(tài)對應(yīng)的標(biāo)度值。

3) 然后應(yīng)用最優(yōu)傳遞矩陣求得特征值及特征向量,其流程如圖2所示。

4) 以判斷矩陣A為例:

其中O1,O2,O3,O4,O5為五個評價指標(biāo)(以后不再說明)。

依據(jù)矩陣A,得到B=lgA:

依據(jù)前面所述得到相應(yīng)的C矩陣和相應(yīng)的A*矩陣

用方根法求A*矩陣的特征向量W:

W=[W1,W2,W3,W4,W5]T

=[0.239,0.412,0.108,0.167,0.074]

由算例可以看出,一致性指標(biāo)CI<

6算例

以典型的單艦電子對抗防空反導(dǎo)為例,己方水面艦艇電子對抗力量有三個有源干擾目標(biāo)可供選擇:目標(biāo)指示雷達D1,預(yù)警探測雷達D2和機載火控雷達D3。為簡便起見,把準(zhǔn)則層C層的9個指標(biāo)融合到準(zhǔn)則B層中,則簡化模型如圖3所示。

圖3　艦載有源干擾目標(biāo)選擇的簡化遞階模型

按照前面所述,根據(jù)層次分析法的一般步驟,經(jīng)過構(gòu)建判斷矩陣,計算排序權(quán)重系數(shù)、最優(yōu)傳遞矩陣轉(zhuǎn)化及一致性檢驗,可得出措施層D相對與準(zhǔn)則層B的排序權(quán)重系數(shù)及準(zhǔn)側(cè)層相對于目標(biāo)層A的排序權(quán)重系數(shù),如表1所示。

表1　有源干擾目標(biāo)選擇遞階層次權(quán)重系數(shù)表

待選目標(biāo)D1、D2和D3相對于目標(biāo)層A的總排序權(quán)重系數(shù)為

W(D1)=0.408×0.201+0.474×0.197

+0.118×0.168=0.195

W(D2)=0.408×0.076+0.474×0.082

+0.118×0.089=0.081

W(D3)=0.408×0.723+0.474×0.721

+0.118×0.743=0.724

可得出:

W(D3)>W(D1)>W(D2)

因此,可以得出結(jié)論,在進行此次單艦電子對抗防空反導(dǎo)有源干擾目標(biāo)選擇時,三個有源干擾目標(biāo)價值排序依次為:機載火控雷達、目標(biāo)指示雷達和遠程警戒雷達。

7結(jié)語

艦載有源干擾目標(biāo)選擇評估是一個多目標(biāo)評價過程。在評價過程中,評價指標(biāo)選擇、參數(shù)的確定以及判斷矩陣的確定,需要結(jié)合理論基礎(chǔ)和實際操作得出的經(jīng)驗共同得到數(shù)據(jù),但論文的評價為了給研究人員提供參考,往往又要有超前和預(yù)測性,這就需要評價人員根據(jù)作戰(zhàn)目的、作戰(zhàn)任務(wù)大致給出判斷矩陣,由于受到人們主觀因素的影響,參數(shù)及判斷矩陣的確定具有很大的不確定性。為了減小構(gòu)造判斷矩陣的盲目性,本文通過最優(yōu)傳遞矩陣這個調(diào)整器,得到擬優(yōu)意義下的一致陣,直接給出權(quán)值,不需要一致性檢驗,從理論到大量的上機驗算說明這種方法是可行和有效的。但這并不等于可以無顧慮的任意構(gòu)造判斷矩陣,改進的方法可以調(diào)整人們認(rèn)識事物的不一致性,并不能形成有效的原始判斷矩陣。如何在最優(yōu)意義下調(diào)整人們認(rèn)識上的不一致,以及如何通過某些信息、機械化、智能化地構(gòu)造有效地判斷矩陣還有待于進一步研究。

參 考 文 獻

[1] 王瑋.武器裝備系統(tǒng)工程[D].大連:海軍大連艦艇學(xué)院,2003:56-59.

[2] 董文永,劉進,丁建利,等.最優(yōu)化技術(shù)與數(shù)學(xué)建模[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010:15-17.

[3] 陳駿.復(fù)雜電磁環(huán)境下電子戰(zhàn)目標(biāo)選擇的研究[J].信息對抗學(xué)術(shù),2008(4):48-50.

[4] 微繼才,黃謙,胡曉峰.層次分析法在屋企系統(tǒng)效能建模中的應(yīng)用[J].火力與指揮控制,2002(3):23-28.

[5] 呂躍進,程宏濤,覃菊瑩.基于判斷可信度的層次分析排序方法[J].控制與決策,2012,27(5):787-791.

[6] 李春生,王耀南,陳光輝,等.基于層次分析法的模糊分類優(yōu)選模型[J].控制與決策,2009,24(12):1881-1884.

[7] 王瑋,張玉芝.模糊AHP的權(quán)重向量求解方法研究[J].控制與決策,2006,21(1):184-188.

[8] 趙星辰,吳軍,許蘊山,等.基于層次分析法的輻射源威脅等級評估[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2012,40(5):35-40.

[9] 李潮,周金泉.基于干擾方的干擾效果評估研究[J].電子信息對抗技術(shù),2008,23(2):46-49.

[10] 賈慧,陳望達.艦載有源干擾在反導(dǎo)防御作戰(zhàn)中的戰(zhàn)術(shù)運用[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2013,41(1):88-91.

中圖分類號TN976

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.03.008

作者簡介:王龍濤,男,博士研究生,講師,研究方向:海軍信息對抗作戰(zhàn)運用。姜寧,男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向:海軍信息作戰(zhàn)訓(xùn)練與應(yīng)用。

基金項目:海軍大連艦艇學(xué)院2110工程三期資助學(xué)術(shù)預(yù)研課題資助。

收稿日期:2015年9月3日,修回日期:2015年10月17日