基于檢測數(shù)據(jù)的某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量排序方法

陳 偉，劉志堅，張 迪，陳義軍，邢 正

（1.空軍勤務(wù)學院航空彈藥保障系，江蘇 徐州 221000；2.解放軍94655 部隊，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

根據(jù)空地導(dǎo)彈在打靶前的選擇，要求對彈上各部件、尤其是關(guān)鍵部件的檢測參數(shù)進行針對性分析。但目前空地導(dǎo)彈還沒有普遍認可的、有效的評價指標和比較權(quán)威優(yōu)劣排序方法，這就造成在需要針對作戰(zhàn)環(huán)境對空地導(dǎo)彈進行選擇時存在無據(jù)可依的現(xiàn)象。因此，如何采用科學手段，突破現(xiàn)有檢測裝備僅能輸出定性測試結(jié)果的局限，通過對檢測數(shù)據(jù)進行導(dǎo)彈質(zhì)量分析，優(yōu)化用彈方案，實現(xiàn)“合格”供彈向科學選彈的能力躍升，是關(guān)系到能否充分發(fā)揮武器裝備效能的重大課題［1-2］。本文根據(jù)影響空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價的因素，利用模糊層次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP）構(gòu)建某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量綜合評價指標體系，通過專家主觀賦權(quán)法確定指標權(quán)重，用導(dǎo)彈檢測分項加權(quán)平均法綜合評價某型空地導(dǎo)彈的質(zhì)量，實現(xiàn)基于檢測數(shù)據(jù)進行某型空地導(dǎo)彈優(yōu)劣排序的功能。

1 某型空地導(dǎo)彈檢測相關(guān)參數(shù)

某型空地導(dǎo)彈檢測參數(shù)由某綜合檢測設(shè)備測試獲得，主要是電視導(dǎo)引頭測試參數(shù)、控制與導(dǎo)航系統(tǒng)測試參數(shù)、圖像/指令傳輸系統(tǒng)測試參數(shù)、動力系統(tǒng)測試參數(shù)等。

1.1 電視導(dǎo)引頭測試參數(shù)

電視導(dǎo)引頭是以導(dǎo)彈頭部的電視攝像機拍攝目標和周圍環(huán)境的圖像，從有一定反差的背景中自動選出目標并借助跟蹤波門對目標實施跟蹤，當目標偏離波門中心時，產(chǎn)生偏差信號，形成導(dǎo)引指令，并自動控制導(dǎo)彈飛向目標［5-6］。

導(dǎo)引頭測試參數(shù)主要有視線角速度精度、穩(wěn)定平臺隔離度、航向和俯仰開環(huán)光軸漂移、光彈軸夾角精度、橫滾穩(wěn)定范圍、橫滾角零位精度、航向和俯仰搜索范圍、跟蹤范圍、最大搜索速度、跟蹤精度等。

1.2 控制與導(dǎo)航系統(tǒng)測試參數(shù)

導(dǎo)彈在飛行過程中，因經(jīng)常受到干擾的作用而發(fā)生姿態(tài)的變化，改變飛行方向，從而偏離基準彈道。要使導(dǎo)彈沿基準彈道飛向目標，導(dǎo)彈必須抵抗干擾，消除干擾影響，并接受控制。電視導(dǎo)引頭測出導(dǎo)彈與目標之間存在的誤差，在測出這些偏差或誤差后，將信號送到控制與導(dǎo)航系統(tǒng)中，通過控制與導(dǎo)航系統(tǒng)的作用把這些誤差減小到零［7-8］。

控制與導(dǎo)航系統(tǒng)測試參數(shù)主要有航向角和姿態(tài)角精度、位置精度、角速度范圍、角速度靈敏度、角速度零位、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)氣密性、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)測高精度、無線電高度表測高精度、無線電高度表靈敏度、最大輸出力矩、舵機頻帶、舵機零位、舵機靈敏度、最大舵偏角、空載角速度等。

1.3 圖像/指令傳輸系統(tǒng)測試參數(shù)

通過分析發(fā)現(xiàn)，同等條件下，圖像發(fā)射裝置發(fā)射功率大，指令接收裝置靈敏度高，有助于提高圖像/指令傳輸系統(tǒng)的作用距離、系統(tǒng)余量及抗干擾性能［9-10］。

圖像/ 指令傳輸系統(tǒng)測試參數(shù)主要有圖像發(fā)射裝置發(fā)射功率、指令接收機靈敏度、指令接收天線增益、圖像發(fā)射天線增益、圖像傳輸系統(tǒng)傳輸時延等。

1.4 動力系統(tǒng)測試參數(shù)

動力系統(tǒng)主要是火箭發(fā)動機推進系統(tǒng)［11］，利用反作用原理為導(dǎo)彈飛行提供動力源。

動力系統(tǒng)測試參數(shù)主要有發(fā)動機推力、耗油率、伺服閥電流與燃油流量、排氣溫度、發(fā)電機輸出電壓、滑油消耗等。

2 構(gòu)建某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價指標體系

分析影響某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量并針對環(huán)境因素進行優(yōu)選使用的各因素為基礎(chǔ)，參考專家意見，用FAHP 法對指標進行篩選，構(gòu)建某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價的指標體系。

2.1 初步擬定指標體系

影響導(dǎo)彈使用效能的因素眾多，建立導(dǎo)彈質(zhì)量綜合評價指標體系時，一次性考慮全部細節(jié)很難，故采用大系統(tǒng)理論的分解協(xié)調(diào)原理逐步深入分析，把影響導(dǎo)彈質(zhì)量評價的諸多因素條理化、層次化，從而建立遞階層次分析模型。導(dǎo)彈各部件到導(dǎo)彈整體使用效能的貢獻無法事先明確定量描述，將其視為定性指標，對于定性指標用FAHP 法進行篩選［12-13］。其主要原理是：

2）建立模糊矩陣，進行模糊判斷。取定閥值a∈［0，1］，得到模糊矩陣：

讓a 從1 到0 變化，若首先出現(xiàn)cij的第i 行元素除對角線外全等于1，則ui為第一重要對象（未必唯一）。除去第一重要對象，得到新的優(yōu)先關(guān)系矩陣，同理得第二重要對象，依次對全部初步擬定的元素排出重要程度次序。

3）將定性順序變成隸屬度函數(shù)。如果已知論域U 上各指標對A（被篩選指標隸屬的上層指標）的隸屬順序，其隸屬度可利用公式計算：其中，r（ui）表示指標ui隸屬A 的順序，m=n+2，n 為同一個一級指標下二級指標的個數(shù)。根據(jù)專家經(jīng)驗，當A（ui）≥0.6，該元素符合要求。

表1 評價等級分值表

表2 評分結(jié)果

統(tǒng)計指標兩兩比較的打分結(jié)果，每一等級的打分次數(shù)乘上該等級的分值，并把所有等級分值相加得到總分，總分除以100 得到重要選擇系數(shù)。由表2建立模糊判斷矩陣C。

對C 建立a 截矩陣，令a 從1 到0 變化，當a=0.6 時，截矩陣為

截矩陣的第1 行元素除對角線上的外均為1，u1為第一優(yōu)越對象。除去c 中有關(guān)u1的行和列，同理，可以獲得新的優(yōu)先關(guān)系矩陣如C'

對C' 建立a 截矩陣，令a 從1 到0 變化，當a=0.82 時，截矩陣為

確定第二優(yōu)越對象為u2，直至最后。通過上述分析可得到5 個定性指標的模糊優(yōu)先排序為u1，u2，u3，u4，u5帶入上面隸屬度函數(shù)公式：

同理可求出：

其中，u1，u2，u3，u4大于0.6，符合要求，即圖像/指令傳輸性能一級指標包括圖像發(fā)射裝置發(fā)射功率、指令接收機靈敏度、指令接收天線增益、圖像發(fā)射天線增益4 個二級指標。

同理可得導(dǎo)引性能、控制與導(dǎo)航性能、動力性能等一級指標下的二級指標。

2.2 精簡指標體系

考慮到發(fā)動機點火工作后的性能參數(shù)是一次性、不可重復(fù)檢測的，對單枚導(dǎo)彈來說，無法在發(fā)射前獲得檢測數(shù)據(jù)，故篩選掉一級指標動能性能和所屬二級指標，等于假設(shè)所有導(dǎo)彈的動力性能都一樣。而通過到部隊調(diào)研，在實際打靶中，導(dǎo)彈在飛行員操控過程中出現(xiàn)滑移（見圖1）甚至最后偏離目標、或者脫靶，均未見到與動力性能的顯著影響，故以上指標在實際分析中對導(dǎo)彈準確命中目標影響不大。進一步精簡后的指標體系如圖2 所示：

圖1 導(dǎo)彈鎖定目標后的滑移

圖2 精簡后的某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價指標體系

3 確定某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價指標權(quán)重

根據(jù)空地導(dǎo)彈使用決策指標沒有實測數(shù)據(jù)、重要性須通過專家賦權(quán)來體現(xiàn)的特點，采用偏主觀的權(quán)重確定方法，設(shè)計專家咨詢法權(quán)重確定的數(shù)據(jù)調(diào)查表，利用算術(shù)平均值求解計算空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價指標權(quán)重。調(diào)查群體大體分為3 類，一類是空地導(dǎo)彈承制廠的設(shè)計人員，一類是科研院所相關(guān)專業(yè)的專家，第3 類是空地導(dǎo)彈一線保障人員?？紤]到不同群體的知識面不同，分群體對收集到的意見進行整理，以上3 類人員的權(quán)重比分別為5∶3∶2，根據(jù)不同組意見的權(quán)重，給出各指標的權(quán)重。由于篇幅所限，這里僅給出一般作戰(zhàn)環(huán)境下的權(quán)重調(diào)查分析結(jié)果，對復(fù)雜氣象環(huán)境、復(fù)雜地理環(huán)境、復(fù)雜電磁環(huán)境、無典型特征目標沒有給出調(diào)查結(jié)果。對回收的15 份一般作戰(zhàn)環(huán)境下調(diào)查表所得的分項指標的權(quán)重進行算術(shù)平均值求解，結(jié)果見下頁表3。

4 基于檢測數(shù)據(jù)的空地導(dǎo)彈質(zhì)量排序方法

基于15 位專家的調(diào)查意見所確定的導(dǎo)彈評價指標權(quán)重，采用檢測分項加權(quán)評價法進行評價，給出導(dǎo)彈質(zhì)量的優(yōu)劣排序，為戰(zhàn)訓(xùn)使用導(dǎo)彈選擇提供參考。

4.1 導(dǎo)彈檢測數(shù)據(jù)預(yù)處理

獲取的某型空地導(dǎo)彈的檢測數(shù)據(jù)，從測試結(jié)果字段的具體內(nèi)容來看，大多并不能直接用于加權(quán)平均，而是需要對檢測數(shù)據(jù)進行一些預(yù)處理才能用于加權(quán)平均運算。下面對篩選出的3 個一級指標下的17 個二級指標所需進行的預(yù)處理進行逐一說明。

l）視線角速度精度：由4 個檢測數(shù)據(jù)綜合處理而來，數(shù)值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

2）穩(wěn)定平臺隔離度：要求航向擾動條件下≤6個偏差像素；俯仰擾動條件下≤8 個偏差像素。由2個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

表3 一般作戰(zhàn)環(huán)境下權(quán)重調(diào)查分析結(jié)果

3）航向、俯仰開環(huán)光軸漂移：要求航向、俯仰開環(huán)光軸漂移≤1.5°/min。由2 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

后現(xiàn)代心理治療模式將人喻為知識的建構(gòu)者，認為所有知識都是人所建構(gòu)的，該種治療模式不認為患者的心理問題是客觀的缺陷，而是當作患者與治療師之間由對話所產(chǎn)生的言語構(gòu)造物。因此，對患者治療時，需通過探討患者的內(nèi)心世界，以尋找到對患者有用的知識，與患者處于同等地位，把患者當作朋友，與其共同探索新的知識。該種治療模式將“客觀知識”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩€體有用的知識”，使得心理治療的性質(zhì)產(chǎn)生一定的變化。

4）航向和俯仰搜索范圍：要求航向：-23°～+23°；俯仰：+15°～-53°；范圍內(nèi)公差為0.5°范圍外公差不限。由4 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值絕對值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

5）跟蹤范圍：航向跟蹤范圍：+23°～-23°；俯仰跟蹤范圍：+15°～-50°；公差：內(nèi)公差0.5°，外公差不限。由4 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值絕對值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

6）航向角/ 姿態(tài)角精度：要求航向±24'；俯仰±18'；傾斜±18'。由6 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值絕對值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

7）位置精度：導(dǎo)航11 min 內(nèi)，純慣導(dǎo)靜態(tài)誤差不大于800 m；導(dǎo)航5 min 內(nèi)，GNSS 組合導(dǎo)航誤差不大于100 m（1σ）。由2 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

8）大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)氣密性：靜壓系統(tǒng)在產(chǎn)生相當于9 000 m 高度真空時，在5 min內(nèi)，高度指示的下降值不大于420 m；動壓系統(tǒng)在產(chǎn)生相當于速度為1 150 km/h 的壓力時，每分鐘下降速度不應(yīng)超過30 km/h。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

9）大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)測高精度：小于50 m（測高范圍-500 m～10 000 m）。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，檢測數(shù)值與9 000 取差值的絕對值數(shù)值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

10）無線電高度表測高精度：小于50 m 時，小于±1 m；50 m～800 m 時，小于±2 %H；800 m～1 500 m 時，小于±3%H。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，檢測數(shù)值與500 取差值的絕對值越小越好，歸一化處理后取與1 的差值參與加權(quán)計算。

表4 5 枚某型空地導(dǎo)彈檢測數(shù)據(jù)歸一化值分項加權(quán)處理結(jié)果

11）無線電高度表靈敏度：0 m 高度時靈敏度范圍（67±8）dB；20 m 高度時靈敏度范圍（97±8）dB；500 m 高度時靈敏度范圍（125±6）dB。由1個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

12）舵機最大輸出力矩：≥5.4 kg·m。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

13）舵機頻帶：≥10 Hz。舵機頻帶保證了導(dǎo)彈機動的反應(yīng)速度，有助于導(dǎo)彈按預(yù)定規(guī)劃航路飛行，提高導(dǎo)彈的命中精度。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

14）圖像發(fā)射裝置發(fā)射功率：≥43 dBm。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

15）指令接收機靈敏度：優(yōu)于-107 dBm（低噪放入口）。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值絕對值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

16）指令接收天線增益：輻射增益方向圖：以主軸為中心的±30°立體錐角范圍內(nèi)增益不小于3 dB。由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

17）圖像發(fā)射天線增益：由1 個檢測數(shù)據(jù)綜合而來，數(shù)值越大越好，歸一化處理后參與加權(quán)計算。

4.2 導(dǎo)彈檢測分項加權(quán)平均法

根據(jù)確定的某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量多級指標的權(quán)重，結(jié)合收集到的被調(diào)查人員對每項指標的分值意見，對導(dǎo)彈質(zhì)量用檢測分項加權(quán)平均法進行排序。

對某型空地導(dǎo)彈的17 個檢測參數(shù)進行預(yù)處理，得到歸一化值，用式（11）進行統(tǒng)計處理：

式中，ωi和ωij分別為一級指標和二級指標的權(quán)重。采用表3 的權(quán)重值，K 為某一級指標下，二級指標的個數(shù)，分別為5、8、4，αij為某枚空地導(dǎo)彈第i 個一級指標下第j 個二級指標檢測參數(shù)預(yù)處理后的歸一化值。

表4 列出了按上述方法，對某機載彈藥大隊5枚某型空地導(dǎo)彈檢測數(shù)據(jù)歸一化值分項加權(quán)處理后的分析結(jié)果。

5 結(jié)論

空地導(dǎo)彈依靠制導(dǎo)系統(tǒng)鎖定目標，控制和導(dǎo)航系統(tǒng)修正飛行軌跡，最終摧毀地面目標，空地導(dǎo)彈的質(zhì)量對于其作戰(zhàn)效能顯得尤為重要。本文根據(jù)提煉出的影響某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價的因素，參考3類專家意見，采用模糊層次分析法建立某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價指標體系，把專家咨詢法應(yīng)用于某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量評價指標的權(quán)重確定，最后采用加權(quán)平均法對某型空地導(dǎo)彈質(zhì)量進行綜合評價，對所得評分排序進行處理，得到某型空地導(dǎo)彈優(yōu)劣排序，評價結(jié)果對導(dǎo)彈使用選擇給出了建議。