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Command Control and Simulation

Command Control and Simulation >

2020 , Vol. 42 >Issue 4: 61 - 65

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2020.04.012

Theory & Research

Command Capability Evaluation of Missile Unit Based on Linguistic Information Aggregation Operator

  • ZHOU Li-yao 1 ,
  • LIU Xiao-fang 1 ,
  • MA peng 2 ,
  • LIU Han-zeng 1 ,
  • FENG Chen 1
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  • 1. Rocket Force Engineering University, Xi’an, 710025
  • 2. Unit 96766 of PLA, Xinyang 464000, China

Received date: 2020-01-15

  Revised date: 2020-02-02

  Online published: 2022-05-10

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Abstract

Command ability, as the core ability of "being able to fight and win", is an important part of the missile force’s combat unit to complete the combat task. Considering that the decision-maker generally needs appropriate linguistic evaluation scale when conducting command ability evaluation, this paper proposes a multi operator evaluation and decision-making method. This paper establishes the command capability index system of the combat unit of missile force, puts forward the evaluation method based on the language information aggregation operator, determines the index weight by AHP, and evaluates and ranks the command capability of different combat units of a missile force. The research results show that this method can solve the uncertainty characteristics of the evaluation data, provide some reference for decision-makers, and has a certain practical value.

Key words： AHP; EWAA operator; LHA operator; combat unit; command capability evaluation

Cite this article

ZHOU Li-yao , LIU Xiao-fang , MA peng , LIU Han-zeng , FENG Chen . Command Capability Evaluation of Missile Unit Based on Linguistic Information Aggregation Operator[J]. Command Control and Simulation, 2020 , 42(4) : 61 -65 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2020.04.012

随着信息化作战样式的不断推进,军队建设模式和运用方式发生了深刻变化,导弹部队的作战力量正在向精干化、一体化、小型化、模块化的方向发展。导弹部队作战单元是指以发射单元为核心,集成融合“侦、筹、抗、保”等作战要素,具备独立遂行作战任务能力的最基本作战单位。在信息化条件下,指挥能力作为部队“能打仗、打胜仗”的核心能力,在判断部队完成作战任务方面有着重要的参考依据。目前,大部分学者对于导弹作战单元指挥能力的研究,多为理论方面和提高自身能力方面[1⇓⇓⇓-5],而对于评估指挥能力方面[6⇓-8]研究较少,在导弹部队执行作战任务中实用性不够高。
由于各种目标和战场环境的复杂性以及人们思维的模糊性,使人们在对指挥过程中的各种能力诸如指令传输能力、辅助决策能力等属性进行评估时,一般喜欢直接用“良好”、“一般”等模糊语言形式给出[9]。如何充分利用模糊语言所包含的信息,在战场上对各不同作战单元指挥能力做出快速准确地评估,是实际决策中需解决的问题。
决策者在进行指挥能力评估时,一般需要适当的语言评估标度,本文提出了一种语言信息集结基于算子的评估方法。拓展的加权算术平均(EWAA)算子和语言的混合集结(LHA)算子是针对客观事物的复杂性和人类思维的模糊性提出的,用来解决方案中以语言形式给出的多属性决策问题[10]。使用语言形式给出属性值在实际应用过程中有着便于操作的优点,具有广泛的适用范围。本文以某型导弹武器系统集成后的作战单元作为研究对象,建立了作战单元指挥能力的指标体系,采用层次分析法确定指标权重,最后,应用语言信息集结模型对不同作战单元指挥能力进行评估和排序,为导弹部队完成作战任务的决策提供参考依据,具有较强的实用性。

1 导弹部队作战单元指挥能力指标构建

1.1 指标体系的构建过程

指挥能力是指挥员及其指挥机关在指挥活动中发挥主观能动性和运用客观条件的能力[11]。在执行作战任务时,导弹部队作战单元指挥能力通常是由导弹指挥人员对可能影响作战的各个方面进行全面分析的能力。因此,在明确导弹作战单元作战任务的基础上,首先应当对导弹作战单元指挥活动进行分析。其中,包括:指挥任务分析,即在执行作战任务过程中的各项指挥内容和要求等;指挥结构分析,即作战任务中指挥决策机关的结构组成和隶属关系等;指挥功能分析,即各指挥机关职能的发挥效果等。
通过分解导弹作战单元指挥活动,全面分析导弹作战单元指挥能力的影响因素,建立初始指标体系。然后,根据指标的相对重要性对指标体系中的指标进行优化、筛选。在经过上述的过程之后,可得到确定的指标体系,之后,经过检验与评价,再对指标体系进行进一步优化,如图1所示。
图1 导弹作战单元指挥能力指标体系构建过程

1.2 导弹作战单元指挥能力指标体系

根据指标体系的构建过程,通过分析导弹作战单元执行作战任务的指挥要求将导弹部队作战单元指挥能力评估分为三个方面:指挥效率、指挥协调能力和态势分析能力。指挥效率是指挥过程中在一定时间内完成的指挥任务工作量,反映指挥的速度,其中,包括指令决策能力、指令传输能力和战斗转换能力。指挥协调能力是指挥员处理和协调工作的能力,反映指挥员的主观能动性,其中,包括辅助决策能力、作战管理能力和武器控制能力。态势分析能力是指挥员实时分析敌我双方战斗状态的能力,能够为决策提供参考,其中,包括威胁分析能力、效果评估能力和预测比较能力。
本文通过上述分析,建立了目标层、要素层、指标层3个层次的评价指标体系如图2所示。
图2 导弹部队作战单元指挥能力指标体系

2 基于语言信息集结算子的评估模型

由于客观事物的复杂性及人类思维的模糊性,特别是部队在执行作战任务时,由于时间的紧迫性,无法直接将指标定量给出,在进行评估时,指挥决策人员一般喜欢直接用“优”、“良”或“差”等语言形式给出。因此,可事先设定语言评估标度S={sa|a=-L,…,L},其中,S中的标度语言一般为奇数,如语言评估标度可取
S={s-1,s0,s1}={低,中,高}
首先定义语言评估标度的运算规则[12]。
定义1:设sa,sb∈S,c∈[0,1],则
1)sa⊕sb=sa+b;
2)sa⊕sb=sb⊕sa;
3)csa=sca。

2.1 EWAA算子

定义2:令EWAAw( s a 1, s a 2,…, s a n)=w1 s a 1⊕w2 s a 2⊕…⊕wn s a n,其中,w=(w1,w2,…,wn)是对能力评估的语言描述数据 s a j(j∈N)的权重向量,且 s a j∈S,wj∈[0,1], ∑ j = 1 nwj=1,则称函数EWAA为扩展的加权算数平均算子[13-14]。

2.2 LHA算子

定义3:令LHAw,f( s a 1, s a 2,…, s a n)=f1 s β 1⊕f2 s β 2⊕…⊕fn s β n,其中,f=(f1,f2,…,fn)是与LHA相关联的加权向量,fj∈[0,1](j∈N), ∑ j = 1 nfj=1, s β j是加权数据组( s - a 1, s - a 2,…, s - a n)中第j大元素,这里 s - a j=nwi s a i,n是加权数组个数,称函数LHA为语言混合集结算子[15]。
上述算子的特点是:对数据组( s - a 1, s - a 2,…, s - a n)按从大到小重新排序,并通过加权集结,而且,元素 s - a 1与fj没有任何联系,fj只与集结过程中的第j个位置有关,因此,加权向量f也称位置向量。

2.3 基于语言信息集结算子的评估步骤

1)确定评估矩阵
对于指挥能力评估问题,假设共有m个属性指标,其权重w=(w1,w2,…,wm),若有t位决策者,决策者权重λ=(λ1,λ2,…,λt)。其中,决策者dk(k∈[1,t])给出不同评估对象xi(i∈[1,n])在指标Uj下的语言评估值 r i j ( k ),因此,可以得到评估矩阵Rk=( r i j ( k ))n×m。
2)计算综合属性评估值
利用EWAA算子对评估矩阵Rk中第i行的语言评估信息进行集结,得到决策者dk给出不同评估对象xi综合属性评估值 z i ( k )(w)。
z i ( k ) (w)=EWAAw( r i 1 ( k ), r i 2 ( k ),…, r i m ( k ))=w1 r i 1 ( k ) ⊕w2 r i 2 ( k ) ⊕…⊕wm r i m ( k )
3)计算群体综合属性评估值
利用LHA算子对t位决策者给出的不同评估对象xi综合属性评估值 z i ( k )(w)进行集结,得到不同评估对象xi的群体综合属性评估值zi(λ,w)。
zi(λ,f)=LHAλ,f( r i ( 1 ) (f), r i ( 2 ) (f),…, r i ( t ) (f))=f1 b i ( 1 ) ⊕f2 b i ( 2 ) ⊕…⊕ft b i ( t )
其中,f=(f1,f2,…,ft)是与LHA相关联的位置向量, b i ( k )是加权数据组(tλ1 z i ( 1 )(f),tλ2 z i ( 2 )(f),…,tλt z i ( t )(f))中第k大元素,t是决策者数量。
4)进行排序和择优
利用zi(λ,f)对不同评估对象xi进行排序和择优。

3 实例分析

本文选取指挥能力最好的作战单元完成某次作战任务,对某导弹部队4个作战单元的指挥能力进行评估并排序。

3.1 确定指标权重

本文以U1指标为例,采用层次分析法,确定二级指标权重。
1)构建判断矩阵,计算权重向量
首先,根据指标U11,U12,U13对U1的重要性,将U1层两两比较,构造判断矩阵如表1所示。
表1 判断矩阵和权重向量
U1 U11 U12 U13 M i = ∏ j = 1 nuij W i ¯ = M i n w i = W i ¯ / ∑ i = 1 n W i ¯
U11 1 2 3 6 1.817 0.540
U12 1/2 1 2 1 1 0.297
U13 1/3 1/2 1 0.167 0.550 0.163
则U1层权重向量v1=(0.540,0.297,0.163)。
2)一致性检验
计算判断矩阵的特征根
A v 1 = 1 2 3 1 / 2 1 2 1 / 3 1 / 2 1 ( 0 . 540,0 . 297,0 . 163 ) T = ( 1 . 624,0 . 894,0 . 492 ) T ,
λ m a x = ∑ i = 1 3 ( A v 1 ) i n v 1 i = 1.624 3 × 0.540 + 0.894 3 × 0.291 + 0.492 3 × 0.163 = 3 . 010 ,
C I = λ m a x - n n - 1 = 3.010 - 3 3 - 1 = 0 . 005 。
该判断矩阵为3阶矩阵,查表可得其平均随机一致性指标RI=0.58。
C I R I = 0.005 0.58=0.008<0.1。
因此,判断矩阵完全满足一致性检验要求,故U1层权重v1=(0.540,0.297,0.163)符合要求。
按照同样的计算方法,可以计算出二级指标权重:
v2=(0.493,0.311,0.196),
v3=(0.425,0.316,0.259)。
同理可得一级指标权重
v=(0.332,0.436,0.232)。
3)层次总权重的计算
利用公式wij=vi×vij计算各二级指标的总权重:
w11=v1×v11=0.332×0.540=0.179,
w12=v1×v12=0.332×0.297=0.099。
同理可计算出w13~w33的值,结果见表2。
表2 指标权重结果
一级指标 权重 二级指标 权重 层次总权重
指令决策能力 0.540 0.179
指挥效率 0.332 指令传输能力 0.297 0.099
战斗转换能力 0.163 0.054
辅助决策能力 0.493 0.215
指挥协调能力 0.436 作战管理能力 0.311 0.136
武器控制能力 0.196 0.085
威胁分析能力 0.425 0.099
态势分析能力 0.232 效果评估能力 0.316 0.073
预测比较能力 0.259 0.060
因此,层次总权重w=(0.179,0.099,0.054,0.215,0.136,0.085,0.099,0.073,0.060)。

3.2 确定评估矩阵

为评估排序4个导弹作战单元指挥能力,现有3位专家dk(k=1,2,3),专家权重λ=(0.34,0.33,0.33),对上述指标进行评判,其中,语言评估标度集合S={s-2,s-1,s0,s1,s2}={很差,较差,一般,良好,优秀}。其评估矩阵如表3~5所示。
表3 专家d1评判决策矩阵
U11 U12 U13 U21 U22 U23 U31 U32 U33
x1 s2 s1 s2 s1 s2 s1 s0 s2 s-1
x2 s1 s-1 s1 s0 s2 s1 s2 s1 s1
x3 s1 s2 s1 s-1 s2 s1 s1 s-1 s0
x4 s2 s2 s0 s1 s0 s-1 s2 s0 s2
表4 专家d2评判决策矩阵
U11 U12 U13 U21 U22 U23 U31 U32 U33
x1 s2 s-1 s2 s1 s1 s2 s1 s2 s0
x2 s2 s0 s2 s1 s1 s1 s1 s0 s1
x3 s2 s2 s0 s-1 s2 s0 s0 s0 s-1
x4 s1 s1 s-1 s2 s0 s-1 s1 s0 s1
表5 专家d3评判决策矩阵
U11 U12 U13 U21 U22 U23 U31 U32 U33
x1 s1 s0 s1 s2 s1 s2 s1 s1 s0
x2 s2 s2 s-1 s-1 s1 s1 s1 s-1 s-1
x3 s2 s0 s2 s2 s2 s2 s1 s0 s1
x4 s1 s1 s-1 s2 s1 s-1 s0 s1 s2

3.3 计算综合属性评估值

根据式(1)可得综合属性评估值
z 1 ( 1 )(w)=0.179×s0⊕0.099×s-1⊕0.054×s0⊕0.215×s1⊕0.136×s0⊕0.058×s2⊕0.099×s1⊕0.073×s1⊕0.0560×s1=s1.223
类似地,可得
z 2 ( 1 )(w)=s0.822, z 3 ( 1 )(w)=s0.599, z 4 ( 1 )(w)=s1.004,
z 1 ( 2 )(w)=s1.133, z 2 ( 2 )(w)=s1.061, z 3 ( 2 )(w)=s0.553,
z 4 ( 2 )(w)=s0.728, z 1 ( 3 )(w)=s1.141, z 2 ( 3 )(w)=s1.497,
z 3 ( 3 )(w)=s0.474, z 4 ( 3 )(w)=s0.898。

3.4 计算群体属性评估值

为减少专家评判过程中主观因素的影响,对同一指标不同专家所得的综合属性评估值的离散程度,可设最大属性评估值和最小属性评估值的位置向量f=(0.275,0.450,0.275),并利用LHA算子计算专家群体属性评估值。
首先,利用λ,t, z i ( k )(w),求解tλk z i ( k )(w),得3λ1 z 1 ( 1 )(w)=3×0.34×1.223=1.247,同理求出:
3λ1 z 2 ( 1 )(w)=s0.838,3λ1 z 3 ( 1 )(w)=s0.611,
3λ1 z 4 ( 1 )(w)=s1.024,3λ2 z 1 ( 2 )(w)=s1.122,
3λ2 z 2 ( 2 )(w)=s1.050,3λ2 z 3 ( 2 )(w)=s0.547,
3λ2 z 4 ( 2 )(w)=s0.721,3λ3 z 1 ( 3 )(w)=s1.130,
3λ3 z 2 ( 3 )(w)=s1.482,3λ3 z 3 ( 3 )(w)=s0.469,
3λ3 z 4 ( 3 )(w)=s0.889。
最后,根据式(2)可得不同作战单元对象的群体属性评估值zi(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 排序与分析

综上所述可以得出:作战单元x1,x2指挥能力较好,作战单元x3,x4指挥能力一般。通过计算可以得出:x1≻x2≻x4≻x3,与实际情况相符。其中,作战单元x1的指挥能力最好,因此,应选作战单元x1完成本次作战任务。

4 结束语

本文提出了基于语言信息集结算子的导弹部队作战单元指挥能力评估方法,构建了导弹部队作战单元指挥能力指标体系,采用层次分析法确定指标权重,针对评估指标定性描述的实际情况,采用基于语言信息集结算子的评估方法进行评估,得到以下主要结论:
1)针对指标需要语言标度的特点,可以采用语言信息集结算子进行评估,该方法能够有效避免因不确定数据导致主观评判的困难。
2)该方法与传统的模糊综合评价法和层次分析法相比,能够考虑不同专家在评判过程中的权重,并针对不同专家评判结果的离散程度引入位置向量,从而减少专家评判过程中主观因素的影响。
3)该方法计算简单,能够针对作战实际,快速有效地对导弹部队作战单元指挥能力进行评估,并能够根据不同作战单元的实际情况进行指挥能力大小排序,为指挥决策人员做出参考,具有较强的实用价值。
4)该方法对于多个决策目标的能力排序效果较好,但对单个目标的能力评估还不够准确。因此,还需要与其他方法进行综合运用,从而实现对单个目标能力的准确评估。

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