中国指挥与控制学会会刊 
机动岸舰导弹突击群目标优选是开展海上作战任务规划的先导性工作。机动岸舰导弹突击群(Mobile Coast-Ship Missile Assault Group,以下简称MCSMAG)在对海突击作战中受到载弹量、同方向导弹最大发射数量等客观条件的限制,不可能对海上编队的所有目标都进行打击,需要优先选择编队中的重要目标,比如驱护舰编队中的指挥舰、护航运输队中满载的运输船、航母编队中价值最大的航母,这样才能在有限的兵力、较小的消耗下实现我方作战企图,打乱敌方的作战部署,实现作战效益的最大化[1]。
MCSMAG目标优选是典型的多属性决策问题,既与目标性能、价值以及目标在海上编队中的位置、作用等因素有关,也与我方兵力受领的任务、装备性能等密切相关,这些因素中有的可以量化,有的具有较大的模糊性,难以量化,用一般的数学方法解决该问题存在一定困难。文献[2]采取改进的层次分析法将与决策有关的因素分解,并进行了定性与定量分析,但层次分析法常用的标度方法对一些指标并不适用。文献[3]采用云理论中的云重心评价法对目标威胁进行评判。文献[4]采用了混合多属性决策的目标威胁估计方法,两种方法均能对目标威胁进行有效评估,但目标评价体系缺少我方兵力、战场态势等因素的考量。本文采用的模糊综合评判法是解决定性与定量分析之间的一种经典转换方法,将其用到MCSMAG目标优选上有以下优势:1)能够从全局出发建立覆盖多属性因素的评价指标体系,兼顾了各方面因素的影响;2)应用模糊关系合成原理能够对评价指标体系中一些内涵明确但边界和外延不清、不易定量的指标进行量化分析。
1 MCSMAG目标优选指标体系及其量化
1.1 MCSMAG目标相对重要性评价指标体系
MCSMAG打击目标的顺序取决于目标的相对重要性,影响目标相对重要性的因素很多,综合考虑各方面因素,基于客观性、全面性、系统性、简明性的原则,建立目标相对重要性评价指标体系[5],如图1 所示。
1)作战意图一致性。由与上级意图一致性和与本级判断一致性决定。与上级意图一致性反映了MCSMAG所选目标舰艇与上级下达任务的一致程度;与本级判断一致性反映了MCSMAG所选目标舰艇与岸舰导弹作战用途相一致的程度。
2)目标打击可行性。其反映了MCSMAG对目标打击的难易程度,一般情况下优先打击位于我突击群各作战单元射程范围内且有利于岸舰导弹搜捕、突防的目标舰艇。
3)目标打击紧迫性。MCSMAG在实战中通常部署于固定阵地,而海上编队目标处于机动状态,战机稍纵即逝,因此,需要用目标舰艇的航速、航向等标度打击的紧迫性。
4)目标对敌有用性。其反映了MCSMAG突击目标舰艇后对敌海上编队造成的损失程度,主要由目标的执行任务价值、作战体系价值和自身物理价值构成。
1.2 目标相对重要性评估指标的量化
1)作战意图一致性
① 与上级意图一致性(B1)。MCSMAG实施对海突击时一般由上级明确战斗任务,突击群指挥员应充分理解上级作战企图,使对海突击作战服务于整个战斗行动。将与上级意图一致性量化指标分为5级[6],如表1 。
表1 一致性量化值 |
| B1 | 完全一致 | 基本一致 | 大部分一致 | 部分一致 | 不一致 |
|---|---|---|---|---|---|
| 量化值 | 0.9 | 0.75 | 0.55 | 0.4 | 0.2 |
② 与本级判断一致性(B2)。海战场环境复杂多变,突击群指挥员不仅要善于领会上级的作战意图,还要根据战场态势动态变化,实事求是、科学灵活地选择突击目标。与本级判断一致性指标的量化标准同表1 。
2)目标打击可行性
① 目标指示信息准确度(B3)。在瞬息万变的海战场环境中,各种侦察情报手段所取得的信息通常具有动态性、不确定性甚至虚假性等特征,为此将目标指示信息准确度进行分级,如表2 。
表2 目标指示信息准确度量化值 |
| B3 | 不准确 | 不够准确 | 较准确 | 准确 |
|---|---|---|---|---|
| 量化值 | 0.2 | 0.4 | 0.7 | 0.9 |
② 目标舰艇类型(B4)。机动岸舰导弹突击群在对海突击任务中,选择不同类型的目标其突击难易程度是有差别,设定机动岸导群突击不同类型舰艇的可行性量化标尺如表3 。
表3 突击不同类型舰艇可行性量化值 |
| B4 | 作战舰船 | 非作战 舰船 | ||
|---|---|---|---|---|
| 小型目标 | 驱逐舰 | 护卫舰 | ||
| 量化值 | 0.2 | 0.4 | 0.5 | 0.9 |
③ 目标在编队中的位置(B5)。海上编队队形通常用队列要素来表示各舰在配置上的相互位置关系[7],包括队列角、列方位、舰间间距、看齐角、队形长度、队形宽度等,如图2 所示。
目标舰艇在编队中的位置差异既会形成不同的反导纵深,也会给岸舰导弹搜捕目标造成差异性难度。突击群指挥员应当根据敌编队的队列要素来判断队形及目标在编队中的位置,综合考虑岸舰导弹性能和编队反导协同抗击能力等来衡量打击可行性[8]。设定目标在编队中的位置转化为打击可行性指标量化如表4 所示。
表4 打击位于编队不同位置目标可行性指标值 |
| 等级 | 很小 | 小 | 稍小 | 中等 |
|---|---|---|---|---|
| 得分 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| 等级 | 稍大 | 大 | 很大 | 极大 |
| 得分 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
④ 预警探测能力(B6)。目标的预警探测能力是衡量目标舰艇作战能力的重要指标之一,其量化指标取值可参考表4 所示的标准。
⑤ 防空反导能力(B7)。目标的防空反导能力包括软抗击和硬抗击两个方面,不同的目标舰艇其防空反导防御体系和作战流程存在差别,各型武器射击扇面角和射界也各不相同[9],需要MCSMAG采取针对性策略,评分标准参照表4 。
⑥ 舰艇平台能力(B8)。目标舰艇平台能力包括舰艇的操控性、机动性、抗毁性以及隐身能力等方面,指标的取值同样可参考表4 的标准。
3)目标打击紧迫性。
由于MCSMAG属于进攻型兵力且自身防御能力很弱,作战使用中目标打击紧迫性更多地体现在MCSMAG对战机的把握上,主要有以下因素。
① 目标舰艇距离(B9)。通常情况下目标舰艇距离越远意味着逃离我火力范围的成功概率越大,为完作战任务对目标的打击紧迫性相对也就越高。根据此特点,可以采用上升型指数函数的形式来量化目标舰艇距离带来的影响[10],如式(1)所示。
Idis=
式中,d为目标舰艇与岸舰导弹的距离,d0为目标舰艇与岸舰导弹的阈值距离,γd为距离紧迫性衰减系数,αd为最小距离紧迫性隶属度。根据相关经验,各项取值分别为:d0=200 km,γd=-0.05,αd=0.2。
② 目标舰艇航向(B10)。当目标舰艇发现攻击意图后通常会立即机动,调整编队队形做好抗击准备或调整航向尽快驶出突击群的火力范围,根据目标舰艇的航向设定量化评分标准如表5 。
表5 目标舰艇航向量化评分标准 |
| B10 | 稳定行驶 | 转向 远离 | 频繁 机动 | |
|---|---|---|---|---|
| 靠近 | 远离 | |||
| 量化值 | 0.9 | 0.7 | 0.3 | 0.1 |
③ 目标舰艇航速(B11)。通常情况下航渡中的舰艇会将航速稳定在经济航速内(14~24 kn),如果目标舰艇航速高于经济航速则可看作处于高速机动状态,此时不利于岸舰导弹捕捉目标,同时可以认为攻击意图暴露,打击的紧迫性比较强。对其设定量化评分标准如表6 所示。
表6 目标舰艇航向量化评分标准 |
| B11 | 航速稳定 | 航速 变动 | |
|---|---|---|---|
| 处于经济航速 | 大于经济航速 | ||
| 量化值 | 0.9 | 0.7 | 0.3 |
4)目标对敌有用性
① 执行任务价值(B12)。即对海上编队而言目标舰艇对其所执行任务的贡献度,比如,在护航运输任务中,运输船的任务价值显然比护卫舰的任务价值大,在登陆作战中的登陆舰艇任务价值要比其他辅助舰艇大。该指标也会因任务场景改变而发生变化,如当海上编队遭到岸舰导弹突击时反导将成为其主要任务,此时具有反导能力强的舰艇任务价值会变大。该指标可量化如表4 所示。
② 作战体系价值(B13)。指目标舰艇在海上编队作战体系中的重要性,为了明确各舰在编队中的相互关系,通常对各舰采用一些称呼,如指挥舰、基准舰、前导舰、前行舰、殿后舰、右(左)翼舰等,通常认为指挥舰是作战体系的核心,其价值最大,前导舰一般为某项任务的专长舰艇对作战体系贡献相对较大。该指标可量化如表7 所示。
表7 作战体系价值量化值 |
| B13 | 非作战舰船 | 队员舰 | 前导舰 | 指挥舰 |
|---|---|---|---|---|
| 量化值 | 0.2 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
③ 目标物理价值(B14)。通常指目标的经济价值,按照舰艇的造价来衡量,如表4 所示。
2 基于模糊综合评价的海上编队目标优选
2.1 确定评价指标各层次权重
评价权重的确定是模糊综合评价的重要基础,经验表明层次分析法(AHP)是一种行之有效的确定权重系数的方法[11],其基本步骤为:
1)明确n个被评价对象,p个评价指标,评价指标可表示为u={u1,u2,…,up}。
2)判断矩阵各元素的值反映了专家对各元素相对重要性的认识,一般采用1-9及其倒数的标度方法得到判断矩阵。
3)计算判断矩阵S的最大特征根λmax及其对应的特征向量L,通过特征向量的归一化处理得到各个指标的权系数,如表8 所示。
表8 判断矩阵标度及其含义 |
| 序号 | 重要性等级 | 模糊标度值 bij=Bi/Bj |
|---|---|---|
| 1 | i指标与j指标同等重要 | 1 |
| 2 | i指标比j指标稍微重要 | 3 |
| 3 | i指标比j指标明显重要 | 5 |
| 4 | i指标比j指标强烈重要 | 7 |
| 5 | i指标比j指标极端重要 | 9 |
| 6 | i指标比j指标稍微不重要 | 1/3 |
| 7 | i指标比j指标明显不重要 | 1/5 |
| 8 | i指标比j指标强烈不重要 | 1/7 |
| 9 | i指标比j指标极端不重要 | 1/9 |
4)由于判断矩阵通常较为复杂,且受到专家评分过程中的主观因素影响,需要计算一致性指标,而后与平均随机一致性指标RI进行比较。当随机一致性指标RI满足以下条件时认为层次分析排序的结果有满意的一致性,即权系数的分配是合理的;否则,要调整判断矩阵的元素取值。
2.2 海上编队目标模糊优选模型
1)确定备选的对象集X={x1,x2,…,xt},即海上编队目标舰艇形成的集合[12]。
2)确定因素集(指标集)U,海上编队目标舰艇是一个复杂系统,难以用几个或几类指标描述,需要借助于指标体系将因素集U按属性类型划分为k个子集,记为U={u1,u2,…,uk},且应满足 ui=U,ui∩uk=ϕ。
3)找出评语集(等级集)V={v1,v2,…,vn},对评价事物的变换区间进行划分。用于评价海上编队目标的因素集类型相对较多,且每个类型中的具体指标等级确定既有定性描述又有定量数据,因此评语集的确定需要严格按照前文指标体系量化中明确的具体方法。
4)确定模糊评价矩阵R=(rij)m×n,在步骤2)和步骤3)因素集与评语集基础上给出模糊映射f:U→F(v),ui|→f(ui)=(ri1,ri2,…,rim),i=1,2,…,n,其中f(ui)是对ui的单因素评语模糊向量,rij表示ui具有评语vj的程度[13],进而得到模糊评价矩阵R。
5)确定权数向量A={a1,a2,…,am},在模糊评价中,各因素对评价结果的影响程度不同,需结合实际确定,本文按2.1中的层次分析方法。
6)选择适当的合成算法,选择加权平均型或主因素突出型。
7)计算评判指标,模糊综合评价的结果是被评价事物对各等级模糊子集的隶属度,一般是一个模糊向量,若对多个事物比较并排序则需要进一步处理,将综合结果转化为综合分值。
3 算例分析
假定由5艘舰艇组成的敌方海上护航运输编队在某海域航行,上级命令我MCSMAG对敌海上编队实施打击,要求重创敌编队,其中,包括击沉1艘运输舰船。根据通报的侦察情报,获取敌海上护航运输队各舰艇的信息情况如表9 所示。
表9 敌舰艇信息情况 |
| 序号 | 类型 | 平均航速/ kn | 与岸导发射各阵地 平均距离/km | 航向 | 目标指示 信息准确度 |
|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Ⅰ型舰 | 18 | 301.32 | 稳定靠近 | 不准确 |
| U2 | Ⅱ型舰 | 20 | 313.5 | 转向靠近 | 较准确 |
| U3 | 运输船 | 16 | 336.3 | 稳定靠近 | 准确 |
| U4 | 运输船 | 16 | 320.1 | 稳定靠近 | 不够准确 |
| U5 | 运输船 | 16 | 342.6 | 稳定靠近 | 较准确 |
按照前文中建立的指标体系将因素集分为两层:第一层为U={UⅠ,UⅡ,UⅢ,UⅣ},第二层为UⅠ={u1,u2},UⅡ={u3,u4,u5,u6,u7,u8},UⅢ={u9,u10,u11},UⅣ={u12,u13,u14}。用T={T1,T2,T3,T4,T5}代表编队中的5艘舰艇,按照量化评价方法,对数据进行处理后得到t时刻编队目标诸因素模糊评价矩阵,如表10 所示。
表10 目标原始数据矩阵 |
| 目标 序号 | 判断一致性 UⅠ | 打击可行性 UⅡ | 打击紧迫性 UⅢ | 对敌有用性 UⅣ | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | U2 | U3 | U4 | U5 | U6 | U7 | U8 | U9 | U10 | U11 | U12 | U13 | U14 | |
| T1 | 0.80 | 0.80 | 0.20 | 0.40 | 0.40 | 0.30 | 0.20 | 0.30 | 0.30 | 0.10 | 0.30 | 0.60 | 0.70 | 0.60 |
| T2 | 0.80 | 0.90 | 0.70 | 0.20 | 0.30 | 0.10 | 0.10 | 0.30 | 0.30 | 0.10 | 0.30 | 0.70 | 0.90 | 0.80 |
| T3 | 1.00 | 1.00 | 0.90 | 0.90 | 0.80 | 0.90 | 0.90 | 0.10 | 0.60 | 0.70 | 0.90 | 0.80 | 0.30 | 0.90 |
| T4 | 1.00 | 1.00 | 0.40 | 0.90 | 0.30 | 0.90 | 0.90 | 0.10 | 0.50 | 0.70 | 0.90 | 0.80 | 0.30 | 0.90 |
| T5 | 1.00 | 1.00 | 0.70 | 0.90 | 0.50 | 0.90 | 0.90 | 0.10 | 0.60 | 0.70 | 0.90 | 0.80 | 0.30 | 0.90 |
1)计算各层次指标权重,经计算各层次指标权重如表11 所示。
表11 指标因素权重表 |
| 一级指标 | 指标权重 | 二级指标 | 指标权重 |
|---|---|---|---|
| 作战意图一致性 UⅠ | 0.3618 | 与上级意图一致性u1 | 0.6333 |
| 与本机判断一致性u2 | 0.3667 | ||
| 目标打击可行性 UⅡ | 0.3269 | 目指信息准确度u3 | 0.3889 |
| 目标舰艇类型u4 | 0.1768 | ||
| 在编队中位置u5 | 0.0937 | ||
| 预警探测能力u6 | 0.1351 | ||
| 防空反导能力u7 | 0.1623 | ||
| 舰艇平台能力u8 | 0.0431 | ||
| 目标打击紧迫性 UⅢ | 0.1634 | 目标舰艇距离u9 | 0.5278 |
| 目标舰艇航向u10 | 0.1396 | ||
| 目标舰艇航速u11 | 0.3325 | ||
| 目标对敌有用性 UⅣ | 0.1477 | 执行任务价值u12 | 0.6369 |
| 作战体系价值u13 | 0.2583 | ||
| 目标物理价值u14 | 0.1047 |
2)分层次作综合评价
UⅠ={u1,u2},权重W1=(0.6333,0.3667),对{u1,u2}的模糊评判构成的单因素评判矩阵:R1= 。
用模型M( )计算得: B1=W1*R1=( )* =( )。
按照相同的方法可以计算:
B2=W2*R2=( )* =
B3=W3*R3=( )* =
B4=W4*R4=( )* =
3)高层次的综合评判
U={UⅠ,UⅡ,UⅢ,UⅣ},权重W=(0.36,0.32,0.16,0.14),则综合评判为
B=W*R=W* =(0.36 0.32 0.16 0.14)* =
按照评价估值大小作为标准,敌海上护航运输编队5个舰艇目标的排序结果为T3,T5,T4,T2,T1。
4 结束语
本文从机动岸舰导弹突击群对海突击目标优选评判指标体系入手,结合模糊综合评判法对目标进行综合评估,具有一定的科学性、合理性,拓展了目标优选的思路。