【装备理论与装备技术】

基于改进模糊层次分析法的某拦截系统防护效能评估研究

刘一鸣¹，王德荣¹，熊自明¹，杨智谦¹，王宇濛²

(1.陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室， 南京 210007； 2.南昌工学院， 南昌 330108)

摘 要： 现有多样化的近程防护效能评估模型多是针对防空导弹、高射炮等防护手段的评估，某防护拦截系统是一种新型的超近程防护拦截系统，其结构组成及拦截方式均与现有近程防护不同，故在评估时选取的评估量化指标也不同，已有评价模型难以有效评估其防护效能。为了能对拦截系统做出针对性效能评估，结合系统的拦截原理和各分系统特点，采用改进模糊层次分析法，建立了系统的拦截评估指标及相应权重，构建了系统的防护效能评估模型，降低了计算评估的复杂程度。

关键词： 改进模糊层次分析；拦截效能评估；拦截系统；评价准则；综合评价

随着生产力的不断提高和科学技术的不断进步，战争形态也发生了深刻的变化。高科技武器层出不穷，毁伤效能日益提高，对地面高价值目标毁伤呈现准定位、高速度、深侵彻、强破坏等特点。本新型拦截系统(以下简称X系统)是基于地面目标末端防护的新型主动拦截系统，X系统区别于现有高炮、防空导弹等现有武器系统^[1-2]的点式拦截方式，而是采用发射拦截网拦截来袭弹药^[3]，进行面式拦截，拦截成功率高，经济性好。因此，研究如何对该种新型拦截系统进行直观有效地拦截效能评估具有重要意义。现有武器系统的效能评估多参考依照美国WSEIAC提出的E=ADC模型^[4-5]，在此基础之上，进行相应武器系统的建模评估分析^[6-10]。由于X系统与现有武器系统拦截手段和拦截原理不同，导致当前已有的评估模型不能较好地反映其拦截效能，因此提出了基于改进模糊层次分析法的防护效能评估模型，为X系统的效能评估提供依据。

1 拦截系统组成

X系统利用雷达探测较远距离的来袭弹药，根据来袭弹药的速度和方位，随动发射拦截网，在距离防护目标较近的范围内对来袭目标实现击爆，使防护目标由防直接命中变为防破片和空气冲击波。通过集成探测、控制以及随动发射等多种技术，形成了由雷达探测系统、中央控制系统、随动发射系统和发射拦截系统四部分组成的新型主动拦截系统，如图1所示。当目标来袭时，雷达探测系统将探得的信息传输给中央控制系统，解算出拦截参数后，将发射信号和发射诸元传递给随动发射系统，由随动发射系统发射拦截装置对来袭目标进行拦截，拦截流程如图2所示。X系统实现了由加强防护结构抗打击能力的传统土木防护到主动拦截来袭弹药的现代化防护的转变。

多年的实践表明，流域和区域“一湖两河”水行政执法联合巡查的持续开展，为水行政执法工作提供了合作平台，有效整合了流域与区域执法力量，丰富了执法手段和方式，发挥了流域与区域两方面的积极性，有利于及时、集中查处省际边界违法行为和复杂疑难案件，保障了边界地区与重点河湖和谐稳定，取得了流域与区域优势互补、事半功倍的效果；同时促进了各级队伍的日常巡查活动，各级水行政执法队伍密切配合，营造了声势，扩大了影响，树立了水行政执法队伍的威信。

图1 X系统组成框图

2 拦截系统效能评估模型

X拦截系统效能评估模型的建立，采用改进的模糊层次分析法，该方法主要是依据被评价对象的相关属性和信息进行评价，被评价对象往往都涉及多个属性(或指标)，因此需对相关的属性(或指标)进行仔细的筛选，通过建立模型对被评价对象做出公正合理的评价。

图2 拦截流程示意图

2.1 建立模型的因素集

因素集是由影响评判对象的各个因素所组成的集合，是模糊综合评判是否科学合理的关键^[11]。根据需要，可将因素集U 表示为：U ={u ₁，u ₂,u ₃,…,u _n }，将其分成若干个组U ₁,U ₂,U ₃,…,U _k (1≤k ≤n )，使且U _i ∩U _j =∅(i ≠j )，则因素集可如下表示。

系统权重集的建立过程采用改进的层次分析法，区别于一般权重集的建立过程，通过每一准则在同层次所有准则中的打分占比，来量化评价体系中每一准则的权重，以此来体现对X 系统拦截防护效能的影响。

U ={U ₁,U ₂,…,U _k }

模型的评价集，即可能对X系统做出评价结果的集合，表示为V ={v ₁,v ₂,…,v _m }，结合该系统的实际情况，采用“很重要”、“重要”、“较重要”、“一般”、“不重要”五个等级，即V ={v ₁,v ₂,v ₃,v ₄,v ₅}。按照满分100分，则五个等级对应分数分别为V ₁=90,V ₂=80,V ₃=70,V ₄=60,V ₅<60，如表1所示。

图7给出了热流密度=30W/cm2时，质量流率和微通道分支数n对最大形变γ的影响。由图7可知，在相同分支数n的情况下，随着质量流率的增大，最大形变γ逐渐降低，但降低幅度逐渐减小。以质量流率分别为4.5g/s和1.5g/s时的最大形变进行比较，n分别为3、4、6、8时，γ分别降低1.3、1.24、1.19、1.16μm，降低幅度分别为53.3%、53.0%、54.1%、54.0%。即当冷却流体质量流率增大3倍时，各热沉的最大形变降低超过1/2，高质量流率能够大大降低热沉形变。

式中：i 代表第i 个一级因素；u 的下标n _i 代表第i 个一级因素的第n _i 个二级因素。

根据X拦截系统的拦截原理，采用层次分析法，建立系统的防护效能评价指标体系，如图3所示。

2.2 建立模型的评价集

二级因素集可表示为：

表1 评价等级划分

图3X 拦截系统的防护效能评价指标体系框图

2.3 建立模型的权重集

一级因素集可表示为：

二级准则中对相应一级准则U _i 的权重M _in 可表示为：

其中i ∈[1,8],i ∈N ⁺

(1)

一级准则U _i 中对系统防护效能Q 的权重M _i 可表示为：

或

(2)

其中，n =1,2或n =1,2,3，因为在X 系统的防护效能评价指标体系中，部分一级准则对应2个二级准则，部分对应3个二级准则。

2.4 确定各因素的隶属函数

根据X系统效能评估建模的特征，在咨询过多位专家后，确定使用Г型模糊分布^[12]为各因素的隶属函数。

偏小型模糊分布，采用如下函数计算隶属度，如评价体系中的测角精度、测距精度等。

中间型模糊分布，采用如下函数计算隶属度，如评价体系中的探测水平(俯仰)范围等。

偏大型模糊分布，采用如下函数计算隶属度，如评价体系中的探测距离等。

上述函数中的h 是评价体系相同地位二级准则中的指标总个数。

2.5 计算拦截效能

在原有拉丁舞专业课基础上，增加相关舞蹈课程，如:芭蕾基训、力量能力训练课、乐理、舞蹈解剖学等，丰富专业涵养，开阔学生视野，以促进学生更好的掌握拉丁舞专业技能。

(3)

则X 系统的总效能可表示为：

首先计算评价准则中各因素的隶属度，可得：

(4)

其中，k 为一级准则中的因素个数。

3 模型计算评估过程分析

根据任务需求及系统配置，X系统的拦截目标主要为中远程、中快速来袭目标，系统布置在重要地面目标周围，对目标进行拦截，保障防护目标安全。通过上述建立的评估模型，可对其防护效能评估进行计算分析。

3.1 计算二级准则对总效能的对应权重

经过征求专家决策意见，依据因素评价集中等级划分标准，对一级评判准则和二级评判准则打分如表2和表3所示。

表2 一级准则得分

表3 二级准则得分

由表2和表3的打分，根据式(1)和式(2)计算一级准则和二级准则权重的结果，如表4所示。

3.2 计算拦截系统中各评价因素隶属度

由2.4节已确定隶属度函数，根据评价因素不同的性质，将二级评价准则的模糊分布划分列表，如表5。

表4 一级准则和二级准则权重

表5 二级评价准则模糊分布划分

因此，各评价因素的隶属度计算如下。

2) 符合中间型模糊分布的隶属度计算

1) 符合偏小型模糊分布的隶属度计算

智媛十几岁就开始学习各种让自己变美的化妆技能，也渐渐变成众人眼中的漂亮姑娘。然而有一天，她开始觉得疲惫：为什么“美”的定义这么单一？为什么达不到“皮肤白”“大眼睛”“身材纤细”的标准，人生就好像会失败一样？智媛开始反思，她要逃离这种“单一美”对自己的束缚。

3) 符合偏大型模糊分布的隶属度计算

3.3 计算拦截系统的拦截效能

拦截系统的拦截效能计算若只考虑系统本身，缺乏一定科学性和合理性，应兼顾考虑系统所处环境和来袭目标特性，因此在经过合理分析和征求专家意见后，决定根据所处环境的优劣程度和来袭目标的威胁程度对计算得出的拦截效能进行修正，其修正系数λ 如表6所示。

在实际地震过程中出现柱端混凝土压碎，钢筋屈服，产生柱端塑性铰，这是由于在进行抗震设计时楼板对框架梁的加强并没有考虑充分[2].因此，在建模时增设钢筋混凝土楼板，楼板根据构造配筋.因为楼板的厚度较薄，选用壳单元，壳单元材料选用ABAQUS塑性损伤本构关系，混凝土强度等级为C30，混凝土的损伤因子采用能量等效原理计算[3].混凝土塑性损伤本构模型参数取值如表1所示.

价值共创最初被认为是消费者参与企业生产，与企业共同创造价值，即企业是价值创造的主导者，消费者只是企业的辅助者。伴随着信息时代的到来，消费者获取信息和资源的能力不断增强，价值共创逐渐由企业主导向消费者主导转变，并且消费者越来越倾向于在消费领域与参与主体进行互动，实现价值的共同创造。

表6中的环境条件优劣度主要根据该新型主动拦截系统所处的温度环境、风力环境、空气湿度、作业天候(昼夜)以及雨热等环境因素来确定；来袭目标的威胁度则主要根据目标的弹径弹长、飞行速度、制导方式、装药量以及引信体制等方面进行确定，其中修正系数表达式为：

再过两年多的时间，中国就将庆祝共和国五十周岁的诞辰；而人类将喜迎一个新世纪的千岁新年。我深信不疑，香港将在那个双喜临门的时刻，用更加美好的生活，向祖国献礼；带着更加辉煌的成就，跨进新世纪。

λ =λ ₁λ ₂

(5)

由式(3)、式(4)、式(5)计算拦截效能结果如表7所示。

1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。计数资料以例(百分率)表示，组间比较采用χ2检验；计量资料采用均数±标准差表示，组间比较采用t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

表6 修正系数λ取值

表7 拦截效能分析

4 结论

X拦截系统是区别于目前高炮及防空导弹的新型末段拦截系统，拦截空间窗口大，经济性好，可靠性高，因此对其能够进行直接客观的效能评估具有重要意义。本研究通过采用改进的模糊层次分析法，建立系统的针对性拦截效能评估模型，提升了评估结果的可靠性，较为真实地反映了系统的拦截效能，改进了常规的模糊层次分析方法和传统效能评估模型，为后续拦截系统的进一步研发升级提供参考。

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Research on Protection Effectiveness Evaluation of an Interception System Based on Improved Fuzzy Analytic Hierarchy Process

LIU Yiming¹， WANG Derong¹， XIONG Ziming¹， YANG Zhiqian¹， WANG Yumeng²

(1.State Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation of Explosion and Impact, Land force University of Engineering， Nanjing 210007， China；2.Nanchang Institute of Science & Technology， Nanchang 330108， China)

Abstract: The existing diversified short-range protection effectiveness evaluation models mostly aim at the evaluation of air defense missiles, anti-aircraft guns and other means of protection. The protection interception system is a new type of ultra-short range protection system. Its structure composition and interception mode are different from the existing short range protection system. Therefore, the quantitative evaluation indicators selected in the evaluation are different. The existing evaluation model is difficult to effectively evaluate the protection effectiveness of the new interception system. In order to make targeted effectiveness evaluation of the interception system, combining the interception principle of the system and the characteristics of each subsystem, using the improved fuzzy analytic hierarchy process, the interception evaluation index and corresponding weight of the system were established, and then the protection effectiveness evaluation model of the system was constructed, which reduces the complexity of calculation and evaluation.

Key words: improved fuzzy analytic hierarchy process; evaluation of protection effectiveness;interception system; evaluation criteria; comprehensive evaluation

doi: 10.11809/bqzbgcxb2019.07.023

收稿日期： 2018-11-02；修回日期：2019-01-05

基金项目： 国家自然科学基金青年项目(51608529);博士后基金项目(2017M611816)

作者简介： 刘一鸣(1994—)，男，硕士研究生，主要从事防灾减灾工程及防护工程研究,E-mail：LiuYiming940926@163.com。

通讯作者： 王德荣( 1968—)，男，副教授，工程师，主要从事综合信息防护研究，E-mail:wdrjb@163.com。

本文引用格式： 刘一鸣，王德荣，熊自明，等.基于改进模糊层次分析法的某拦截系统防护效能评估研究[J].兵器装备工程学报，2019,40(7):113-117.

Citation format:LIU Yiming，WANG Derong，XIONG Ziming, et al.Research on Protection Effectiveness Evaluation of an Interception System Based on Improved Fuzzy Analytic Hierarchy Process[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2019,40(7):113-117.

若在平时，欧阳锋肯定欣然前往，但这一天是他妻子吕凌子的生日，妻子的生日一年只有一次，情况有些特殊，所以钱多多的这个电话让他左右为难。

中图分类号： TJ760

文献标识码： A

文章编号： 2096-2304(2019)07-0113-05

(责任编辑 周江川)

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