单舰反潜目标威胁评估排序模型研究论文

单舰反潜目标威胁评估排序模型研究

张弘弨, 王德石, 彭京徽

(海军工程大学 兵器工程学院, 湖北 武汉, 430033)

摘 要: 针对单舰反潜威胁评估的可信度与效率等问题, 文中研究了潜艇目标的威胁排序规则及威胁评估模型。根据反潜作战特点, 选取描述威胁的指标并建立了威胁评估指标体系。对目标威胁进行评估的基础上, 在采用模糊层次分析法(AHP), 融合了对目标的可攻性判断, 使模型可考虑战场环境目标武器状态等因素。仿真结果表明, 文中方法可准确、快速评估水下目标威胁, 可为水面舰艇编队反潜作战辅助决策提供依据。

关键词: 单舰反潜; 威胁评估; 排序规则; 模糊层次分析法

0 引言

随着装备技术和信息技术的不断发展, 未来的水下威胁将更加复杂多变, 潜艇将会是水面舰艇的主要威胁。威胁判断是反潜武器系统作战指挥辅助决策的重要环节, 直接影响后续火力通道组织等步骤。为完善水面舰艇辅助决策能力, 提高水面舰艇反潜武器系统作战能力, 需要建立水面舰艇对水下潜艇威胁判断排序模型, 以满足对潜艇目标的实时威胁判断与排序。反潜作战威胁主要来自敌方潜艇及潜艇携带的鱼雷, 由于对潜艇威胁评估属于反潜攻击的范畴, 而对鱼雷威胁评估属于反潜防御的范畴, 故文中在威胁评估中只考虑敌方潜艇威胁。

自20世纪80年代起, 国内外在反潜威胁评估领域开展相关研究工作, 部分成果已应用于水面舰艇作战平台, 由于保密原因, 可查到的资料有限, 而目标威胁评估研究在防空作战及电子战方面可查阅资料较多。目标威胁评估方法主要包括: 多属性决策^[1]、专家系统方法^[2]、灰色理论^[3]、TOPSIS方法^[4]、贝叶斯网络^[5]、直觉模糊集^[6]及多准则妥协解排序法(multicriteria compromise so- lution ranking method, VIKOR)^[7]等。王鑫等^[7]基于标尺量化函数对定性指标进行量化, 采用VIKOR对电子战目标进行威胁排序, 使得在整体效用最大的同时达到个体遗憾最小, 与实际结合紧密。陈菁等^[8]研究提出了基于单舰视角的编队反潜武器系统威胁判断分步排序法, 并通过仿真说明了此方法的正确性和有效性。李亦伟等^[9]根据空袭与反空袭战术理论, 应用模糊数学理论、多属性决策方法进行威胁判断, 对空中的威胁目标流进行威胁大小排序。但在可查阅的资料中缺少对于战场环境与目标武器状态的分析。

定义1： 待检索的语句(问题)分词之后的结果词集称为“问题词集”，用“C”表示。词集C可以用由特征项表示为C(t1,t2,…,tn)，其中tk为特征项，且1≤k≤n，特征项(Term，用t表示)是指出现在词集C中的基本语言单位，主要由词和短语组成。

文中借鉴防空作战威胁评估方法, 采用模糊层次分析法(analytic hierarchy process, AHP), 同时融入对目标鱼雷武器的可攻性判断, 以更加全面合理地分析问题, 采用分级排序法在兼顾准确性和效率的前提下, 解决水面舰艇对水下多目标的威胁评估问题。从而为作战辅助决策提供研究基础。

1 单舰作战条件下的作战态势

为便于威胁评估模型的建立, 需将威胁评估问题简化抽象为数学问题, 首先对敌我双方平台与武器的战术指标、单舰作战条件下的作战态势进行设定, 同时给出代表符号。

假设敌我平台与武器的战术指标如下:

由于威胁判断是为下一步火力通道组织做准备, 故以我舰有效舰射程R_e作为划分目标威胁指标,比较敌方目标与我舰距离D_P与R_e的大小, 若

2) 舰艇水下威胁来自敌方两型潜艇, 其中, Ⅰ型潜艇最大航速V_I、管装重型鱼雷最大载弹量n₁枚、携带鱼雷的航速V_TI、有效射程R_TI; Ⅱ型潜艇最大航速V_Ⅱ、管装重型鱼雷最大载弹量n₂枚、携带鱼雷的航速V_TⅡ、有效射程R_TII。

在建立敌我平台与武器战术指标的基础上, 对目标态势进行假定。在仅仅考虑单舰作战的情形下, 为了研究水下目标威胁, 考虑不失一般性, 假定威胁目标分布如图1所示。

图1 作战态势假定图

Fig. 1 Assumption diagram of operational situation

作战态势如下:

1) 作战海域深度H_S; 海况N_S级, 水文条件良好;

2) 1艘我方舰艇W执行反潜任务, 保持航速V_W, 航向C_W行驶;

由于镍基复合管道属于异种材料的热轧钢，镍材料的熔点温度较碳钢要低、散热能力较碳钢要差、线膨胀系数较碳钢要大等因素，造成焊接过程中镍基材料与碳钢层相熔合时熔敷深度较浅，易出现层间未熔合和侧壁未熔合，所以每层的焊缝厚度以不超过焊条直径的1.0～1.5倍为宜，在坡口两侧边角增加停留时间，以使镍材料能够良好的与碳钢基层相熔合。

3) 以当前我方舰艇W位置为坐标原点, 以正北方为Y建立平面坐标系;

4) 敌方N艘潜艇P₁,P₂,,P_i,,P_N, 分别位于我舰距离D_Pi、方位A_Pi处, 以航速V_Pi、航向C_Pi行驶。其中, Ⅰ型舰艇N₁艘, Ⅱ型舰艇N₂艘,N=N₁+N₂,N_a艘潜艇在我方打击范围之内,N_b艘潜艇在我方打击范围之内,N=N_a+N_b;N_in艘潜艇在我方探测范围之外,N_out艘潜艇在我方探测范围之外,N=N_in+N_out。

敌我双方成对抗态势, 敌方潜艇群欲对我舰进行攻击, 我舰针对当前态势进行反潜作战, 并依据作战态势中敌方潜艇的距离、方位、航速、航向、深度以及鱼雷储量和鱼雷航速等要素对来袭目标进行威胁评估。

2 目标威胁属性分析

目标威胁排序结果是由当前战场环境下敌我双方的多种属性共同决定的, 故可采用多属性决策法来考虑该问题。将1个潜艇目标看作1个备选方案, 方案集由所有潜艇目标构成, 决策准则是潜艇目标对我舰的威胁程度。威胁排序的影响因素考虑2个方面: 目标对我舰的攻击意图和目标的作战能力。

1) 目标攻击意图属性(a_P,H_P)

目标对我舰的相对航向与敌我连线间的夹角称作目标攻击角a_P。潜艇群作战的战术战法主要有区域游猎方式、阵地伏击方式、潜艇幕方式和引导截击方式^[10]。除区域游猎方式和阵地伏击方式外, 以其他方式对水面舰艇进行打击时, 首先需要占领射击阵位, 此时潜艇威胁与攻击角有关; 潜艇以阵地伏击方式或区域游猎方式对水面舰艇进行打击时, 需提前在其预计航路上进行隐蔽, 待其进入攻击范围后实施打击, 此时潜艇威胁与攻击角无关, 而与我舰是否进入目标攻击半径内有关。故当敌我距离小于目标鱼雷射击半径, 即当D_Pi<R_T时, 目标威胁最高且与攻击角无关;当敌我距离大于等于目标鱼雷射击半径, 即当D_Pi≥R_T时, 目标威胁与攻击角有关, 且当目标航向直指我舰时, 目标具有高概率占领射击阵位, 威胁较高; 反之, 威胁就较小。攻击角可反映目标对我舰的攻击意图, 其也为威胁因素之一。

潜艇按照航行深度不同可分为水面航行状态、半潜航行状态、潜望深度航行状态及工作深度航行状态^[11]。以目前的技术还无法对潜艇的深度进行探测, 在此仅将深度分为水面航行状态(半潜航行状态)和非水面航行状态2类。当目标深度H_P=0时, 潜艇处于水面航行状态和半潜航行状态时, 潜艇不具备作战能力, 威胁极低; 当H_P>0时, 潜艇处于非水面航行状态, 此时潜艇作战性能最佳, 对我舰攻击意图明显。目标深度可反映目标对我舰的攻击意图, 故将其作为威胁因素之一。

由于威胁程度没有明确的定义, 具有模糊性, 故可采用模糊数学的方法对其进行定量描述。对基于多属性决策的威胁评估属性用模糊集表示, 属性值由隶属函数刻画。

在建筑工程中外观缺陷一般为：麻面、裂缝、空洞、松散等。外观检测因其具备可视性特点，能够直接发现建筑结构的外观缺陷。并且还能够对混凝土结构外观尺寸与质量进行检测。外观检测不仅能够对建筑结构中的预埋件、结构距离等作为检测的主要内容，还能够通过尺量的方法对建筑结构的外部尺寸进行确量，保证相关建筑结构尺寸的偏差在规范《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）允许范围内。此外，不同的建筑环境还可能影响建筑结构产生不同问题，从而对建筑结构主体造成严重的破坏，而外观检测能够及时的将损伤严重的位置进行检验，有效的控制检测质量。

没有充分的调动社会资源或者调动后没有达到效果，很大一部分原因是因为企业没有严格的实行标准化，没有给对方相对准确的信息，最重要还要相信别人、信赖别人，这就给国内企业如何提出严格标准，给予了很大的挑战。

三是促进了全省经济发展方式转变。通过各级水资源管理机构卓有成效的工作，促进了全省经济发展方式的转变。2012年，全省完成GDP 22 250.16亿元，按可比价格计算，比试点前的2011年增长11.3%；2013年，全省完成GDP 24 668.49亿元，按可比价格计算，比2012年增长10.1%。事实说明，实行最严格的水资源管理制度不会限制经济发展，会促进经济社会健康发展。

目标作战能力需由作战平台的作战能力和武器系统的作战能力共同决定, 在此考虑目标类型type和目标对我舰的毁伤能力K_P两方面。

以动力方式为标准, 将type划分为核动力潜艇和常规动力潜艇。我舰可通过声呐探测得到的数据推断出目标类型^[12]。对目标类型的考虑实际上是对作战平台作战能力的考虑, 不同类型目标的机动性和隐蔽性不同, 故对我舰所造成的威胁不同。将type作为威胁因素之一。

K_P是对目标武器系统作战能力的反应, 在此只考虑鱼雷武器系统。目标的作战能力最终由末端的毁伤效能反映, 但必须具有可攻性, 因而需进行武器可攻性判断, 由于可攻性判断是主观判断目标对我舰进攻的可能性, 故当且仅当我方能够确定目标在当前状态下无法进攻时, 才可排除目标可攻性, 其余情况按照目标具有可攻性计算。

目标对我舰可攻性判断在此考虑剩余弹药数量、目标携带武器的作战海区深度和作战海况。剩余弹药数量直接决定目标火力通道的选择, 潜艇上装备的鱼雷数目较少, 容易计数, 若某潜艇弹药用尽, 则鱼雷武器系统无法使用。目标武器的作战海区深度和作战海况两项指标直接决定武器系统是否可用, 若达不到反潜武器发射条件, 则该武器通道不可用, 此时目标对我舰威胁很小。

在鱼雷武器毁伤能力上, 同时综合我舰声呐所能探测到的信息, 将目标在当前位置发射鱼雷到鱼雷到达距我舰鱼雷拦截半径所用的时间称作我舰的防御时间, 以此作为鱼雷武器毁伤能力的评判依据, 并用t_P表示。t_P越小, 留给我舰的防御时间越短, 威胁越大。将武器系统作战能力作为一个威胁因素。

某工程是1座常见的砖烟囱，高45 m。工程位于山西省孝义市，建设单位为西山吕梁德威公司德顺煤矿。工程采用国家标准建筑设计图集《砖烟囱施工标准图集》G611(六)中编号为45/1.4-508-250-15型号的烟囱。基础直径为7 m，筒身入口外径4.41 m，入口内径3.33 m，出口内径1.4 m。烟囱基础为C25混凝土。

以上分析了4项水下目标威胁因素的判断属性, 从不同方面反映了目标的威胁程度。4项因素构成决策的属性集可以较全面地描述目标的威胁程度。即

(1)

采用AHP法递阶层次结构表示见图2。

图2 基于多属性决策的威胁评估层次结构示意图

Fig. 2 Hierarchical model of threat assessment based on multi-attribute decision making

3 目标属性权值

2) 目标作战能力属性(type, K_P)

根据潜艇在不同深度下航行状态的特点, 可对深度威胁隶属度函数进行如下设定

(2)

由式(7)和式(11)得目标杀伤能力隶属度函数

(3)

(4)

式中:C_PiW为目标相对我舰航向;V_Pi为目标i的速度;C_Pi为目标i的航向;V_W为我舰速度;A_Pi为目标相对我舰方位。

设定当α_Pi∈[90°, 90°]时, 对我舰威胁µ_α(x)>0; 当α_Pi[90°, 90°]时, 目标对我舰攻击角属性值µ_α(x)=0; 由于目标攻击角越接近0°, 威胁程度越大, 可选择中间型的对称正态分布表示攻击角隶属度函数, 其函数形式

(5)

式中:k=1;a=0。

核动力潜艇用type(Ⅰ)表示, 常规动力潜艇用type(Ⅱ)表示, 由于该指标需通过水声信息推断得到, 获取难度较大, 在此规定若目标型号未知则按照最恶劣情况考虑。综合考虑2类潜艇性能, 假定目标类型威胁隶属度函数为

(6)

目标武器可攻性系数用f表示。f=0表示该武器在当前状态下不可攻;f=1表示该武器在当前状态下可攻, 若对目标的可攻性不明确, 按照目标可攻计算。剩余弹药可攻性系数、海区深度可攻性系数、作战海况可攻性系数分别用f₁、f₂和f₃表示, 则有

(7)

对剩余弹药进行可攻性判断时, 剩余1枚及以上鱼雷时威胁值视为1, 当该目标没有鱼雷时威胁值视为0, 若目标剩余弹药量未知则按照剩余弹药充足计算。目标鱼雷剩余量可攻性系数

(8)

鱼雷对作战海区深度和作战海况要求较大, 通常管装鱼雷的作战海区深度大于40 m, 若对于目标作战海况小于5级, 作战海区深度可攻性系数为

(9)

作战海况可攻性系数

(10)

我舰防御时间t_Pi可由解析法求解。通常舰艇的鱼雷拦截半径为3 km, 从鱼雷报警至助飞式干扰器入水正常工作时间通常不大于60 s, 若防御时间小于60 s, 则我舰难以有效防御; 通常目标采用鱼雷对我舰进行打击的有效射程为15 km, 当目标距离大于15 km后鱼雷命中概率较低, 当目标距离大于22.5 km后认为对我舰威胁很低, 此时我舰防御时间为750 s。设定当t_Pi≤60 s时, µ_t(x)=1, 当t_Pi≥750 s时, µ_t(x)=0。若因目标携带的鱼雷性能未知而无法计算防御时间时, 以该目标可能携带的性能最优鱼雷计算。目标杀伤能力隶属度函数可采用岭形分布中的偏小型分布^[13], 其函数

(11)

式中:a₁=60 s; a₂=750 s。

规定目标i攻击角α_Pi是以我舰与目标连线为基准, 顺时针方向为正, 则以我舰为参考系目标的相对速度方向

(12)

则目标的威胁属性模糊集

(13)

而各属性的相对重要程度是不同的, 在评估值中所占的权重也不同, 需确定各属性的权值。设由各权值组成的权向量

(14)

可采用AHP法和专家打分的方法获得各属性的权值。这里采用AHP法中最小偏差的模糊互补判断矩阵排序方法^[14], 各属性权值矩阵表示为

(15)

取I=min(I₁,I₂), 则时间

课堂上除了幻灯片形式，还要利用现代多媒体、自媒体等载体，增加视频教学、超声讲座、微信群或公众号文章分享、病例讨论等，激发学生的学习兴趣，增加教学效果。为克服传统手把手式教学的低效率，临床实践中可通过超声模拟教学，尽快让学生掌握经直肠超声检查前列腺，以及超声引导下前列腺穿刺活检的技巧[11]。

表1 判断矩阵赋值含义表

Table 1 Meanings of judgment matrix assignment

给出模糊互补判断矩阵

(16)

为保证模糊互补判断矩阵B满足一致性要求, 对模糊互补判断矩阵B进行一致性评判。经计算一致性比例CR=CI/RI=0.0019<0.1, 故模糊互补判断矩阵B满足一致性要求。由模糊互补判断矩阵B计算属性权重

(17)

计算目标i的威胁值

(18)

4 目标威胁等级划分及排序

在单舰作战中, 整个反潜作战只能靠本舰自身的武器系统进行, 目标的威胁排序只有在我舰有效射程范围以内才有意义。根据我舰有效射程范围可将目标分为两级。

设我舰W向C_W方向以某一航速V_W航行, 此时刻目标P在我舰方位为A_P、距离为D_P, 以航向C_P、航速V_P航行, 将我舰火箭助飞鱼雷单雷射击命中概率为80%的距离作为我舰有效射程, 用R_e表示, 如图3所示。

1) 我方舰艇具备一定的反潜能力, 反潜武器有效作战半径R_e, 预警机与声呐在内的有效主动探测距离L_d;

护理不良事件是指在护理过程中发生的，不在计划中的未预计到的或通常不希望发生的事件，包括患者在住院期间发生跌倒、用药错误、走失、误吸或窒息、烫伤及其他与患者安全相关的非正常的护理意外事件［2］。因此，为了有组织、系统地消除或减少护理不良事件的发生，使资源能有效地集中利用，保障患者的安全，我院护理部近年来建立了鼓励不良事件报告制度，但效果并不理想，为了解其影响因素，我院对临床护士进行了相关的问卷调查，现报道如下。

图3 目标威胁等级划分判断示意图

Fig. 3 Schematic of target threat level division

(19)

I级威胁表示此刻威胁目标在我舰有效攻击范围之内。由于我舰可直接对目标进行有效打击, 故此类目标的威胁排序整体靠前。I级威胁目标的排序准则为目标的威胁值TH, 即TH越大, 在I级威胁内排序越靠前;TH越小, 在I级威胁内排序越靠后。

II级威胁表示此刻目标在我舰攻击范围之外, 由于我舰不可直接对目标进行有效打击, 威胁排序整体靠后。II级威胁目标的排序准则为II级威胁目标变为I级威胁目标的时间, 用T_r表示, II级威胁目标按T_r从小到大进行威胁排序。

T_r的计算方法如下: 在直角坐标系中, 以我舰为参考系, 目标相对我舰航向为C_PW, 目标相对我舰的速度为V_PW, 则目标相对航向

(20)

相对速度

在全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调要把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全员育人、全方位育人；多次强调青年大学生是祖国的未来，青年学生骨干在思想政治教育中发挥着重要作用。[3]

(21)

式中:V_m为目标航速;V_w为我舰航速。

由解析法可得到我舰位置坐标

(22)

式中, (X_P,Y_P)表示目标当前位置坐标。

解方程组: 若方程组无解, 则认为当前态势条件下该敌舰艇无法到达我舰有效射程以内, 即该目标对本见威胁较小; 若存在一个解, 则以该点计算时间T_r; 若存在(X₁,Y₁)和(X₂,Y₂)2个解, 需选取目标较早到达的一点计算时间T_r, 则

(23)

建立模糊互补判断矩阵。专家对上述4个属性进行两两比较, 按互补型0.1~0.9进行赋值, 最小步长为0.05, 判断矩阵赋值对应含义见表1。

研究发现水分子相态转变对淀粉凝胶物理化学性质有重要影响。通过控制水分子相态转变次数和速率可有效控制淀粉凝胶的结晶性、回生性质等性质，进而掌握淀粉基制品物化性质变化特点及规律[2]。

(24)

综上, 水面舰艇反潜威胁评估的排序原则为: I级目标的威胁程度大于II级目标, I级目标靠前。I级目标内部按照威胁值由大到小排序; II级目标排序时, 将有解的排在前, 无解的排在后; 其中, 有解目标按照按T_r从小到大进行威胁排序, 无解威胁目标按敌我距离由小到大排序。

第一，能源消费规模较大，化石能源(尤其是煤炭)比例较高，能源转型面临较大压力。欧盟经济增长与能源消费正逐渐脱钩，而伴随着中国经济的快速增长，中国能源消费仍保持较大规模。并且中国能源消费中，化石能源(尤其是煤炭)比例远高于欧盟，基于上文所提出的能源消费的路径依赖和锁定效应，能源转型面临较大压力。中国正处于城镇化深入发展的关键时期，在将来很长一段时间我国对能源将仍然有较高的需求，能源结构转型、选择更为清洁的可再生能源将是重要的战略选择。

5 案例与分析

据第1章作战态势假定, 给定敌我双方平台及武器系统的性能参数: 有效作战半径R_e=30 km, 有效主动探测距离L_d=40km; Ⅰ型潜艇最大航速V_I=25kn, 所携带管装重型鱼雷最大载弹量6枚, 航速V_TI=50 kn, 有效射程R_TI=15 000 m; Ⅱ型潜艇最大航速V_Ⅱ=20 kn, 有效射程R_TⅡ=15000 m,所携带管装重型鱼雷最大载弹量6枚, 鱼雷航速V_TⅡ=45 kn。以此为基础对以下案例进行分析。

案例1: 在某一时刻, 我方舰艇所处海域深度800 m, 海况3级, 水文条件良好, 以航速V_W= 18 kn、航向C_W=0°行使。我方声呐发现水下来袭目标, 显示如图4所示。目标方位、距离、深度、目标方位及其他属性如表2所示。

图4 作战态势图

Fig. 4 Diagram of operational situation

表2 假定目标参数表

Table 2 Parameters of assumed target

采用文中给出的方法, 根据第3章和第4章建立的威胁模型对假设背景中的敌方潜艇进行威胁判断。输出威胁评估结果如表3所示。

高素质的专业化监察队伍对于组织职能的发挥具有重大意义。学者李秋芳、孙壮志在其2015年出版的《反腐败体制机制国际比较研究》一书中指出，瑞典经济犯罪调查局大约有400名工作人员，其中包括检察官、警官、经济调查员（例如司法鉴定会计）和行政人员，调查员必须具备很强的专业知识和技能，同时，每个处都配备各领域的专家作为机构成员，而阿根廷审计总署更是要求内部人员必须具备大学经济学或法学学历，并通过金融管理和审计专业资格考试。可见，高学历、专业化、职业化是切实履行监察监督职能必备的要素，也是世界各国反腐败过程中机构人员遴选必须考量的基本素质要求。

在图4中比较目标P₁、P₂和P₃, 影响3个目标威胁值的主要原因是与我舰的距离不同, 在3个目标中只有P₃与我舰的距离D_P1大于15 km, 故P₁在攻击意图和毁伤能力方面的威胁较P₂和P₃低,TH₁较TH₂、TH₃相差较大, 而P₂和P₃由于目标类型和毁伤能力不同存在一定的差距, 故TH₂较高; 比较目标P₁、P₄, 二者主要的差别是攻击角的不同, α_P1=71.6°,α_P4=0.23°, 故TH₄较高; 比较目标P₃和P₅,P₅弹药余量为0, 对我舰不可攻, 而P₃弹药余量充足, 故TH₃高于TH₅; 目标P₆处于攻击的绝佳位置, 但由于某种原因上浮至水面, 故攻击意图下降很多, 但由于弹药余量充足, 不排除会重新下潜对我舰进行打击的可能性, 故TH₆比TH₂小, 但总威胁值仍较高。

表3 战场环境满足可攻性判断的目标威胁排序表

Table 3 Target threat ranking for battlefield environments satisfying attacking judgment

若在武器杀伤能力属性中不考虑可攻性判断或威胁排序过程中不进行分级排序, 其他步骤与该方法一致, 则输出威胁评估结果见表4。比较表3和表4, 对各目标从威胁值TH和威胁排序上进行比较可得到:P₅的威胁值有大幅上升, 威胁排序由4上升至2。原因为: 在不考虑可攻性判断的威胁评估下, P₅此时具备攻击能力且已占领射击阵位, 故威胁值高。实际上P₅的鱼雷剩余量不足以支持其完成打击, 故威胁值较与其作战状态类似而剩余弹药量不为0的P₃、P₆应偏低, 故在武器杀伤能力属性中不考虑可攻性判断会导致判断排序有误。表5为不考虑目标分级的目标威胁排序。

本文提出了一种新型的硅基SPAD器件结构，该结构除了在深N阱与P-外延层之间形成一个主雪崩区外还在深N阱内形成两个对称的次雪崩环区。主雪崩区深度较深且面积较大，可以提高对近红外短波光子的探测效率；两个对称的次雪崩环区在深N阱中覆盖范围广，可以拓展器件的光子响应波段。TCAD仿真结果表明与传统P+/Nwell结构相比，新型SPAD器件结构在850nm的光子探测效率提高了5倍，在300nm-1000nm宽光谱范围内均获得了较高的光子探测效率。此外，该器件的暗计数率受BTBT效应影响小，20℃以下获得了更低的DCR，大大提高了器件的整体性能。

表4 不考虑可攻性的目标威胁排序表

Table 4 Target threat ranking without considering at- tacking

表5 不考虑目标分级的目标威胁排序表

Table 5 Target threat ranking without considering tar- get classification

比较表3和表5, 对各目标从威胁排序上进行比较可得到: P₈威胁排序由7上升至5。原因为:P₈处于我舰必经的航道, 疑似对我舰上采取阵地伏击战术, 在不进行分级的威胁排序下威胁值较高, 但P₈处于我舰攻击范围之外, 我舰无法对其进行打击, 应排于我舰攻击范威内的P₁、P₄之后。故分级排序在此较为合理。

案例2: 在案例1的基础上, 将海况改为6级, 其他条件即参数不变。根据文中的威胁评估模型对假设背景中的敌方潜艇进行威胁排序, 威胁排序输出结果如表6。

表6 战场环境不满足可攻性判断的目标威胁排序表

Table 6 Target threat ranking for battlefield environments dissatisfying attacking judgment

在6级海况下, 所有目标的管装鱼雷武器均不可攻, 此时杀伤能力属性µ_k(x)=0, 威胁评估应仅与攻击角、深度和目标类型有关。综合比较目标的这3项属性, 表6的输出结果与经验相符。

6 结束语

针对水面舰艇作战辅助决策中的目标威胁评估问题, 采用了多属性决策与模糊理论法相结合的方法对水下潜艇目标进行威胁排序研究。在试验中: 案例1检验并比较了相同态势不同评估方法下的威胁评估结果, 所提出的威胁评估方法分别与未进行威胁等级划分的评估方法和不进行可攻性判断的评估方法进行对比; 案例2检验并比较相同评估方法不同态势两组仿真试验, 重点对比了战时海况和海区深度对潜艇目标威胁评估结果的影响。试验结果表明, 该方法较传统的评估方法考虑的因素更多, 评估结果更合理, 能够准确、快速地评估水下目标威胁, 为反潜作战辅助决策提供支持, 为多舰协同作战下的威胁评估打下基础。

下一步研究可讨论在综合考虑多种反潜武器系统与信息传输效率下的威胁评估模型, 以提高模型的准确性及效率。

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Research on Target Threat Assessment and Ranking Model of Single Ship against Submarine

ZHANG Hong-chao, WANG De-shi, PENG Jing-hui

(College of Weaponry Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033，China)

Abstract: Aiming at the threat assessment reliability and efficiency of single ship against a submarine, the threat ranking rules and threat assessment model of submarine targets are studied. According to the characteristics of anti-submarine operation, the specifications describing threat are selected and the specification system of threat assessment is established. Based on the fuzzy analytic hierarchy process(AHP) method, the attacking judgment of the target is fused, so that the model can consider the factors such as the state of the target weapon in the battlefield environment. The simulation results show that the proposed method can be used to assess underwater target threats accurately and quickly. It provides the research foundation for developing the command and decision-making system of surface warship formation anti-submarine operation.

Keywords: single ship againstsubmarine; threat assessment; ranking rule; fuzzy analytic hierarchy process

[引用格式] 张弘弨, 王德石, 彭京徽. 单舰反潜目标威胁评估排序模型研究[J]. 水下无人系统学报, 2019, 27(1): 37-44.

中图分类号:TJ630;E911

文献标识码:A

文章编号:2096-3920(2019)01-0037-08

DOI:10.11993/j.issn.2096-3920.2019.01.007

收稿日期:2018-07-16;

修回日期:2018-11-21.

作者简介:张弘弨(1993-), 男, 在读硕士, 主要从事兵器发射与动力推进技术研究.

(责任编辑: 杨力军)

标签：单舰反潜论文;  威胁评估论文;  排序规则论文;  模糊层次分析法论文;  海军工程大学兵器工程学院论文;