基于雷达图的防暴武器系统作战效能评估方法*

2020-09-23战仁军彭维仕

火力与指挥控制 2020年8期

李青，战仁军，彭维仕*

（1.武警工程大学装备管理与保障学院，西安 710086；2.中国人民武装警察部队第一机动总队特战三支队，石家庄 050800）

0 引言

在复杂的国际环境和激烈的地区冲突中，恐怖主义是国际社会面临的主要问题。非致命武器是国际警察和部队应对恐怖主义最有效的武器，这也促进非致命武器技术的发展［1-5］。如图1 所示，该型防暴武器系统是一款配属于车载的武器系统［6］。它主要用于处置群体性突发事件，以其战斗部装填的催泪剂驱散闹事人群。

图1 六管64 mm 防暴弹发射器

为了提高防暴武器系统的作战效能，文献［6-15］中提出了改进方法。可见，目前关于非致命武器的评估方法主要包括：模糊综合评价方法［12-13］和幂指数-层次分析法相结合［14］。上述这些方法主要存在两个缺陷：1）评估结果中含有主观因素；2）评估结果不能直观反映系统作战效能各单项指标的相对优劣。雷达图法是一种多属性决策的评估方法［16］。该方法操作简单，评价结果直观。雷达图法与上述评估方法相比，它既能够直观地反映被估对象整体性能的优劣，又能给出被估对象单项指标的好坏［17］。因此，为解决上述两个难题，本文提出一种基于雷达图法的防暴武器系统作战效能评估方法。

1 作战效能评估指标体系

以防暴武器系统的结构特点及其战术技术性能指标为依据，从防暴武器系统的作战目标（对象）与作战任务方面分析其作战效能，得到防暴武器系统的作战效能评估指标体系，如图2 所示。

图2 防暴武器系统作战效能评估指标体系

由图2 可知，防暴武器系统作战效能评估指标体系主要包括：防暴弹效能和防暴发射器效能。防暴弹效能主要包括单发、多发（齐射）驱散面积、战斗部当量、有效射程和圆概率误差。防暴发射器效能主要包括射速、垂直、水平发射能力、总质量、外形尺寸、环境适应能力、工作可靠性和经济性（性价比）。

2 构造防暴武器系统的雷达云图

2.1 雷达图的基本原理

假设被评的对象有n 个评价指标，传统雷达图的绘制方法是首先作一个圆，将其等分为n 个扇形区域，每个扇形区域的角度是α=2π/n，指标轴为扇形区域的半径；然后把指标值按比例计算后在指标轴上标出每一个点，按照顺序连接指标轴上的所有点即可得出评价雷达图。

2.2 指标规范化处理

根据防暴武器系统的作战效能指标体系，将防暴武器系统的作战效能指标分成两大类：效益型指标和成本型指标［14］。在防暴武器系统效能指标中，效益型指标有：单发驱散面积As、齐射驱散面积Am、战斗部当量T、有效射程R、垂直发射角θc、水平发射角θs、射速vs、环境适应能力e、可靠性k 和经济性cb。成本型指标：CEP、总重量M 和外形尺寸C。

为了方便，采用线性尺度变化法进行规范化，对于效益型指标有：

同理，对于成本型指标有

2.3 绘制防暴武器系统雷达图

根据上述评估指标和雷达图法的特点，得到绘制防暴武器系统雷达图的步骤为：

Setp1 以O 为圆心，绘圆。根据评估指标的数量n，用数轴将圆等分，等分的夹角为：

Setp2 按照式（1）和式（2）对指标进行规划，然后将归一化后的数值vij逆时针方向依次标定在各个数轴上。

Setp3 以O 为圆心，vij为半径，逆时针方向依次绘制扇形区域，各扇形组成的图形称为防暴武器系统的雷达图，如图4 所示。

图4 改进的防暴武器系统雷达云图

3 防暴武器系统作战效能评价模型

3.1 防暴武器系统雷达图特征提取

3.2 构造防暴武器系统作战效能评价模型

为了保证作战效能评估过程中，评价结果不会因评价向量的波动而发生大幅度变化，构造的评价模型需满足正则性、单调性和连续性。因此，根据式（7）和式（8），构造的防暴武器系统作战效能评价模型为：

4 实例验证

下面利用上述作战效能评估方法评估三型常用的防暴武器系统，这三型防暴武器系统的相关参数如表1 所示［14］。

表1 三型防暴武器系统的相关参数

利用式（1）和式（2）对表1 中数值进行归一化，归一化后的指标值如表2 所示。

表2 三型防暴武器系统归一化值

由表2 可见，利用Matlab 软件绘制得到三型防暴武器系统的传统雷达图评价结果，如图5 所示。

进一步通过提取扇形特征，得到三型防暴武器系统改进的雷达图评价结果，如图6 所示。

由图5（a）和图6（a）中可以直观地看出三型防暴武器系统各单项指标的优劣。例如，从工作可靠性和战斗部当量可以得出：

为了评估三型防暴武器系统的作战效能，将表2 中的数据代入式（7）和式（8）可得：

和

图5 3 种防暴武器系统的雷达图评价结果

图6 3 种防暴武器系统新的雷达图评价结果

进一步将式（13）和式（14）代入式（11）得

由式（17）可知，防暴武器系统B 的作战效能最好。进一步可得防暴武器系统的单发驱散面积、齐射驱散面积、CEP、射程和射速是其作战效能的主要因素。因此，提高防暴系统武器的作战效能需要从以下4 方面入手：1）提高单、齐射驱散面积需要研制大口径或者增大战斗部当量；2）探究驱散能力更强和更经济的催泪试剂；3）提高发射器的精度。例如将现有无膛线的防暴武器系统的发射身管改成带膛线的发射身管，或设计有翼的催泪弹以增加其飞行的稳定性；4）提高射速。将防暴武器系统手工装填方式改成自动装填方式，或将防暴武器系统改成单管的发射器以期提高射速。