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考虑多阶段因果关系的气象海洋环境作战影响综合评估方法研究

信息扩散;保障规范;DEMATAL-ANP;风险评估

五、体系试验与评估 > 1.试验设计与评估方法

随着海洋在国家安全和发展中的地位持续上升以及我国周边安全形势日益严峻，海上军事斗争对维护国家主权和海洋权益的作用日益重要。开展气象海洋环境对作战行动影响综合评估的研究，可为复杂环境下的海上作战行动提供科学、定量、准确的气象海洋决策支持，具有重要的军事意义。

当前，国内外对于综合评估方法的研究较多，经典的研究方法包括层次分析法、模糊综合评价、模糊逻辑推理等。近年来，一些自动化智能化的评估方法也有所发展，如马尔科夫模型、神经网络和贝叶斯网络等。总的来看，由于气象海洋环境对武器装备和作战行动的影响是多层级多因子的，大多数评估者需要先对单因子单层级进行评估，再选用综合评估方法，对其多因子多层级效能进行综合，提供决策支持。然而在实际保障过程中，由于气象海洋方向的评估保障人员缺乏了解环境对武器装备的效能影响机理、武器装备效能样本数据稀少等原因，评估保障人员大多时候只能依赖于长期积累的保障主观经验与武器装备自身给定的安全工作环境的规范阈值（下文简称为“保障规范”），进行“一刀切”式的保障判断。这种保障方法虽然基本能保证武器装备的安全使用，也可以保障少数武器装备任务的作战效能，但通常无法使多武器装备共同参与的联合作战行动效能达到整体最优，甚至可能会出现局部最优、整体最劣的情况。因此，这就需要发展一套兼顾武器装备局部与作战体系整体的评估方法，该方法既能充分利用各单一武器装备的保障规范信息，又能充分发挥作战体系的整体行动效能。

针对上述问题和需求，论文首先引入风险的概念来表征气象海洋环境要素对武器装备与作战行动带来的风险。因此，论文首先将海上军事活动面临的气象海洋环境威胁定义为环境风险度，用以描述不同气象海洋环境对武器装备效能或作战行动风险的影响程度。然后，根据前人研究经验，从气象海洋要素单因子评估、单一武器装备战术行动效能评估、联合作战行动效能综合评估与结合备选方案的自适应调整四个层级，构建体系综合评估方法。

针对气象海洋要素单因子影响评估，论文采用了基于信息扩散思想的点集映射模型方法，可较好地将保障规范中有限的主客观信息充分挖掘利用。首先对单一环境要素的保障规范条件、最好环境条件、最坏环境条件进行模糊化处理，构建阈值模糊集与最好、差隶属度函数。然后借助信息扩散理论的思想，构建扩散函数，并将环境要素的自身优劣方向特点与保障人员对各要素值区间对应风险值的主观经验认知量化，分别作为扩散系数与扩散距离。最后推导出境要素对应的风险度扩散公式，得到不同环境要素值所对应风险度。

针对单一武器装备战术行动气象海洋环境风险评估，传统风险综合评价方法大多为加权，过多评估要素会导致权重分散、高风险信息被湮没，而非加权方法又难以符合多种风险评估场景的叠加预期，与体现高风险的绝对优势。因此，论文基于安全风险叠加评价方法与矢量加和思想，创新提出了模糊多风险余弦叠加方法，通过设置叠加控制参数θ，多风险叠加效果与耦合程度更加直观可控。当θ越大时，高风险的绝对优势越显著，低风险之间越难叠加成为高风险，叠加效果越弱；当θ越小时，低风险对高风险的叠加效应越显著，低风险之间越容易叠加成为高风险，叠加效果越强。

针对联合作战行动气象海洋环境风险综合评估，论文采用了决策实验室分析(DEMATEL)与网络层次分析(ANP)相结合的方法，首先基于DEMATEL方法构建综合影响矩阵并进行处理，然后基于ANP方法极限矩阵计算。这既发挥了DEMATEL法可以剖析联合作战体系内多种武器装备与战术行动之间复杂的因果关系影响程度的优势，又利用了ANP法可对这些因果关系影响进行迭代传递的特点，从而能较好的从因果关系层面反映出各底层指标对作战体系整体的贡献与地位。

针对指标多、权重分散、高风险信息被湮没等传统定权这一问题，在进行最终的综合评估时，论文对各因子权重的计算，采用了结合备选方案进行自适应调整的策略。即：基于Sigmoid函数数形，构建动态熵权的二元调整函数。当高风险信息出现时，权重不调整；当低风险信息出现时，高熵指标权重微调变小，低熵指标权重显著变小。这使得权重能根据备选方案实际情况自适应调整，综合评价体系更加聚焦于高风险或高信息价值的指标。

最后，论文将这套考虑多阶段因果关系和多风险叠加的综合评估方法与传统经典评估方法进行了基于想定场景的实验对比。结果表明，该方法的评估结果更加符合气象海洋保障实际过程的需求与风险叠加理念，所得结果可解释性较强，充分考虑了保障规范内的多种主客观信息与评估保障者的主观偏好，有利于气象海洋保障人员进行效能评估与任务时机地点的选优工作。