電擊武器非致命效能評估*

郭三學，黃德勇，趙曉青

（武警工程大學，西安 710086）

電擊武器非致命效能評估*

郭三學，黃德勇，趙曉青

（武警工程大學，西安 710086）

提出了電擊武器非致命效能的評估方法，分析了影響電擊武器非致命效能的關鍵因素，建立了電擊武器非致命效能評估指標體系，采用定性分析和定量計算相結合，將模糊評判法應用到電擊武器非致命效能評估中，確定了模糊評判矩陣，建立了評估模型。比較了3種不同類型電擊武器的非致命效能，得出了符合實際情況的結果，為電擊武器的發展應用提供了輔助決策的依據。

電擊武器，非致命效能，效能評估，模糊評判

引言

電擊武器是非致命武器的重要類型。目前，該武器除電警棍外，國內外正在積極發展和應用泰瑟電擊槍、電擊震暈彈等遠距離電擊武器。合理設計電擊武器的非致命效能評估指標體系，對其非致命效能進行科學的評估，既是作戰使用的迫切需要，又是電擊武器研制的重要內容。

1 電擊武器非致命效能評估指標

影響電擊武器非致命效能的因素有很多，這些因素相互關聯又相互制約，既有定量的又有定性的。按照系統性、科學性、完備性和客觀性的原則［1］，分析影響電擊武器非致命效能的關鍵因素，提煉出電擊武器非致命效能評估指標。通過專家咨詢并結合層次分析法，對電擊武器非致命效能進行合理分層，影響電擊武器非致命效能的關鍵因素可以歸納為非致命性、技術性能和實用性3個一級指標。每個一級指標下設3個二級指標共9個，指標體系如下頁圖1所示。

非致命性是指電擊武器在使用中不會對目標造成永久性傷害，是電擊武器非致命效能最重要的指標，可采用輸出電壓、輸出功率和作用時間來進行綜合度量。雖然電擊武器是采用高電壓低電流的作用原理，但電壓過高會導致輸出電流太大以及造成十分痛苦的肌肉痙攣，故一般取50 kv；放電時間控制在5 s內為宜，否則容易出現事故；輸出功率也是影響非致命性的重要因素，電擊致肌肉失能要求輸出功率在14 W以上［2-4］。實用性反映了電擊武器在實戰過程中的適應能力，通常包括經濟性、方便性和環境適應能力。技術性能是武器設計時的性能指標，對于電擊武器來說主要是可靠性、作用距離和威懾能力。

圖1 電擊武器非致命效能指標體系

2 模糊綜合評判法

模糊綜合評判法是以模糊數學為基礎，將一些邊界不清，層次不明，不易量化的因素定量化，再通過模糊數學建立模型進行綜合評判的方法［5］。其應用過程為，定義一組評語（評價等級）集合，通過定量計算或定性分析（專家打分），獲取評價指標的評判矩陣；將所有指標的評判值利用一組設定的隸屬函數轉化為隸屬度和隸屬度權重，生成相應隸屬度權重矩陣；引入指標權重向量，經過模糊變換量化得到評估結果。

電擊武器非致命效能受到多種因素的影響，其中存在著大量的隨機因素和模糊因素，采用一般的方法很難解決評估中存在的不確定性，而采用模糊綜合評判法則可以較好地解決這一問題。

3 電擊武器非致命效能評估

根據模糊綜合評判法以及電擊武器非致命效能評價指標，對電擊武器中3個主要的類型，泰瑟槍、電擊震暈彈和液態金屬束流電暈槍的非致命效能進行評估［6-10］。

3.1 建立評價對象的指標集和評語集

電擊武器非致命效能評估指標集如下：

將評語集定為：V={V1，V2，…，Vn}=｛很好，較好，一般，較差，差｝，評語所對應的分數區間為：很好（90～100）；較好（80～89）；一般（70～79）；較差（60～69）；差（0～59）。

3.2 計算并確定權重集

計算過程如下：

①建立層次結構模型。根據電擊武器非致命效能指標，建立層次結構模型如圖1所示。

②構建判斷矩陣。采用1-9標度分析法，利用兩兩比較若干因素對同一目標的影響，構造判斷矩陣P=（uij）m×m；uij表示指標ui對uj的相對重要性權值，確定較低層次中諸因素在其上層次中所占的比重。1-9標度見表1。

表1 1-9標度及其含義

③計算單一準則下元素相對權重。根據判斷矩陣求出一組元素對其上一層中某個元素的權重向量并進行歸一化。

④一致性檢驗。由于判斷矩陣是根據人們的主觀判斷得到的，不可避免地帶有估計誤差，因此，要進行排序的一致性檢驗。當判斷矩陣P的一致性比率CR＜0.1時，認為P具有滿意的一致性，否則需調整P中的元素使其具有滿意的一致性。

根據10位專家對效能評估指標的相對重要性評價意見，按照1-9標度法，對體系指標在各個層次上進行兩兩判斷得到各指標的權重，進行一致性檢驗。電擊武器非致命效能U的判斷矩陣為：

判斷矩陣的特征向量經歸一化得：W=（0.637 0，0.258 3，0.104 7）。一致性檢驗：CR=0.033＜0.1。因此，判斷矩陣P具有滿意的一致性。

分別構造各二級指標對應的一級指標的判斷矩陣，求得各二級指標對上一級指標的權重并進行一致性檢驗。匯總權重如下：

3.3 建立模糊評判矩陣

在電擊武器非致命效能評估指標中，有些屬于定性指標，有些屬于定量指標。因此，要區分定量指標和定性指標，確定單因素模糊評判矩陣。

對于定性指標，由于難以得到具體的模糊分布函數，故采用專家打分法確定其隸屬度比較合適。設單因素Ui的模糊向量為R=（r1，r2，…，rn）則：rj= xij/X，其中，X為專家人數，xij為因素Ui被評為Vj的次數。

10位專家評價3種電擊武器的結果如表2～表4所示。

表2 泰瑟槍專家評價結果

表3 電擊震暈彈專家評價結果

表4 液態金屬束流電暈槍專家評價結果

對于定量化指標，如作用時間、作用距離等，它們的類型不一致，有越大越優型，越小越好型和越中越優型。因此，要將這些指標進行模糊化處理，利用隸屬函數確定其隸屬度。建立因素Ui相對于評判等級Vj的隸屬度函數，在實際中應用較廣泛的是梯形模糊數。越大越優型隸屬函數圖形及表達式如下［11-12］：

圖2 越大越優型隸屬函數圖形

對于越小越優型、越中越優型指標可采用相同的方法給出評判等級及隸屬函數。對于每個指標，根據評判等級及隸屬函數，由專家給出相應的參數值，就可以計算出其模糊向量。例如，對于越大越優型指標“作用距離/m”，定義其評判等級為{差，較差，一般，較好，很好}，且其隸屬函數的參數由專家給出，分別為a1=5，b1=10，a2=20，b2=40，a3=60，b3=80，a4=100，b4=120，現有某電擊武器的作用距離為7 m，代入式（1）～式（3）可計算出“作用距離”的模糊向量為{0.6，0.4，0，0，0}。若評判等級為{很好，較好，一般，較差，差}，則其模糊向量對應為{0，0，0，0.4，0.6}。仿照上述方法可以計算出其余定量指標的模糊向量。

將定性指標和定量指標的模糊向量求出，組合得出單因素模糊評判矩陣。泰瑟槍的模糊判斷矩陣如下：

3.4 模糊運算，確定評估結果向量

通過模糊運算，得到模糊綜合評判集：B=W·R，B為模糊綜合評判結果。

泰瑟槍模糊評判計算如下：

綜合判斷矩陣為：

總的判斷向量為：

同理可計算出電擊震暈彈：

液態金屬束流電暈槍：

3.5 將評語集進行區間量化，確定評估等級

引入分數集C=（c1，c2，…，cn），其中cj（j=1，2，…，n）表示第j級的評語分數。對3.1節的評語等級分數取中間值構成分數集C=（95，84.5，74.5，64.5，29.5），則：E=B·CT，式中E為評估結果。

經計算，泰瑟槍的總得分：

電擊震暈彈的總得分:

液態金屬束流電暈槍的總得分：

3.6 結果分析

由計算結果可知：電擊震暈彈的非致命效能為較好，泰瑟槍、液態金屬束流電暈槍的非致命效能為一般。從總得分值可以看出電擊震暈彈的非致命效能要優于泰瑟槍和液態金屬束流電暈槍，是今后研究的主要方向和裝備部隊的首選。

4 結 論

本文提出了用多層次模糊綜合評判法評估電擊武器非致命效能，這種方法對電擊武器非致命效能評估理論上可行；建立的模糊評判指標體系，符合實際情況。該方法不僅可以用作電擊武器非致命效能的評估，而且可對其他非致命武器效能進行評估比較，為非致命武器發展應用提供了一種輔助決策的依據。

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Research on Non-lethal Efficiency Evaluation of Electrical Weapon

GUO San-xue，HUANG De-yong，ZHAO Xiao-qing
（Engineering University of Armed Police Force，Xi'an 710086，China）

This thesis brings up a method to evaluate the non-lethal efficiency of electrical weapon. First of all，on the basis of analyzing the key influence factors to non-lethal electrical weapon's effectiveness，a non-lethal effectiveness evaluation index system is built.And then，the combination of quantitative calculation and qualitative analysis are adopted，the fuzzy evaluation method is applied to the non-lethal weapon effectiveness evaluation，the fuzzy evaluation matrix isdetermined，thefuzzy comprehensive method to build evaluation model is choosen.Finally，through the analysis of examples given non-lethal electrical weapon efficiency score，comparing the three kinds of model types of non-lethal electrical weapon efficiency，it is concluded that the results tally with the actual situation.It provides auxiliary decision-making basis for the development and application of non-lethal electrical weapon.

electrical weapon，non-lethal effectiveness，efficiency evaluation，fuzzy evaluation

E277

A

1002-0640（2014）11-0043-04

2013-09-05

2013-11-20

國家社科基金資助項目（13GJ003-242）

郭三學（1962- ），男，陜西富平人，博士，教授。研究方向：軍事裝備學，非致命武器等。