胡昌棟，滑 楠，岳地久，張永順

（1.空軍工程大學信息與導航學院，西安 710077；2.解放軍78156 部隊，重慶 400039）

0 引言

機動通信保障涉及不同層次對象，指揮協(xié)同復雜，通信手段及網(wǎng)系組織靈活，因此，對其系統(tǒng)效能的評估包含指標因素多、數(shù)據(jù)采集量化難、外界環(huán)境影響大。當前對于通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡效能評估的研究比較廣泛，如巴宏欣等［1-2］研究了通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡效能評估理論模型；魏德賓等分別運用ANP 和云模型［3］、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡［4］、基于熵權(quán)的改進ADC 法［5］對軍事通信系統(tǒng)效能進行了評估，但對機動通信系統(tǒng)效能評估方面的研究還比較欠缺，僅見李承劍等重點評估了機動通信網(wǎng)絡的抗毀性［6］及生存能力［7］等單項系統(tǒng)效能。此外，通信系統(tǒng)效能評估中存在的評估方法復雜［3-7］、指標體系簡化［8-9］等不足，也制約了實際作戰(zhàn)中的推廣運用。

層次分析法是一種將定性分析與定量評價相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，原理簡單、計算方便、靈活性強［9］，善于進行多指標復雜系統(tǒng)的效能評估；同時，灰色系統(tǒng)理論適合處理模糊信息問題［10］，能夠有效降低專家主觀因素影響；通過將層次分析法和灰色系統(tǒng)理論科學結(jié)合運用，能夠有效提高機動通信系統(tǒng)效能評估的效率和精度。

1 評估指標體系

1.1 機動通信系統(tǒng)效能定義

機動通信系統(tǒng)不同于武器系統(tǒng)直接參與作戰(zhàn)打擊活動，屬于信息通信保障力量。參照美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會（WSEIAC）建立的效能概念：系統(tǒng)效能是指系統(tǒng)能夠滿足（或完成）一組特定任務要求的量度［11］，機動通信系統(tǒng)效能可以定義為：在信息化作戰(zhàn)條件下，機動通信系統(tǒng)完成規(guī)定的信息通信保障任務時所能達到的預期目標的量度。

1.2 指標體系建立

基于層次分析法，注重融入實戰(zhàn)要素，將影響機動通信系統(tǒng)效能的關(guān)鍵因素概括為基礎(chǔ)通信能力、機動部署能力、系統(tǒng)抗毀能力、環(huán)境適應能力和指控人員能力5 個方面，區(qū)別于理想狀態(tài)下的效能分析，著重加強了對環(huán)境適應能力和指控人員能力的考量，增強了指標體系的完善性和有效性。如圖1所示。

1.3 指標體系分析

機動通信系統(tǒng)效能評估指標體系復雜，為兼顧效能評估的有效性和實用性，綜合考慮各方面因素的同時降低計算難度，通常以第四級指標具體量化參數(shù)為基礎(chǔ)，組織專家對第三級指標進行客觀打分，打分結(jié)果作為綜合評估的依據(jù)。

1.3.1 定性指標的量化

效能評估指標體系中的動中通信質(zhì)量、反偵察能力、抗電磁干擾能力、抗敵電磁摧毀能力、反輻射攻擊能力、網(wǎng)絡安全防護能力、選址部署能力等定性指標，往往由于影響因素的復雜性和主觀判斷的模糊性，專家很難確保評判尺度的一致性，需進一步量化處理才能用于運算。通過將定性評判語言分為9 個等級進行量化，好、較好、一般、差、很差，分別對應9、7、5、3、1，介于兩等級之間取中值，專家根據(jù)各指標的評判語言等級進行打分，提高了量化的準確性和一致性。

1.3.2 定量指標的計算

結(jié)合具體任務，通過計算解析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、模擬仿真的方法給出定量指標參數(shù)。如下頁表1 所示。

2 灰色層次評估模型

灰色系統(tǒng)理論和層次分析方法各具優(yōu)點，運用層次分析法建立指標體系計算指標權(quán)重簡便易行；利用灰色系統(tǒng)理論完成指標量化建立評估矩陣準確度高；灰色層次分析法科學結(jié)合兩種方法的優(yōu)點進行效能評估客觀實用。

2.1 指標權(quán)重計算

對指標體系中同一層次指標兩兩進行對比，采用1-9 的比例標度［12］進行量化，形成判斷矩陣A。計算判斷矩陣A 的特征向量W 與特征根max，歸一化的特征向量W 的分量Wi即是本層次單指標的權(quán)重。同時，為確保指標權(quán)重的可靠性，需要對判斷矩陣進行一致性檢驗，當CR＜0.10（其中RI=1.45［12］）時，滿足一致性要求，否則就需要對判斷矩陣進行調(diào)整。算法如下：

圖1 機動通信系統(tǒng)效能評估指標體系

表1 機動通信系統(tǒng)效能評估定量指標數(shù)據(jù)統(tǒng)計及計算解析方法

2.2 確定評估樣本矩陣

對第4 級指標參數(shù)進行采集量化，由該領(lǐng)域具有代表性的M 個專家依據(jù)第4 級指標量化的客觀數(shù)據(jù)對第3 級指標進行10 分制打分，構(gòu)造評估樣本矩陣D，元素dijk代表第k（k=1，2，…，m）位專家對評估指標Cij的打分，則D 為：

2.3 確定評估灰類

確定評估灰類的等級數(shù)、灰數(shù)及白化權(quán)函數(shù)。本文將評分標準設(shè)定4 個等級，如表2 所示。

表2 評分等級標準

結(jié)合評分等級標準，共設(shè)定4 個評估灰類，對應的白化權(quán)函數(shù)及函數(shù)圖如圖2 所示。

1）第1 類“優(yōu)”（e=1），灰數(shù)為⊕∈［0，9，+∞），白化權(quán)函數(shù)及函數(shù)圖2（a）為：

3）第3 類“中”（e=3），灰數(shù)為⊕∈［0，5，10），白化權(quán)函數(shù)及函數(shù)圖2（c）為：

4）第4 類“差”（e=4），灰數(shù)為⊕∈［0，3，6），白化權(quán)函數(shù)及函數(shù)圖2（d）為：

圖2 函數(shù)圖形

2.4 計算灰色評估矩陣

綜合Bi所屬指標Cij的灰色評估權(quán)向量rij，構(gòu)成灰色評估矩陣Ri：

2.5 灰色綜合評估

3 算例分析與驗證

以某邊境高原地區(qū)機動通信保障任務為背景，該任務面臨的形勢特點主要有以下幾點：1）海拔較高，氣候惡劣，晝夜溫差較大，對人員裝備環(huán)境適應能力要求高；2）保障區(qū)域范圍較大，山地地形崎嶇，車輛通行難度大；3）保障區(qū)域基礎(chǔ)網(wǎng)系建設(shè)薄弱，通信盲區(qū)多，可用民用通信資源較少；4）保障周期長，對持續(xù)保障能力提出較高要求；5）戰(zhàn)場環(huán)境復雜，需加強電磁、網(wǎng)絡、人員、裝備安全防護。

3.1 指標權(quán)重計算

3.1.1 形成判斷矩陣

3.1.2 計算指標權(quán)重

經(jīng)檢驗，矩陣皆滿足一致性要求。

3.1.3 層次總排序結(jié)合層次單排序進行層次總排序，總排序結(jié)果可以直觀反映指標的重要程度。如表3 所示。

3.2 確定評估樣本矩陣

3.2.1 指標量化

通過收集計算相關(guān)參數(shù)，對第4 級指標進行量化，如下頁表4 所示。

3.2.2 專家打分

組織5 名專家結(jié)合第4 級指標量化數(shù)據(jù)對第3級指標進行客觀打分，如表5 所示。

3.3 計算評估權(quán)矩陣

指標C11各灰度的評估系數(shù)為：

總灰色評估系數(shù)為：

灰類評估權(quán)向量為：

同理，可求得其余評估指標的灰類向量，并通過組合得到灰色評估權(quán)矩陣Ri。

表3 第3 級指標層次總排序

表4 某機動通信系統(tǒng)指標參數(shù)信息（數(shù)據(jù)僅供參考）

表5 機動通信系統(tǒng)效能評估指標評分表

3.4 灰色綜合評估

準則層B 的灰色評估結(jié)果為：

目標層Q 的灰色評估結(jié)果為：

綜合評估值為：

經(jīng)判定，機動通信系統(tǒng)效能評估為“良”。

3.5 評估結(jié)果分析

在自然環(huán)境惡劣、保障區(qū)域大、任務要求高的背景下，該單位的機動通信系統(tǒng)效能評估為“良”，基本能夠滿足此次信息通信保障任務。但從指標參數(shù)和評估過程來看，仍有一些問題需要立即解決：如作戰(zhàn)區(qū)域覆蓋率不足的問題，應及時上報、協(xié)調(diào)友鄰組織力量加強；油料、食品、水供儲率不足等問題，應預先籌劃及時做好跟進保障；備品備件、后勤車輛、防護和偽裝器材滿編率低等問題，應及時配發(fā)增補。另外，長期固有的問題也應集中抓好整改，如基礎(chǔ)網(wǎng)系建設(shè)不足、通信盲區(qū)大等問題，需要持續(xù)加強建設(shè)；機動通信力量的編配問題也需進一步論證調(diào)整；高原山地環(huán)境下，裝備適應性差、平均效能下降、車輛機動能力不足等問題需要專項研究解決；同時，優(yōu)秀指揮員、技術(shù)能手、專業(yè)骨干的培養(yǎng)也需長期抓好落實。

4 結(jié)論

針對機動通信系統(tǒng)效能評估指標因素多、信息不完整、評估方法復雜等難點，本文提出了基于灰色層次分析法的機動通信系統(tǒng)效能評估方法。結(jié)合算例，對高原高寒環(huán)境下機動通信系統(tǒng)效能進行了評估，評估結(jié)果與實際相符，通過對指標參數(shù)和評估過程的分析，幫助查找了機動通信系統(tǒng)建設(shè)和組織運用中存在的不足，針對性地提出了意見建議，驗證了方法的有效性、科學性和實用性。