劉維平 李有才 習(xí)守成

（海軍兵種指揮學(xué)院 廣州 510430）

1 引言

短波跳頻通信系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的通信系統(tǒng)，其效能涉及的影響因素多，具有很大的不確定性，因此，評(píng)估指標(biāo)體系中的很多指標(biāo)都是綜合指標(biāo)，具有隨機(jī)因素和模糊因素［1］。多層模糊綜合評(píng)判提供了一種定量與定性相結(jié)合的系統(tǒng)分析問題的科學(xué)方法，能更好地揭示評(píng)價(jià)對(duì)象的模糊概念，使評(píng)估結(jié)果具有較高的可靠性、邏輯性和規(guī)范性［2］。在多層模糊綜合評(píng)判中，評(píng)價(jià)指標(biāo)將分為多個(gè)層次［3］，其優(yōu)越性在于：1）提高了模糊綜合評(píng)估方法處理復(fù)雜系統(tǒng)的能力；2）降低了準(zhǔn)確確定龐大指標(biāo)權(quán)重的難度，增加評(píng)估準(zhǔn)確性；3）可避免因采用主因素突出型算法，而導(dǎo)致指標(biāo)權(quán)重“淹沒”模糊矩陣中的信息。文章通過建立基于模糊數(shù)學(xué)和層次分析法的效能評(píng)估模型，采用多層模糊綜合評(píng)判的方法，對(duì)短波跳頻通信系統(tǒng)進(jìn)行效能評(píng)估。

2 模糊綜合評(píng)判、模糊變換與主要步驟

模糊綜合評(píng)判法的理論基礎(chǔ)是模糊變換［4］，主要步驟包括確定指標(biāo)集合及其層次、評(píng)價(jià)每個(gè)指標(biāo)、對(duì)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行合成得到總的模糊評(píng)語、將模糊評(píng)語轉(zhuǎn)化為總得分等。

2.1 模糊綜合評(píng)判法

模糊綜合評(píng)判法（fuzzy comprehensive evaluation，簡(jiǎn)稱FCE）也稱模糊綜合評(píng)判，其基本思想是：以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，對(duì)受到多種因素制約的事物或一些邊界不清且不易定量的對(duì)象定量化，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法［5］。模糊綜合評(píng)判法的主要優(yōu)點(diǎn)在于整個(gè)模糊綜合評(píng)估的過程與評(píng)估人對(duì)評(píng)估對(duì)象的認(rèn)識(shí)過程是一致的，是評(píng)估人對(duì)評(píng)估對(duì)象認(rèn)識(shí)過程的一種數(shù)學(xué)表達(dá)，因此，該方法能夠較好地解決評(píng)估指標(biāo)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)模糊性問題，克服人的主觀臆斷性，增強(qiáng)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和折服性，適用于對(duì)評(píng)估對(duì)象的系統(tǒng)效能評(píng)估［6］。模糊綜合評(píng)判與常用的定量評(píng)估的差異在于：在模糊綜合評(píng)判中，被評(píng)價(jià)對(duì)象相對(duì)于各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)是模糊的，即不是用一個(gè)確定的數(shù)值而用一個(gè)模糊矢量來描述系統(tǒng)的指標(biāo)。模糊綜合評(píng)判實(shí)際上可以看成是模糊變換概念的實(shí)際應(yīng)用。

2.2 模糊變換

假設(shè)論域是U＝｛u1，u2，…，un｝，我們可以用一個(gè)矢量A＝（a1，a2，…，an）來表示U 上的一個(gè)模糊集合，其中ai＝QA（ui）是論域中各元素U 對(duì)于模糊集合A 的隸屬度。這樣的矢量我們稱為模糊矢量。模糊矢量可以看成是只有一行的模糊矩陣。

假設(shè)有論域U×V上的一個(gè)模糊關(guān)系R，用如下模糊矩陣表示：R＝［rij］n×m，對(duì)于論域U 上的一個(gè)模糊集合A，它用如下模糊矢量表示：A＝（a1，a2，…，an）。我們把運(yùn)算B＝A·R稱為模糊變換，它將U上的一個(gè)模糊集合A變換為V上的一個(gè)模糊集合B。

2.3 模糊綜合評(píng)判法的數(shù)學(xué)模型

模糊綜合評(píng)判法有比較完善的數(shù)學(xué)模型與運(yùn)算流程，其主要步驟包括［7］：

2）就每個(gè)ui中的ki個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。ui中的指標(biāo)權(quán)重矢量是Ai＝（ai1，ai2，…，aiki），如果評(píng)語集合是：v＝｛v1，v2，…，vm｝，則被評(píng)價(jià)對(duì)象相對(duì)于各個(gè)指標(biāo)的模糊評(píng)語，即ui×V 上的模糊矩陣是：Ri＝［vigh］ki×m，進(jìn)行下列模糊變換：Bi＝AiRi＝（bi1，bi2，…，bim）（i＝1，2，…，n），從而得到每個(gè)ui的評(píng)價(jià)結(jié)果Bi。

3）對(duì)每個(gè)ui的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行合成。此時(shí)的指標(biāo)集合是U＝｛u1，u2，…，un｝，Bi是被評(píng)價(jià)問題針對(duì)指標(biāo)ui的模糊評(píng)語，將各個(gè)Bi合成為一個(gè)U×V上的模糊矩陣R，既有：R＝［B1，B2，…，Bn］T＝［Bij］n×m，如果指標(biāo)集合U 上的權(quán)重矢量是，A＝（a1，a2，…，an），則經(jīng)模糊變換得到被評(píng)價(jià)問題相對(duì)于全部指標(biāo)的總的模糊評(píng)語：

4）將模糊評(píng)語B轉(zhuǎn)化為總得分S。根據(jù)專家的意見給各級(jí)評(píng)語bi確定一個(gè)權(quán)數(shù)wi，例如可以賦值：w1＝100，w2＝80，w3＝60，w4＝30，得到系統(tǒng)的總得分。

本次市場(chǎng)營銷的教學(xué)改革最終選擇3個(gè)平行院校作為標(biāo)桿，分別是中國人民大學(xué)、沈陽藥科大學(xué)、美國得克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校，上述3所高校在市場(chǎng)營銷專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展較為突出。

3 短波跳頻通信系統(tǒng)效能評(píng)估

基于多層模糊綜合評(píng)判的短波跳頻通信系統(tǒng)效能評(píng)估包括：效能評(píng)估指標(biāo)的選取、效能評(píng)估體系的建立和基于多層模糊的綜合評(píng)判。

3.1 短波跳頻通信系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系的建立

短波跳頻通信系統(tǒng)的基本要求是迅速、準(zhǔn)確、保密、不間斷地傳輸與交換信息［10］，按照這個(gè)要求，參照一般軍事通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)分類方法，并考慮短波跳頻通信系統(tǒng)的特殊性，系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 短波跳頻通信系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)

·時(shí)效性：是指跳頻通信系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)限內(nèi)以最快的速率傳遞給接收端的能力。影響系統(tǒng)時(shí)效性的因素包括系統(tǒng)溝通響應(yīng)時(shí)間、信息傳輸平均時(shí)延、信息傳輸速率、信息傳輸覆蓋范圍等。

·可靠性：是跳頻通信系統(tǒng)硬件設(shè)備穩(wěn)定性和信息內(nèi)容準(zhǔn)確性的綜合指標(biāo)，是指系統(tǒng)由于內(nèi)部或外部因素影響發(fā)生變化，仍能可靠保障信息傳輸與交換的能力。影響系統(tǒng)可靠性的因素包括系統(tǒng)平均無故障時(shí)間、平均維修時(shí)間、系統(tǒng)誤碼（信）率、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。

·抗干擾性：是指跳頻通信系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下，受到系統(tǒng)內(nèi)部、外部無意或有意干擾時(shí)的信息傳輸能力。影響系統(tǒng)抗干擾性的因素包括系統(tǒng)跳頻速率大小、系統(tǒng)跳頻圖案復(fù)雜性、系統(tǒng)跳頻頻帶寬度、系統(tǒng)跳頻頻點(diǎn)數(shù)量等。

·安全性：是指跳頻通信系統(tǒng)將信息隱蔽、保密地傳輸給通信網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)，而不被敵方偵測(cè)、干擾、攻擊的能力。衡量系統(tǒng)安全性的主要指標(biāo)包括信號(hào)輻射強(qiáng)度、信號(hào)被截獲與被破譯概率、敵我信息裝備的加／解密技術(shù)等。

評(píng)價(jià)指標(biāo)分為兩個(gè)層次，第一層五個(gè)指標(biāo)，第二層十八個(gè)指標(biāo)。評(píng)語分為四級(jí)，包括很好，好，一般，差。根據(jù)十位專家意見，各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重如表1所示，比如針對(duì)二級(jí)指標(biāo)系統(tǒng)信息傳輸時(shí)延，十位專家中兩位專家認(rèn)為信息傳輸時(shí)延為很好，四位專家認(rèn)為好，三位專家認(rèn)為一般，一位專家認(rèn)為差，則賦值分別為0.2、0.4、0.3、0.1。

表1 短波跳頻通信系統(tǒng)效能指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表

3.2 多層模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行系統(tǒng)效能評(píng)估

按照模糊綜合評(píng)判法的數(shù)學(xué)模型與運(yùn)算步驟，結(jié)合上述短波跳頻通信系統(tǒng)效能指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表提供的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算基于多層模糊綜合評(píng)判的短波跳頻通信系統(tǒng)效能。

1）計(jì)算相對(duì)于第一層各個(gè)指標(biāo)ui的模糊評(píng)語Bi（i＝1，2，3，4，5），按加權(quán)綜合型算法計(jì)算。

2）將各個(gè)Bi組成為總的模糊矩陣R，計(jì)算系統(tǒng)的模糊綜合評(píng)語B，按加權(quán)綜合型算法計(jì)算。

3）將模糊評(píng)語B轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)總得分。根據(jù)專家的意見給各級(jí)評(píng)語bj確定一個(gè)權(quán)數(shù)wj，設(shè)w1＝100，w2＝80，w3＝60，w4＝30，短波跳頻通信系統(tǒng)的總得分為

通過以上計(jì)算，該短波跳頻通信系統(tǒng)效能評(píng)估結(jié)果比較好，驗(yàn)證了方法的有效性。

4 結(jié)語

本文應(yīng)用多層模糊綜合評(píng)判法的數(shù)學(xué)模型對(duì)短波跳頻通信系統(tǒng)進(jìn)行了效能評(píng)估。該模型綜合考慮影響短波跳頻通信系統(tǒng)效能的各個(gè)因素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)短波跳頻通信系統(tǒng)效能的定量評(píng)估，分析結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性，可為短波跳頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制、評(píng)估提供依據(jù)。

［1］何家琪，楊浩.軍事通信裝備學(xué)概論［M］.北京：解放軍出版社，2004.

［2］穆躍東.基于模糊綜合評(píng)判的學(xué)員能力評(píng)估［J］.海軍大連艦艇學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，31（2）：69－71.

［3］陳浩光，李云芝.武器系統(tǒng)效能評(píng)估與評(píng)估創(chuàng)新［J］.裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（8）：1－3.

［4］楊軍.基于模糊理論的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)綜合效能評(píng)估研究［J］.宇航學(xué)報(bào)，2004，25（2）：147－151.

［5］郭齊勝，郅志剛，楊瑞平.裝備效能評(píng)估概論［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2005.

［6］彭鵬菲，劉忠，張建強(qiáng).基于評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊集的復(fù)雜系統(tǒng)效能評(píng)估方法研究［J］.指揮控制與仿真，2007（3）：58－59.

［7］蒙存占，何成銘，孫紅宇，等.基于模糊綜合評(píng)估法的裝備保障系統(tǒng)效能評(píng)估［J］.四川兵工學(xué)報(bào)，2008（6）：28－29.

［8］汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：141－144.

［9］劉偉，胡起偉，王廣彥.基于Agent的戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障效能評(píng)估方法研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011，39（2）.

［10］何家琪，楊浩.軍事通信裝備學(xué)概論［M］.北京：解放軍出版社，2004.