張跟鵬 李洪濤

（海軍工程大學訓練部 武漢 430033）

1 引言

甚低頻通信系統(tǒng)是構成對潛通信保障能力的物質基礎，其效能的高低直接反映了對潛通信保障能力的強弱。運用科學的方法和手段并選擇適當的指標體系對甚低頻通信系統(tǒng)的效能進行準確評估，有助于準確掌握甚低頻通信系統(tǒng)的效能狀況。甚低頻通信系統(tǒng)效能的評估本質上是一個多指標決策評估問題。對該系統(tǒng)的效能進行綜合評估，建立科學、合理的評估指標體系是非常必要的，同時還要借助于科學的評估方法。

本文基于文獻［1］中所建立的甚低頻對潛通信系統(tǒng)的效能評估指標體系，在充分調研現有評估方法的基礎上，綜合采用了層次分析法、專家調查法與模糊綜合評估法等方法對甚低頻通信系統(tǒng)的效能進行了評估，所得結果真實可信。

2 效能評估的一般步驟

2.1 效能的概念

效能是一個系統(tǒng)滿足一組特定任務要求程度的能力度量，或者說是系統(tǒng)在規(guī)定條件下達到規(guī)定使用目標的能力［2］。“規(guī)定的條件”指的是環(huán)境條件、時間、人員、使用方法等因素；“規(guī)定使用目標”指的是所要達到的目的；“能力”則是指達到目標的定量或定性程度。

2.2 效能評估的一般步驟

效能評估是指對某種事物或系統(tǒng)執(zhí)行某一項任務結果或者進程的質量好壞、作用大小、自身狀態(tài)等效率指標的量化計算或結論性評價，它通常是由一系列技戰(zhàn)術指標通過一個適當的評估模型來確定的。對于某一系統(tǒng)來說，用于表征各種特性的技術性能參數多達數十個，這些參數反映了該系統(tǒng)各個方面的性能指標。如果用個別參數指標來評價該系統(tǒng)的優(yōu)劣顯然是不合適的，因此應根據系統(tǒng)所承擔的具體任務尋求能描述系統(tǒng)整體價值或能力的參數。這就必須把反映該系統(tǒng)性能的各種指標綜合在一起，形成一個或幾個反映該系統(tǒng)完成任務能力的數值，這就是效能。但是，由于這些指標的物理屬性、量綱各不相同，因此要求把不同的量綱進行統(tǒng)一處理后才能綜合。同樣由于各種指標對于系統(tǒng)性能的影響程度不同，完成不同任務時，不同的戰(zhàn)術技術指標所起的作用也不同，因此在進行綜合之前往往還要確定各戰(zhàn)術技術指標的重要性，即所謂的“權重”。

綜合來看，進行效能評估一般包括以下三個主要環(huán)節(jié)［3～5］：

1）構建評估的指標體系。要選出一些與系統(tǒng)完成特定任務息息相關的指標來進行評估，恰當的效能指標物理意義明顯，最能反映完成相應任務的真實目的；

2）根據給定條件，依據恰當的方法和技術手段來科學計算效能指標的值，也即權重；

3）由各指標值綜合計算出效能綜合評估值。該評估值可以是一個數值，也可以是一個定性的評價。

甚低頻通信系統(tǒng)的設計初衷在于希望利用它們對潛艇實施迅速、準確、保密和不間斷的通信。下面將按上述的過程對甚低頻通信系統(tǒng)的這種效能進行評估。

3 甚低頻系統(tǒng)效能評估的指標體系

文獻［1］中通過對甚低頻對潛通信系統(tǒng)的功能進行深入細致的分析，充分考慮了該系統(tǒng)的特殊軍事用途及作戰(zhàn)應用情況，最終確定了詳細的效能評估指標體系。本文借用其中的研究成果，并對四級指標進行省略，得到如圖1所示的效能評估指標體系。各指標的具體涵義可參考原文，在此不再贅述。

圖1 甚低頻通信系統(tǒng)效能評估的指標體系

由此構建甚低頻通信系統(tǒng)的效能評估指標體系為：系統(tǒng)效能E＝｛有效性B1，可靠性B2，隱蔽性B3，機動性B4｝；有效性B1＝｛通信質量C11，信道容量C12，通信距離C13，響應時間C14｝；可靠性B2＝｛保密性C21，抗干擾性C22，可連通性C23｝；隱蔽性B3＝｛通信深度C31，上浮次數C32，停留時間C33｝；機動性B4＝｛規(guī)律性C41，潛艇機動性C42，網絡機動性C43｝。

4 甚低頻系統(tǒng)效能評估方法的選擇

在確定了甚低頻通信系統(tǒng)的效能評估指標體系之后，選擇科學的評估方法是實施效能評估的關鍵性環(huán)節(jié)，直接關系到對甚低頻通信系統(tǒng)效能評估的準確性和可信度。本節(jié)將在調研及對比現有評估方法優(yōu)缺點的基礎上，選擇適合于甚低頻通信系統(tǒng)效能評估的方法。

4.1 現有效能評估方法調研及優(yōu)缺點分析

在裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估方面已形成了種類繁多的理論和方法，歸納起來大致有經典ADC方法［6］、層次分析法（AHP）［7］、德爾菲法（也稱專家調查法）、指數法、模糊綜合評估法［8～10］等。下面依次對這些方法的優(yōu)缺點進行分析，并從中選取能夠利用的方法。

ADC法是美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會（WSEIAC）評價武器系統(tǒng)用的模型或方法，它是利用有效性（Availability）、可信性（Dependability）和能力（Capacity）三大要素評價裝備系統(tǒng)，把這三大要素組合成一個表示裝備系統(tǒng)總性能的單一效能度量。ADC方法所定義的系統(tǒng)效能是一種客觀效能，即一旦裝備系統(tǒng)及其使用環(huán)境已經確定，其系統(tǒng)效能也就相應地確定了。所以按該定義及其相應的模型所計算出來的結果，通常最能夠反映裝備的系統(tǒng)效能。但是ADC方法的局限性在于它是以系統(tǒng)狀態(tài)劃分及其條件轉移概率為建模思想的，當它應用于系統(tǒng)狀態(tài)數較多的復雜系統(tǒng)時，會出現矩陣維數的急劇膨脹，尤其是難以把系統(tǒng)效能分析反映在動態(tài)的系統(tǒng)運行過程中。

層次分析法（AHP）本質上是一種決策思維方式，它把復雜的問題分解為各個組成因素，將這些因素按支配關系分組形成有序的遞階層次結構，通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性，然后綜合人的判斷以決定決策諸因素相對重要性總的順序。AHP體現了人們決策思維的這些基本特征，即分解、判斷和綜合。AHP作為一種決策工具，具有適用性、簡潔性、實用性和系統(tǒng)性等特點，但在應用上也有局限性。例如，AHP的應用主要針對那種方案大抵確定的決策問題，得出的結果是粗略的方案排序。在使用過程中，無論是建立層次結構還是構造判斷矩陣，人的主觀判斷、選擇對結果的影響較大，使得進行決策的主觀成分很大。

專家調查法是以專家作為獲取信息的對象，依靠專家的知識和經驗進行預測、評價的方法。專家調查法可區(qū)分為專家個人調查法和專家會議調查法。專家個人調查法的主要過程是：確定預測題目、確定被征詢專家組成人員、制定調查表、進行逐輪征詢和輪詢反饋、作出預測結論。專家會議調查法的調查對象大體與專家個人調查法一致，只是征詢意見時采取會議方法。優(yōu)點是不同意見可以直接進行交流，有助于對重大問題達成共識，且時效好。專家調查法常在數據缺乏的情況下使用。在復雜的社會、軍事、經濟、技術問題的預測、方案選擇、相對重要性比較等方面經常使用專家調查法。

指數法是針對系統(tǒng)的具體情況，建立相應的數學模型，計算反映系統(tǒng)能力的若干指數，再通過對若干指數加權求和，得到反映系統(tǒng)綜合能力的綜合指數。其特點是數學模型直觀、明確、綜合能力強，使用方便，比較適合于對大型系統(tǒng)進行客觀評價。不足之處是，雖然指數法是建立在專家們的豐富經驗之上，但其中的權系數難免受個人行為的影響，對要求比較細致描述的問題一般不很適宜。

模糊綜合評估就是應用模糊數學理論，結合系統(tǒng)工程中定性、定量分析方法，把工程設計要素和模糊因素解析化、定量化，使設計方案或設計質量的比較、評估建立在科學基礎上，其關鍵技術是建立問題的層次結構模型，確定各設計因素的隸屬度函數分布，并建立模糊關系。當評估涉及多指標的事物時，就應該綜合各方面的要求做出一個更符合實際的評估。因而，可以利用模糊集合理論對某一事物的各指標的實現程度進行綜合，然后根據給定的標準，得出綜合性評定意見。

4.2 甚低頻通信系統(tǒng)效能評估方法的選取

雖然效能評估方法是多種多樣的，但無論采用哪種方法，關鍵要看評估效能的目的，以及想說明什么問題，同時也取決于當時的各種條件（如原始數據資料等），再決定用相應評估方法。常常是幾種評估方法同時使用，相輔相成，才能得到比較全面和科學的結論。

目前，對通信系統(tǒng)效能的評估主要是采用模糊綜合評估法、層次分析法。但上面的分析已表明這兩種方法各自存在著不同程度的缺陷，即模糊綜合評估法中的指標權值的給定，定性的成分較大，而層次分析法無法處理一些影響通信系統(tǒng)效能的因素的隨機性。因而，分別單獨采用這兩種方法來評估甚低頻通信系統(tǒng)效能缺乏較高的可信度。

為了更加科學合理地評估甚低頻通信系統(tǒng)的效能，根據對效能評估方法的比較和分析，結合甚低頻通信系統(tǒng)效能評估的特點，本文綜合了多種方法來對甚低頻通信系統(tǒng)的效能進行評估，詳細步驟如下：先用層次分析法確定甚低頻通信系統(tǒng)的指標體系；進而通過專家會議調查法確定各指標的影響程度即權重；再通過專家個人調查法確定各指標的評語集；最后利用模糊評估法，采用遞推算法給出目標層對評語的隸屬度，建立模糊矩陣，并根據各因素的影響程度來進行綜合評估。

通過分析可以看出，這種綜合方法既解決了甚低頻通信系統(tǒng)效能評估指標權值取值的科學合理性問題，又能夠有效地對影響甚低頻通信系統(tǒng)效能的一些具有難以預測的隨機性因素進行合理地處理，從而使甚低頻通信系統(tǒng)效能的評估更加科學合理，具有更高的可信度。

5 甚低頻系統(tǒng)的效能評估

5.1 指標權重的確定

結合甚低頻通信系統(tǒng)效能評估的指標體系，通過兩兩對比的方式，得到了第二層指標重要性的兩兩比較判斷矩陣為

求得判斷矩陣B的最大特征值λmax＝4.0435，一致性指標CI＝（λmax－n）／（n－1）＝（4.0435－4）／（4－1）＝0.0145，查表知n＝4時平均隨機一致性指標RI＝0.89［11］，CI／RI＝0.016＜0.1，因此該判斷矩陣具有較好的一致性。求出判斷矩陣B的最大特征值所對應的特征向量并歸一化后為AB＝［0.5595，0.2495，0.0955，0.0955］T，此即為各指標的權重向量。

同理，通過同樣的方式得到第三層各指標重要性的兩兩比較判斷矩陣C1、C2、C3、C4如下：

依次求出各判斷矩陣的最大特征值，并進行一致性檢驗后，得出措施層各指標的權重向量依次為AC1＝［0.3825，0.1753，0.3826，0.0596］T，AC2＝ ［0.1047，0.2583，0.6370］T，AC3＝ ［0.6370，0.1047，0.2583］T，AC4＝［0.2426，0.6694，0.0880］T。

5.2 各指標的專家評價調查問卷樣式及結果統(tǒng)計

假設決斷集V用集合｛優(yōu)，良，中，差，很差｝表示，對應取值為｛1，0.7，0.5，0.3，0.1｝。通過向5名專家發(fā)放調查問卷，得到關于各指標評估的統(tǒng)計結果如表1所示。

表1 甚低頻通信系統(tǒng)各效能指標等級得分專家調查統(tǒng)計表

將第二層指標體系的權重影響計入第三層各指標的權重之后，即可得到甚低頻通信系統(tǒng)最下層的各評估指標對于總效能影響權重，為［0.2140，0.0981，0.2140，0.0333，0.0261，0.1589，0.0608，0.0100，0.0247，0.0232，0.0639，0.0084］。

5.3 評估結果及分析

總體得分為：0.2140×0.58＋0.0981×0.38＋0.2140×0.76＋0.0333×0.58＋0.0261×0.88＋0.0644×0.62＋0.1589×0.58＋0.0608×0.62＋0.0100×0.50＋0.0247×0.38＋0.0232×0.58＋0.0639×0.46＋0.0084×0.42＝0.5971。

對照決斷集中各評判等級的分值，可判定該評估結果處于良和中之間的檔次。

6 結語

甚低頻通信系統(tǒng)的效能反映了利用它們對潛艇實施迅速、準確、保密和不間斷通信所能達到的能力程度。本文在現有的評估指標體系的基礎上，綜合利用層次分析法、專家調查法以及模糊綜合評價法對甚低頻通信系統(tǒng)的效能進行了評估，彌補了文獻［1］只研究了效能評估的指標體系而未得出最終效能評估結果的不足。所得到的評估結果能夠真實地反映甚低頻通信系統(tǒng)對潛通信的保障能力。

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