燕國(guó)云，侯大志

（1.中國(guó)人民解放軍92608部隊(duì) 上海 200083；2.海軍裝備技術(shù)研究所 上海 200083）

信息傳輸類裝備的效能，主要體現(xiàn)在裝備之間的通信鏈路效能的高低上，本文著重研究通信鏈路的效能評(píng)估模型（論文中的所指的鏈路，是裝備與裝備之間不經(jīng)跳轉(zhuǎn)的直接連接）。主要使用灰色聚類分析法對(duì)通信鏈路的效能進(jìn)行評(píng)估。

1 灰色聚類分析方法

灰色理論作為不確定理論的分支，在“少數(shù)據(jù)建模”方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。使用灰色聚類模型對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行效能評(píng)估，主要包括建立層次遞階指標(biāo)體系、建立對(duì)應(yīng)指標(biāo)體系的灰色聚類分析模型、使用模糊評(píng)價(jià)法獲得最終評(píng)估結(jié)果3個(gè)步驟。

1.1 建立評(píng)估指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)模型

在對(duì)聚類對(duì)象進(jìn)行分析之前，首先要建立層次遞階的指標(biāo)體系模型，一般三級(jí)指標(biāo)層次遞階模型如圖1所示，運(yùn)用AHP方法確定各指標(biāo)權(quán)重，假設(shè)B1，B2，…Bn相對(duì)于上級(jí)指標(biāo)A 的權(quán)重向量 b=（b1，b2，…bn），對(duì)應(yīng)于 B 層指標(biāo) Bi的 C 層指標(biāo)權(quán)重為 ci=（c1，c2，cci）， 下標(biāo)表示對(duì)應(yīng)于指標(biāo)的 C 層指標(biāo)的數(shù)量。

1.2 灰色聚類分析模型

使用灰色聚類分析模型計(jì)算被評(píng)估對(duì)象的綜合效能值，需要經(jīng)過以下6個(gè)步驟。

圖1 三級(jí)指標(biāo)層次遞階模型Fig.1 The hierarchical model of three level indexes

1.2.1 確定評(píng)價(jià)值矩陣

對(duì)指標(biāo)體系中的定量值，經(jīng)過處理后可以直接代入，對(duì)于一些比較模糊或需要主觀進(jìn)行判斷的指標(biāo)，一般由多位專家根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)給出定值。設(shè)有P個(gè)專家，即t=1，2，…，p；由上述的指標(biāo)體系可知有n個(gè)一級(jí)指標(biāo)，m個(gè)二級(jí)指標(biāo)；專家對(duì)評(píng)估對(duì)象的三級(jí)指標(biāo)（底層觀測(cè)指標(biāo)）進(jìn)行打分，設(shè)第t個(gè)專家對(duì)受評(píng)對(duì)象的評(píng)分為 dijt（i=1,2…，m；j=k1，k2，…ki；t=1，2，…，p），例如d123表示的就是第四位專家對(duì)評(píng)估指標(biāo)體系中第二類中第3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。則受評(píng)對(duì)象的評(píng)價(jià)值矩陣D為：

1.2.2 確定評(píng)價(jià)灰類及白化權(quán)函數(shù)

設(shè)評(píng)價(jià)灰類的等級(jí)數(shù)有g(shù)個(gè)，即評(píng)價(jià)灰類e=1，2，…g。視具體評(píng)估對(duì)象確定評(píng)價(jià)灰類的等級(jí)數(shù)、灰類的灰數(shù)及灰類的白化權(quán)函數(shù)。白化權(quán)函數(shù)主要有四類，典型白化權(quán)函數(shù)、下限測(cè)度白化權(quán)函數(shù)、適中測(cè)度白化權(quán)函數(shù)和上限測(cè)度白化權(quán)函數(shù)，分別表示為如下：

1.2.3 計(jì)算灰類的評(píng)價(jià)系數(shù)

對(duì)于三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)白化權(quán)函數(shù)fe（dijk）和評(píng)估對(duì)象評(píng)價(jià)值dijk，計(jì)算評(píng)估對(duì)象屬于評(píng)價(jià)灰類e的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)ηije如下：

1.2.4 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)權(quán)得到灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣

專家就三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)估對(duì)象主張灰類的灰色e評(píng)價(jià)權(quán)rije為：

綜合各灰類的評(píng)估對(duì)象s對(duì)于三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量 rij：

綜合二級(jí)指標(biāo)Bi對(duì)應(yīng)的所有三級(jí)指標(biāo)的灰色評(píng)價(jià)權(quán)rije，得到評(píng)估對(duì)象第Bi大類指標(biāo)對(duì)于各評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣Ri：

1.2.5 計(jì)算二級(jí)指標(biāo)Bi的灰色綜合評(píng)價(jià)向量Li及灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣

對(duì)評(píng)估對(duì)象，根據(jù)對(duì)應(yīng)于B層要素Bi的C層的相對(duì)權(quán)重向量為 ci=（c1，c2，…，cbi）和指標(biāo) Bi對(duì)于各評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到評(píng)估對(duì)象的二級(jí)指標(biāo)Bi的灰色綜合評(píng)價(jià)向量Li：

可以得到二級(jí)指標(biāo)的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣

1.2.6 計(jì)算聚類結(jié)果

在得到三級(jí)指標(biāo)的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣之后，根據(jù)一級(jí)指標(biāo)Bi（i=1，2，…，n）的權(quán)重向量 b=（b1，b2，…，bn）和評(píng)估對(duì)象的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣Z做綜合聚類，得到評(píng)估對(duì)象的聚類結(jié)果X：

1.3 應(yīng)用模糊評(píng)價(jià)獲得評(píng)價(jià)結(jié)果

以各評(píng)價(jià)灰類的閾值為其等級(jí)值，計(jì)算各評(píng)估對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)值。如灰類1的閾值為d1，灰類2的閾值為d2，… ，灰類g的閾值為dg，則各評(píng)價(jià)灰類的等級(jí)值向量為 F=（d1，d2，…dg）。于是評(píng)估對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)值E為：

E為無量綱數(shù)值，對(duì)于不同的評(píng)估對(duì)象可以進(jìn)行無差別比較。

2 基于灰色聚類方法的通信鏈路效能評(píng)估

2.1 通信鏈路效能指標(biāo)體系構(gòu)建

在海戰(zhàn)場(chǎng)信息作戰(zhàn)過程中，通信鏈路必須滿足戰(zhàn)場(chǎng)感知網(wǎng)對(duì)于獲取信息的要求，指揮控制網(wǎng)對(duì)于作戰(zhàn)決策與命令傳達(dá)的要求，以及火力打擊網(wǎng)對(duì)于射擊信息獲取的要求，因此其作戰(zhàn)效能指標(biāo)的定義應(yīng)綜合考慮情報(bào)偵察、作戰(zhàn)指揮、武器控制和通信保障4個(gè)方面的能力，可以將其應(yīng)具備的能力概括為6點(diǎn)：基礎(chǔ)通信能力、業(yè)務(wù)保障能力、安全保密能力、抗毀生存能力、對(duì)抗能力和機(jī)動(dòng)協(xié)同能力。

各項(xiàng)能力使用相關(guān)性能指標(biāo)來表示，構(gòu)建層次遞階指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 通信鏈路效能指標(biāo)體系Fig.2 The indexes system of communication link’s effectiveness

使用AHP法確定指標(biāo)體系的權(quán)重值，如表1所示。

2.2 使用灰色聚類模型評(píng)估通信鏈路效能

觀察通信鏈路效能評(píng)估指標(biāo)體系的性能指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，部分性能指標(biāo)有現(xiàn)成的定量數(shù)值可供參考，即定量指標(biāo)，如傳輸范圍、傳輸速率等；而部分性能指標(biāo)需要專家通過對(duì)裝備的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，給出主觀評(píng)價(jià)值，即定性指標(biāo)，如抗毀性、生存性、有效性等。為了能將這兩種指標(biāo)的性能指標(biāo)值的度量同一，需要對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)定量指標(biāo)的處理，采用線性尺度變換法，對(duì)于定性指標(biāo)的處理，采用專家直接打分法。經(jīng)過處理和專家打分，可以得到評(píng)價(jià)值矩陣。

首先確定評(píng)價(jià)灰類，對(duì)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分時(shí)，為了后續(xù)體系效能評(píng)估的需要，確定其取值范圍為[0，1]，將評(píng)估指標(biāo)劃分為四個(gè)灰類，即差、中、良、優(yōu)，每個(gè)灰類取值范圍分別為[0，0.4]，[0.4，0.6]，[0.6，0.8]，[0.8，1]；并建立白化權(quán)函數(shù) f1（x），f2（x），f3（x），f4（x）：

表1 通信鏈路效能指標(biāo)權(quán)重Tab.1 The weights of communication link effectiveness indexes

根據(jù)上一節(jié)中的灰色聚類分析模型，將評(píng)價(jià)值矩陣依次代入公式（1）-（6），即可最終得到通信鏈路的效能值。其中計(jì)算得到的聚類向量 X=（x1，x2，x3，x4），向量元素 xi為聚類系數(shù)，若max{xi}=xk，則表明該通信鏈路的效能屬于第k個(gè)灰類。

聚類向量只能表明該通信鏈路屬于哪個(gè)灰類，為了得到單一無量綱效能評(píng)估值，還需要做進(jìn)一步處理。分別取4個(gè)灰類的閾值為0.2，0.5，0.7，0.9，可以得到灰類的等級(jí)值向量F=（0.2，0.5，0.7，0.9）， 最終通信鏈路的效能值可以通過公式（6）表示為一個(gè)無量綱常數(shù)，便于后續(xù)的比較和計(jì)算。

3 結(jié) 論

使用灰色聚類分析模型對(duì)通信鏈路效能進(jìn)行評(píng)估，使得對(duì)定性指標(biāo)的處理更加科學(xué)合理。定性指標(biāo)的評(píng)估值由專家給出，在該模型中，可以對(duì)多位專家的意見進(jìn)行綜合，最終的結(jié)果體現(xiàn)了多位專家對(duì)裝備指標(biāo)性能的主觀認(rèn)知，使計(jì)算得到的效能值能夠更加貼近實(shí)際，也更加真實(shí)可信。

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