基于AHP-灰色关联分析的数据链多网系组网效能评估*

马 迁 谢涌纹

(1.海军大连舰艇学院 大连 166018)(2.91917部队 北京 100841)



基于AHP-灰色关联分析的数据链多网系组网效能评估*

马 迁1谢涌纹2

(1.海军大连舰艇学院 大连 166018)(2.91917部队 北京 100841)

从实际作战需求出发,结合单网络功能特点,建立了多网系的效能评估指标体系;针对其效能评估多任务多指标的特点,基于灰色关联度理论,结合层次分析法,提出了数据链多网系组网效能评估方法。

数据链多网系; 效能评估; 灰色关联度; 层次分析法

Class Number TP311

1 引言

现代战争中,数据链系统广泛使用,提高了作战兵力间相互协同能力和体系作战效能[1],数据链系统的效能评估也受到重视。在数据链系统实际使用过程中,为实现战场态势信息分发和对作战节点的有效指挥控制[2],往往采用多网络建链的方法来组织运用数据链网络。本文根据作战需求,在参战平台警戒探测能力与火力打击能力相对固定的基础上,结合单网络功能特点,建立了多网系的效能评估指标体系;针对其效能评估多任务多指标的特点,基于灰色关联度理论,结合层次分析法,提出了数据链多网系效能评估方法。

2 数据链多网系效能评估指标体系

根据现代战场形式及作战任务对战场信息传输需求,在选择各节点间的数据链网络时,其前提是满足一体化特征[3],即能够覆盖作战区域及参战兵力,具备与各军种参战兵力的兼容能力[4],否则数据链网络就无法发挥其作用,对数据链网络的评估也失去现实意义。建立多网络性能指标体系时,为方便指标值的获取,考虑到作战平台相对固定,应在综合各单网络特性的基础上[5],建立简化的多网系数据链组网性能指标体系[6～7],如图1所示。

3 基于AHP—灰色关联分析的效能评估方法

AHP-灰色关联分析的评估算法,在利用层次分析法建立评估对象的递阶层次结构的基础上,求取n个评估指标体系底层指标的组合权重;然后根据灰色关联度分析模型得到被评价m个对象的综合评判结果向量。

图1 多网系数据链组网性能指标体系

具体步骤如下[8]:

1) 计算评估指标体系指标权重。根据权重的计算方法,得到各层指标权重向量W:

W={ω1,ω2,…,ωn}

2) 对各指标值进行预处理;

3) 确定比较数列(组网方案)和参考数列(评价标准):

Xi={xi(k)|k=1,2,…,n}i=1,2,…,m

参考序列为

X0={x0(k)|k=1,2,…,n}

4) 计算关联系数:

(1)

式中,参数i、k取值范围同上;其中ξ为分辨系数,ξ∈[0,1]人为确定,越小分辨率越大,通常情况下取0.5。

根据计算关联系数公式rik(i=1,2,…,m;k=1,2,…,n)得到关联系数矩阵:

5) 计算单层次的关联度:

由于各指标的重要程度不同,所以关联度计算的方法采取权重乘以关联系数,根据公式:

R=W×ET

得到某一层指标的关联度。

6) 计算多层次评价系统的最终关联度:

(2)

7) 根据关联度值大小进行排序,关联度的大小顺序即为数据链网络效能次序。

4 效能评估实例

假设需进行战场多网系数据链组网,共有三种多网系数据链组网备选方案。现对三个组网方案进行满意度效能评估,通过计算机仿真和咨询专家得到各方案的指标参数,如表1所示。

表1 三种组网方案效能指标

注:指标*值括号内数字表示9位专家对该方案的该项指标各评价等级的评判频数,顺序为:优秀、优良、良好、好、一般。

4.1 计算各层级权重指标向量

结合层次分析法及专家咨询法,确定各层级权重指标向量[9]:

1) 特征层权重的指标向量:

W1={0.142,0.429,0.429}

2) 能力层权重的指标向量:

W21={0.5,0.5},W22={0.75,0.25},

W23={0.64,0.10,0.26}

3) 性能层权重的指标向量:

W31={0.4,0.6},W32={0.5,0.5},

W33={0.07,0.65,0.28},W34={0.6,0.4}

4) 进行归一化处理,得到各层指标权重向量:

W= {0.028,0.043,0.036,0.036,0.022,0.209,

0.090,0.064,0.043,0.274,0.043,0.112}

4.2 对各指标值进行预处理

1) 定量指标采用级差变换法:

效益型:

成本型:

2) 定性指标采用指数标度e(5/8),其对应标度为

v={4.953,3.320,2.226,1.492,1}

指标评价集v={优秀,优良,良好,好,一般}。

通过上述处理得到各方案效能的规范化指标,如表2所示。

表2 三种组网方案效能规范化指标

4.3 确定参考数列

通过对规范化后的各方案指标数值进行比较,可以得到参考序列为

X0= {4.469,4.772,1,1,4.287,1,1,4.166,

3.358,3.177,3.015,3.137}

4.4 计算关联系数和关联度

由式(1)、式(2)可以得到关联系数和关联度,并对方案进行优劣排序,如表3所示。

4.5 结果分析

通过计算,可以得出各方案关联度排序:方案3(0.910)>方案2(0.631)>方案1(0.591),即方案3最优,方案2次之,方案1最差。

5 结语

作为信息作战的重要组成部分,数据链系统的效能评估受到了越来越多的关注,如何科学开展数据链网络组织运用的效能评估方法研究,使其综合效能得到提高显得尤为重要。本文提出了一种基于AHP-灰色层次分析的数据链多网系组网的评估方法,通过实例分析证明该方法具有一定的可行性。

表3 各方案关联度系数和关联度

数据链多网系组网效能评估是一项复杂的系统工程,其涉及的范围非常广泛,因此评价指标体系的细化及评估方法的软件化有待于进一步研究和完善。

[1] 孙继银,付光远.战术数据链技术与系统[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2] 罗敏.数据链的发展及其应用[J].电子工程师,2008,34(9):51-52.

[3] 李思佳,毛玉泉,杨凡,等.灰色层次模型战术数据链综合性能评估方法[J].火力与指挥控制,2011,36(9):27-30.

[4] 赵策,戴浩,刘千里.基于灰色关联分析的C4ISR通信系统效能评估[J].兵工自动化,2007,26(2):3-5.

[5] 张皓,陆宇.基于模糊层次分析法的数据链系统效能评估[J].通信技术,2009,42(10):66-68.

[6] 牛海,马迁.舰艇通信效能评估方法研究[J].辽宁师范大学学报,2015,38(5):32-33.

[7] 张笑,徐廷学,范树海.基于灰色层次分析法的武器系统综合保障能力评估[J].海军航空工程学院学报,2009,24(3):351-355.

[8] 杜栋,庞庆华,吴炎.现代综合评价方法与案例精选[M].北京:清华大学出版社,2008.

[9] 刘思峰,党耀国,方志耕,等.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,2004.

版 权 声 明

本刊已许可万方数据库、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社在中国知网及其系列数据库等产品中以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。著作权使用费与本刊稿酬一并支付。作者向本刊提交文章发表的行为即视为同意我编辑部上述声明。

《舰船电子工程》编辑部

Performance Evaluation For Multiple TADIL Nets, Based on AHP and Grey Relational Degree Theory

MA Qian1XIE Yongwen2

(1. Dalian Naval Academy, Dalian 166018)(2. No. 91917 Troops of PLA, Beijing 100841)

Beginning from the need of combat, considering the characteristic of the single TADIL net, this paper makes up the index system of multiple TADIL nets. Because of its multiple missions and indexes, a multi-hierarchy analysis method for evaluating the performance of multiple TADIL nets is proposed, based on Grey Relational Degree theory.

multiple TADIL nets, performance evaluation, grey relational degree, AHP

2015年6月3日,

2015年7月27日

马迁,男,硕士,助教,研究方向:舰艇通信指挥。谢涌纹,女,工程师,研究方向:网络通信。

TP311

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.12.018