舰艇综合通信系统作战效能评估计算

张 江，张 红



舰艇综合通信系统作战效能评估计算

张 江，张 红

(国防信息学院，武汉 430010)

舰艇综合通信系统是现代作战舰艇的中枢神经。本文基于灰色关联投影理论，依据舰艇综合通信系统的评估指标体系，采用层次递进的方法，实现了对舰艇综合通信系统的作战效能进行评估计算。实践表明，该计算方法简便直观，非常适合应用于复杂武器系统的多指标评估。

舰艇综合通信系统 作战效能 评估计算

0 引言

舰艇综合通信系统是应现代及未来信息化海上战争需求，为作战舰艇将信息优势转化为战争优势而诞生的新兴事物。美国作为世界海军第一大国，早在2003年就为其里根号核动力航母配备了名为“一体化通讯和先进网络”，简称ICAN系统的舰艇综合通信系统。其最新下水的福特号的舰艇综合通信系统更为先进，可全面支持美军的网络中心战能力。继美国之后，英国也于09年将舰艇综合通信系统成功应用于其45型防空导弹驱逐舰上。

我军的舰艇综合通信系统目前还处于一个研究发展阶段，为了能够对其研制论证、作战使用、作战方案的制定和模拟训练等提供可靠的决策依据和合理的参考建议，因此，有必要对舰艇综合通信系统的作战能力进行评估。而建立科学、合理、简便、直观的评估计算方法是进行评估的关键。

本文根据已建立的评估指标体系（作者另有文献论述），以灰色关联投影理论为基础，采用层次递进的方法，实现了对舰艇综合通信系统作战效能的评估计算。

1 评估模型

灰色关联投影法评估是基于待评估方案的多个定量或定性指标，加上决策者的偏好信息实现对目标的效能排序，其模型为

根据D的计算结果即可判断各个系统建设方案的效能高低，其值越高表示方案效能越佳。为什么可以这样判断呢？

如图1所示，若用图中最下方的0代表理想方案的效能矢量，A代表某个待评估方案的效能矢量，那么判断衡量A是最接近理想方案0呢？众所周知，矢量是具备两个要素的，分别是模和方向。如果A的方向和模都与0最接近，那它是不是就是最佳方案了？根据这个思路，人们就又开始寻找：怎么才能最方便的判断A的方向和模是不是最接近理想方案的呢？于是从A向0作了一条垂线，从而引出来灰色关联投影值D和灰色关联投影角。根据余弦定理，，它同时包含了A的方向和模的变化趋势，其值越大，就证明A与理想方案的关联度越高，所以我们说灰色关联投影值D最大的方案就是所有待评估方案中的最佳方案。

图1 灰色关联投影模型原理图

因此，灰色关联投影评估的核心思想是：灰色关联投影法首先通过决策属性矩阵，以评估指标值序列构建待评估方案和理想方案的效能矢量；再通过引入的关联度函数，再根据权重向量，建立加权灰色关联决策矩阵，使得评估方案和理想方案的效能矢量得以关联；最终实现灰色关联投影值D的解算。

2 评估计算流程

在对灰色关联投影模型和核心思想后有了直观认识之后，我们结合对舰艇综合通信系统的二级指标——传输速度的评估，详细介绍采用灰色关联投影模型进行评估计算的流程。

基于对舰艇综合通信系统特点的分析，我们可以从系统的可靠性与维修性、快速传递能力、数据链贯通能力、联合分发能力、集中管控能力、安全防护能力等六个方面来度量舰艇综合通信系统作战效能的强弱。

按照层次结构，对这六个一级评估指标逐步细化，形成了一个层次化的作战效能评估指标体系。例如，对一级指标快速传递能力而言，包含传输速度和传输质量两个2级指标，它们又分别包含了它们又分别包含了诸如光缆网传输速率、卫通系统传输速率之类的6个3级评估指标，如图2所示。

图2 舰艇综合通信系统作战效能评估指标体系

2.1确定决策属性矩阵

第一步，我们需要通过决策属性矩阵来构建描述待评估目标的效能矢量。

假定现有三种舰艇综合通信系统的研制方案需要对其进行评估计算，其传输速度的6个评估指标数据都已获得。以评估指标为行，待评估方案为列建立一个表格（如表1所示），那么可得到待评估方案集合，评估指标集合。

表1 传输速度评估指标值

若将该表进行归纳处理，则以评估指标为行，待评估方案为列可建立一个公式化的属性值表格，如表2所示。

表2 评估指标V和评估方案A属性表

2.2决策属性矩阵的规范化

第二步就是要对决策属性矩阵进行规范化了。

由于系统的评定指标存在类型、量纲或数量级的不同，使得各指标间不具备可公度性，无法直接进行比较。因此为了保证评估结果的可靠性，有必要将评估指标的属性值进行初值化处理。

初值化处理对一个数列的所有数据均用它的某一个数去除或被除，从而得到一个新数列的方法叫初值化处理。

3.3建立灰色关联判断矩阵

得到规范化决策属性矩阵后，就要进行最核心的一步了，那就是建立灰色关联判断矩阵了。

2.4建立加权灰色关联决策矩阵

加权灰色关联决策矩阵的建立分为两个步骤，首先要建立权重判断矩阵A。设某评估指标有n个因素Vi对其进行表征，对Vi 间的相对重要性进行两两比较，得到Vi间的相对重要性分值为aij 。那么如何规范这个分值呢？这就需要要用到层次分析法给出的评分标准了。根据评分标准，对所有因素进行两两比较后，就可依据aij建立权重判断矩阵。通常情况下我们都会采用多位专家打分，取其几何均值确定最终的权重判断矩阵。

对于系统的二级指标—传输速度而言，若其下层指标——光缆网传输速率与卫通系统传输速率进行比较，光缆网传输速率稍微重要，那么其分值就为3，将其填在a12这个位置。如此，分别由三位专家按评分标准，对所有下层指标的相对重要性进行打分后，分别建立了3个权重判断矩阵。为了减小极端分值对指标权重的影响，我们根据几何平均法求取它们的均值，这个均值矩阵就是最终的权重判断矩阵了。

第二步需要对权重判断矩阵的特征值和特征向量进行计算，得到满足max的最大特征值max和对应的归一化的特征向量={1,2,…, w}，若构造的权重判断矩阵能通过一致性检验，则的分量w即可作为对应的评定指标V的权重值。

设评估指标间的权重向量为={1,2,…, w}，则可以建立加权灰色关联决策矩阵。其行向量就是描述理想方案和待评估方案效能矢量的序列，至此我们就得到了对A和0的关联表达式的完整表述。

2.5计算灰色关联投影值

带入数据进行计算，则有

若是仅仅对系统的传输速度进行评估，那么我们的评估计算就完成了。根据分值，显然第二种方案的传输速度是最优秀的。

2.6层次递推计算

若是要进行完整舰艇综合通信系统作战效能的评估，则还需要利用灰色关联投影法进行递推计算。其计算步骤为：

1）按照灰色关联投影法的评估步骤，计算待评估方案所有二级指标的灰色关联投影值。

2）将该结果作为一级指标的评估数据，计算一级指标的灰色关联投影值；

例如，假设我们已完成了对3个待评估方案的二级指标——传输速度和传输质量的灰色关联投影值的计算，以这一结果为指标值，就可对一级评估指标——快速传递能力进行评估得到其灰色关联投影值（如图3）。

图3 以二级指标灰色投影值结构递推评估一级指标

3）将一级指标灰色关联投影值作为系统效能的指标数据，计算系统级的灰色关联投影值。即可根据该结果对舰艇综合通信系统的各个待评估方案的作战效能S进行排序比较了。最后再根据排序结果给出分析建议，即完成了整个评估计算任务。（如图4）。

图4 递推实现系统级指标的评估

3 结束语

舰艇综合通信系统的作战效能评估目前还处于一个探索阶段，要得到一个真实有效的评估结果，那么完整的评估指标体系、切合实际的指标权重、真实有效的指标数据、简便合理的评估模型这四者缺一不可。基于灰色理论的灰色关联投影评估模型不仅综合考虑了多种指标的影响，还能根据指标体系的层次关系实现递进计算，最终实现了对舰艇综合通信系统作战效能的评分排序。其计算思想合理，计算流程清晰，计算方法简便，是一种非常有效的评估模型，对于完善舰艇综合通信系统的作战效能评估具有重要的实践价值。

参考文献：

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Operational Effectiveness Evaluation of Warship’s Integrated Communication System

Zhang Jiang, Zhang Hong

（PLA Academy of National Defense Information, Wuhan 430010, China）

TN95

A

1003-4862（2016）08-0068-05

2016-05-09

张江（1980－），男，讲师。研究方向：武器装备作战效能评估。