基于AHP的光學(xué)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)＊

郝燕玲 牟宏偉

（哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 哈爾濱 150001）

1 引言

評(píng)價(jià)是指“根據(jù)確定的目的來(lái)測(cè)定對(duì)象系統(tǒng)的屬性，并將這種屬性變?yōu)榭陀^定量的計(jì)值或者主觀效用的行為”［1］。工程應(yīng)用中，我們面臨的大多是復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行正確評(píng)價(jià)難度很大，在評(píng)價(jià)方法方面有許多理論問(wèn)題和實(shí)踐問(wèn)題亟待解決。評(píng)價(jià)方法近年來(lái)得到了快速發(fā)展，其他學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)逐漸應(yīng)用到評(píng)價(jià)工作中，形成了許多新的評(píng)價(jià)方法，比如層次分析法、加權(quán)算術(shù)平均法、主成分分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法［1］。這些評(píng)價(jià)方法經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐檢驗(yàn)也日趨完善，具有廣闊的研究前景。但是光學(xué)陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求和綜合評(píng)價(jià)仍不夠完善，在艦船光學(xué)陀螺慣性導(dǎo)航裝備的研發(fā)中，需要一套科學(xué)、完善的光學(xué)陀螺慣性系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)體系，用以指導(dǎo)新裝備的研制和考核驗(yàn)收。因此，開展光學(xué)陀螺慣性導(dǎo)航的技術(shù)指標(biāo)和光學(xué)陀螺慣性系統(tǒng)試驗(yàn)評(píng)價(jià)體系研究，對(duì)促進(jìn)艦艇光學(xué)陀螺慣性技術(shù)的發(fā)展，具有十分重要的意義。

2 指標(biāo)體系的建立

2.1 指標(biāo)體系建立的過(guò)程

為了對(duì)多層次、多因素的問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，必須合理地構(gòu)建一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，使大量相互關(guān)聯(lián)、相互制約的因素條理化、層次化［2～3］。指標(biāo)體系集中反映了評(píng)價(jià)目標(biāo)的主要特征和層次結(jié)構(gòu)，區(qū)分各層目標(biāo)和單個(gè)目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)整體評(píng)價(jià)的影響程度。建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的工作十分繁瑣，設(shè)置評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量要適度，要在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，做到科學(xué)合理，符合系統(tǒng)實(shí)際。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)運(yùn)用系統(tǒng)思想分析問(wèn)題的過(guò)程，其基本步驟為［3］：

1）針對(duì)具體問(wèn)題收集相關(guān)資料，提出評(píng)價(jià)系統(tǒng)目標(biāo)及其影響因素；

2）分析和比較各影響因素之間的關(guān)系，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選；

3）經(jīng)過(guò)優(yōu)化后確定指標(biāo)之間的層次和結(jié)構(gòu)，即得到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2.2 指標(biāo)體系建立的常用方法

指標(biāo)體系建立的方法很多，常見的有專家會(huì)議法、專家調(diào)研法、最小均方差法等［1，4］。

專家會(huì)議法是為了克服專家個(gè)人判斷法的缺點(diǎn)，而采取的把有關(guān)專家請(qǐng)到一起，征求意見的一種方法。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：占有的信息量大于單個(gè)成員的信息量；考慮的因素和影響遠(yuǎn)多于單個(gè)專家；專家會(huì)議提供的方案更具體、更客觀；有利于調(diào)動(dòng)集體的創(chuàng)造力。它的主要缺點(diǎn)是：易于出現(xiàn)附和多數(shù)觀點(diǎn)的情況，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的信息更加錯(cuò)誤化；善于言論者和地位高者可能對(duì)專家會(huì)議產(chǎn)生不正常的影響；會(huì)議的興趣容易較長(zhǎng)時(shí)間地集中在非預(yù)期討論的某一點(diǎn)上；會(huì)議成員中易于產(chǎn)生不愿公開承認(rèn)錯(cuò)誤的心里障礙。

專家調(diào)研法又稱Delphi法，1964年，美國(guó)蘭德公司的O.Helmen和Gordon首次系統(tǒng)介紹了如何運(yùn)用專家調(diào)查法（也稱Delphi）進(jìn)行技術(shù)預(yù)測(cè)，并逐漸成為一種重要的評(píng)價(jià)工具。其操作方法為：采用調(diào)查方式就評(píng)價(jià)的問(wèn)題分別向有關(guān)領(lǐng)域的專家提問(wèn)，而后將專家反饋的意見綜合、整理、歸納，再匿名反饋給各個(gè)專家，再次征求意見，然后再加以綜合、反饋。這樣經(jīng)過(guò)多次反復(fù)循環(huán)，就得到一個(gè)比較一致且可靠性也較大的意見。

2.3 光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則

在構(gòu)建艦船光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，并非是評(píng)價(jià)指標(biāo)越多越好，也不是越少越好。評(píng)價(jià)指標(biāo)過(guò)多，存在重復(fù)性，評(píng)價(jià)會(huì)受干擾；評(píng)價(jià)指標(biāo)過(guò)少，可能所選的指標(biāo)缺乏足夠的代表性，會(huì)產(chǎn)生片面性。因此，在進(jìn)行光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的工作中，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則［5］：1）完備性原則；2）一致性原則；3）獨(dú)立性原則；4）簡(jiǎn)捷性原則；5）可測(cè)性原則；6）可比性原則。

2.4 光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)指標(biāo)體系的建立

艦船光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系實(shí)際上就是利用具體的指標(biāo)將光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)下包含的各方面性能進(jìn)行具體化、層次化的描述和綜合評(píng)價(jià)，并以此作為指導(dǎo)光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)功能進(jìn)一步優(yōu)化、發(fā)展的依據(jù)。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)完全依靠自身功能，由慣性器件測(cè)量載體加速度和角速度，通過(guò)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)解算實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航功能，具有輸出多種導(dǎo)航參數(shù)、功能全、全天候自主工作等特點(diǎn)，因此，它的指標(biāo)體系也相對(duì)復(fù)雜，由多種指標(biāo)綜合表征導(dǎo)航系統(tǒng)的特性。

本文采用專家調(diào)研法建立光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在建立指標(biāo)體系時(shí)，從光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)用角度出發(fā)，分為通用指標(biāo)和導(dǎo)航性能指標(biāo)。其中，通用指標(biāo)分為環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)性等，導(dǎo)航性能指標(biāo)分為初始對(duì)準(zhǔn)能力、自主導(dǎo)航能力和綜合校準(zhǔn)能力等幾個(gè)方面。當(dāng)然，影響艦船系統(tǒng)總體性能的因素還有很多，包括安全性、系統(tǒng)布局合理性、技術(shù)先進(jìn)性、與總體性能的匹配性等等。但是從指標(biāo)的重要性、可考核性、簡(jiǎn)捷性等方面考慮，綜合專家們的意見，結(jié)合目前我國(guó)艦船導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)情況，主要從如圖1所示的幾個(gè)方面考核艦船系統(tǒng)的性能。

3 層次分析法的應(yīng)用

3.1 層次分析法（AHP法）

層次分析法是基于系統(tǒng)分析的思想，充分體現(xiàn)辯證的系統(tǒng)思維原則，能夠較好地把定性分析與定量分析有機(jī)地結(jié)合起來(lái)［6～7］。AHP法是上世紀(jì)70年代由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty教授提出。其基本原理是把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題中的各個(gè)指標(biāo)通過(guò)劃分相互之間的關(guān)系使其分解為若干個(gè)有序?qū)哟危?～9］。每一層次中的元素具有大致相等的地位，并且每一層與上一層次和下一層次有著一定的聯(lián)系，層次之間按隸屬關(guān)系建立起一個(gè)有序的遞階層次模型。層次結(jié)構(gòu)模

圖1 艦船光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

型一般包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層等幾個(gè)基本層次。在遞階層次模型中，按照對(duì)一定客觀事實(shí)的判斷，對(duì)每層的重要性以定量的形式加以反映，即通過(guò)兩兩比較判斷的方式確定每個(gè)層次中元素的相對(duì)重要性，并用定量的方法表示，進(jìn)而建立判斷矩陣。然后利用數(shù)學(xué)方法計(jì)算每個(gè)層次的判斷矩陣中各指標(biāo)的相對(duì)重要性權(quán)數(shù)。最后通過(guò)在遞階層次結(jié)構(gòu)內(nèi)各層次相對(duì)重要性權(quán)數(shù)的組合，得到全部指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)的重要程度權(quán)數(shù)。

3.2 基于AHP法的光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

3.2.1 劃分系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

首先構(gòu)造系統(tǒng)的層次分析模型。層次分析模型是一個(gè)多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)，通常由最高層、中間層和最底層組成，同一層次的元素作為準(zhǔn)則對(duì)下一層的某些元素起支配作用，同時(shí)又受上一層次元素的支配［10～12］。最高層表示解決問(wèn)題的目的，即層次分析要達(dá)到的總目標(biāo)，也稱為目標(biāo)層，中間層又稱為準(zhǔn)則層，最低層即為指標(biāo)層。光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的層次分析模型如圖1所示，目標(biāo)層為“艦船光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)”，指標(biāo)層包含精度保持能力、組合導(dǎo)航位置精度、自主導(dǎo)航位置精度等30個(gè)指標(biāo)，其它因素均屬準(zhǔn)則層，由圖1可知，該層次分析模型中包含若干準(zhǔn)則層。

3.2.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

按照層次分析法的工作流程，首先請(qǐng)專家小組對(duì)各相關(guān)子指標(biāo)進(jìn)行打分并建立判斷矩陣，如表1～6所示。其中p與a層排序相同；d與b層排序相同；h、j、k與e層排序相同；i、l、m、n與f 層排序相同；o與g 層排序相同。因此這里只給出a、b、c、e、f、g層的排序計(jì)算表。（注：由于1階和2階判斷矩陣總是具有一致性，因此R.I只是形式上的）

各子指標(biāo)的計(jì)算權(quán)重值如表1～6所示，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，C.R＜0.1。符合一致性要求。

表2 b層排序計(jì)算表

表3 c層排序計(jì)算表

表4 e層排序計(jì)算表

表5 f層排序計(jì)算表

表6 g層排序計(jì)算表

通過(guò)對(duì)光學(xué)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的詳細(xì)的校核、驗(yàn)證工作，給出各指標(biāo)的具體指標(biāo)值，該指標(biāo)值可以是數(shù)學(xué)計(jì)算或試驗(yàn)測(cè)試等得到，但均是經(jīng)過(guò)專家的認(rèn)同。根據(jù)指標(biāo)層相對(duì)目標(biāo)層的總排序權(quán)值以及艦船系統(tǒng)各方案的指標(biāo)值，然后按照加權(quán)求和的辦法逐層向上，計(jì)算得到光學(xué)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)值，計(jì)算方法見式（1）。依據(jù)評(píng)價(jià)值的排序結(jié)果確定方案的優(yōu)劣順序，即得到最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

式中：E為光學(xué)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)值，Zj為指標(biāo)j的指標(biāo)值，Wj為指標(biāo)j的權(quán)重。

4 結(jié)語(yǔ)

光學(xué)捷聯(lián)慣性系統(tǒng)指標(biāo)體系分析是慣導(dǎo)系統(tǒng)分析領(lǐng)域中的重要分析內(nèi)容，在慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展論證、系統(tǒng)評(píng)價(jià)、作戰(zhàn)使用以及作戰(zhàn)方案的制定等方面有著重要作用。開展光學(xué)陀螺慣性系統(tǒng)指標(biāo)體系分析工作，對(duì)加速海軍裝備的建設(shè)，提高海軍部隊(duì)的戰(zhàn)斗力，都具有極為重要的意義。

本文研究艦船光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)方法，從艦船使用角度出發(fā)，研究給出光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并在此基礎(chǔ)上研究基于層次分析法（AHP）的光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)，表明采用該方法計(jì)算權(quán)重科學(xué)合理且易實(shí)現(xiàn)。

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