基于模糊綜合評判的短波跳頻系統效能評估＊

劉維平 李有才 習守成

（海軍兵種指揮學院 廣州 510430）

1 引言

短波跳頻通信系統是一個復雜的通信系統，其效能涉及的影響因素多，具有很大的不確定性，因此，評估指標體系中的很多指標都是綜合指標，具有隨機因素和模糊因素［1］。多層模糊綜合評判提供了一種定量與定性相結合的系統分析問題的科學方法，能更好地揭示評價對象的模糊概念，使評估結果具有較高的可靠性、邏輯性和規范性［2］。在多層模糊綜合評判中，評價指標將分為多個層次［3］，其優越性在于：1）提高了模糊綜合評估方法處理復雜系統的能力；2）降低了準確確定龐大指標權重的難度，增加評估準確性；3）可避免因采用主因素突出型算法，而導致指標權重“淹沒”模糊矩陣中的信息。文章通過建立基于模糊數學和層次分析法的效能評估模型，采用多層模糊綜合評判的方法，對短波跳頻通信系統進行效能評估。

2 模糊綜合評判、模糊變換與主要步驟

模糊綜合評判法的理論基礎是模糊變換［4］，主要步驟包括確定指標集合及其層次、評價每個指標、對指標評價結果進行合成得到總的模糊評語、將模糊評語轉化為總得分等。

2.1 模糊綜合評判法

模糊綜合評判法（fuzzy comprehensive evaluation，簡稱FCE）也稱模糊綜合評判，其基本思想是：以模糊數學為基礎，應用模糊關系合成的原理，對受到多種因素制約的事物或一些邊界不清且不易定量的對象定量化，進行綜合評價的一種方法［5］。模糊綜合評判法的主要優點在于整個模糊綜合評估的過程與評估人對評估對象的認識過程是一致的，是評估人對評估對象認識過程的一種數學表達，因此，該方法能夠較好地解決評估指標和評估標準模糊性問題，克服人的主觀臆斷性，增強評估結果的準確性和折服性，適用于對評估對象的系統效能評估［6］。模糊綜合評判與常用的定量評估的差異在于：在模糊綜合評判中，被評價對象相對于各個指標的評價是模糊的，即不是用一個確定的數值而用一個模糊矢量來描述系統的指標。模糊綜合評判實際上可以看成是模糊變換概念的實際應用。

2.2 模糊變換

假設論域是U＝｛u1，u2，…，un｝，我們可以用一個矢量A＝（a1，a2，…，an）來表示U 上的一個模糊集合，其中ai＝QA（ui）是論域中各元素U 對于模糊集合A 的隸屬度。這樣的矢量我們稱為模糊矢量。模糊矢量可以看成是只有一行的模糊矩陣。

假設有論域U×V上的一個模糊關系R，用如下模糊矩陣表示：R＝［rij］n×m，對于論域U 上的一個模糊集合A，它用如下模糊矢量表示：A＝（a1，a2，…，an）。我們把運算B＝A·R稱為模糊變換，它將U上的一個模糊集合A變換為V上的一個模糊集合B。

2.3 模糊綜合評判法的數學模型

模糊綜合評判法有比較完善的數學模型與運算流程，其主要步驟包括［7］：

2）就每個ui中的ki個指標進行評價。ui中的指標權重矢量是Ai＝（ai1，ai2，…，aiki），如果評語集合是：v＝｛v1，v2，…，vm｝，則被評價對象相對于各個指標的模糊評語，即ui×V 上的模糊矩陣是：Ri＝［vigh］ki×m，進行下列模糊變換：Bi＝AiRi＝（bi1，bi2，…，bim）（i＝1，2，…，n），從而得到每個ui的評價結果Bi。

3）對每個ui的評價結果進行合成。此時的指標集合是U＝｛u1，u2，…，un｝，Bi是被評價問題針對指標ui的模糊評語，將各個Bi合成為一個U×V上的模糊矩陣R，既有：R＝［B1，B2，…，Bn］T＝［Bij］n×m，如果指標集合U 上的權重矢量是，A＝（a1，a2，…，an），則經模糊變換得到被評價問題相對于全部指標的總的模糊評語：

4）將模糊評語B轉化為總得分S。根據專家的意見給各級評語bi確定一個權數wi，例如可以賦值：w1＝100，w2＝80，w3＝60，w4＝30，得到系統的總得分。

本次市場營銷的教學改革最終選擇3個平行院校作為標桿，分別是中國人民大學、沈陽藥科大學、美國得克薩斯州大學奧斯汀分校，上述3所高校在市場營銷專業領域的發展較為突出。

3 短波跳頻通信系統效能評估

基于多層模糊綜合評判的短波跳頻通信系統效能評估包括：效能評估指標的選取、效能評估體系的建立和基于多層模糊的綜合評判。

3.1 短波跳頻通信系統效能評估指標體系的建立

短波跳頻通信系統的基本要求是迅速、準確、保密、不間斷地傳輸與交換信息［10］，按照這個要求，參照一般軍事通信系統網絡指標分類方法，并考慮短波跳頻通信系統的特殊性，系統效能評估指標體系如圖1所示。

圖1 短波跳頻通信系統效能評估指標

·時效性：是指跳頻通信系統在規定時限內以最快的速率傳遞給接收端的能力。影響系統時效性的因素包括系統溝通響應時間、信息傳輸平均時延、信息傳輸速率、信息傳輸覆蓋范圍等。

·可靠性：是跳頻通信系統硬件設備穩定性和信息內容準確性的綜合指標，是指系統由于內部或外部因素影響發生變化，仍能可靠保障信息傳輸與交換的能力。影響系統可靠性的因素包括系統平均無故障時間、平均維修時間、系統誤碼（信）率、系統網絡拓撲結構等。

·抗干擾性：是指跳頻通信系統在復雜電磁環境下，受到系統內部、外部無意或有意干擾時的信息傳輸能力。影響系統抗干擾性的因素包括系統跳頻速率大小、系統跳頻圖案復雜性、系統跳頻頻帶寬度、系統跳頻頻點數量等。

·安全性：是指跳頻通信系統將信息隱蔽、保密地傳輸給通信網內各節點，而不被敵方偵測、干擾、攻擊的能力。衡量系統安全性的主要指標包括信號輻射強度、信號被截獲與被破譯概率、敵我信息裝備的加／解密技術等。

評價指標分為兩個層次，第一層五個指標，第二層十八個指標。評語分為四級，包括很好，好，一般，差。根據十位專家意見，各個指標的權重如表1所示，比如針對二級指標系統信息傳輸時延，十位專家中兩位專家認為信息傳輸時延為很好，四位專家認為好，三位專家認為一般，一位專家認為差，則賦值分別為0.2、0.4、0.3、0.1。

表1 短波跳頻通信系統效能指標評價數據表

3.2 多層模糊綜合評判法進行系統效能評估

按照模糊綜合評判法的數學模型與運算步驟，結合上述短波跳頻通信系統效能指標評價數據表提供的數據，可以計算基于多層模糊綜合評判的短波跳頻通信系統效能。

1）計算相對于第一層各個指標ui的模糊評語Bi（i＝1，2，3，4，5），按加權綜合型算法計算。

2）將各個Bi組成為總的模糊矩陣R，計算系統的模糊綜合評語B，按加權綜合型算法計算。

3）將模糊評語B轉換為系統總得分。根據專家的意見給各級評語bj確定一個權數wj，設w1＝100，w2＝80，w3＝60，w4＝30，短波跳頻通信系統的總得分為

通過以上計算，該短波跳頻通信系統效能評估結果比較好，驗證了方法的有效性。

4 結語

本文應用多層模糊綜合評判法的數學模型對短波跳頻通信系統進行了效能評估。該模型綜合考慮影響短波跳頻通信系統效能的各個因素，實現了對短波跳頻通信系統效能的定量評估，分析結果驗證了方法的有效性，可為短波跳頻通信系統的設計、研制、評估提供依據。

［1］何家琪，楊浩.軍事通信裝備學概論［M］.北京：解放軍出版社，2004.

［2］穆躍東.基于模糊綜合評判的學員能力評估［J］.海軍大連艦艇學院學報，2008，31（2）：69－71.

［3］陳浩光，李云芝.武器系統效能評估與評估創新［J］.裝備指揮技術學院學報，2004（8）：1－3.

［4］楊軍.基于模糊理論的衛星導航系統綜合效能評估研究［J］.宇航學報，2004，25（2）：147－151.

［5］郭齊勝，郅志剛，楊瑞平.裝備效能評估概論［M］.北京：國防工業出版社，2005.

［6］彭鵬菲，劉忠，張建強.基于評價指標模糊集的復雜系統效能評估方法研究［J］.指揮控制與仿真，2007（3）：58－59.

［7］蒙存占，何成銘，孫紅宇，等.基于模糊綜合評估法的裝備保障系統效能評估［J］.四川兵工學報，2008（6）：28－29.

［8］汪應洛.系統工程［M］.北京：機械工業出版社，2003：141－144.

［9］劉偉，胡起偉，王廣彥.基于Agent的戰時裝備維修保障效能評估方法研究［J］.計算機與數字工程，2011，39（2）.

［10］何家琪，楊浩.軍事通信裝備學概論［M］.北京：解放軍出版社，2004.