基于AHP-灰色關聯分析的數據鏈多網系組網效能評估*

馬 遷 謝涌紋

(1.海軍大連艦艇學院 大連 166018)(2.91917部隊 北京 100841)

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基于AHP-灰色關聯分析的數據鏈多網系組網效能評估*

馬 遷1謝涌紋2

(1.海軍大連艦艇學院 大連 166018)(2.91917部隊 北京 100841)

從實際作戰需求出發,結合單網絡功能特點,建立了多網系的效能評估指標體系;針對其效能評估多任務多指標的特點,基于灰色關聯度理論,結合層次分析法,提出了數據鏈多網系組網效能評估方法。

數據鏈多網系; 效能評估; 灰色關聯度; 層次分析法

Class Number TP311

1 引言

現代戰爭中,數據鏈系統廣泛使用,提高了作戰兵力間相互協同能力和體系作戰效能[1],數據鏈系統的效能評估也受到重視。在數據鏈系統實際使用過程中,為實現戰場態勢信息分發和對作戰節點的有效指揮控制[2],往往采用多網絡建鏈的方法來組織運用數據鏈網絡。本文根據作戰需求,在參戰平臺警戒探測能力與火力打擊能力相對固定的基礎上,結合單網絡功能特點,建立了多網系的效能評估指標體系;針對其效能評估多任務多指標的特點,基于灰色關聯度理論,結合層次分析法,提出了數據鏈多網系效能評估方法。

2 數據鏈多網系效能評估指標體系

根據現代戰場形式及作戰任務對戰場信息傳輸需求,在選擇各節點間的數據鏈網絡時,其前提是滿足一體化特征[3],即能夠覆蓋作戰區域及參戰兵力,具備與各軍種參戰兵力的兼容能力[4],否則數據鏈網絡就無法發揮其作用,對數據鏈網絡的評估也失去現實意義。建立多網絡性能指標體系時,為方便指標值的獲取,考慮到作戰平臺相對固定,應在綜合各單網絡特性的基礎上[5],建立簡化的多網系數據鏈組網性能指標體系[6～7],如圖1所示。

3 基于AHP—灰色關聯分析的效能評估方法

AHP-灰色關聯分析的評估算法,在利用層次分析法建立評估對象的遞階層次結構的基礎上,求取n個評估指標體系底層指標的組合權重;然后根據灰色關聯度分析模型得到被評價m個對象的綜合評判結果向量。

圖1 多網系數據鏈組網性能指標體系

具體步驟如下[8]:

1) 計算評估指標體系指標權重。根據權重的計算方法,得到各層指標權重向量W:

W={ω1,ω2,…,ωn}

2) 對各指標值進行預處理;

3) 確定比較數列(組網方案)和參考數列(評價標準):

Xi={xi(k)|k=1,2,…,n}i=1,2,…,m

參考序列為

X0={x0(k)|k=1,2,…,n}

4) 計算關聯系數:

(1)

式中,參數i、k取值范圍同上;其中ξ為分辨系數,ξ∈[0,1]人為確定,越小分辨率越大,通常情況下取0.5。

根據計算關聯系數公式rik(i=1,2,…,m;k=1,2,…,n)得到關聯系數矩陣:

5) 計算單層次的關聯度:

由于各指標的重要程度不同,所以關聯度計算的方法采取權重乘以關聯系數,根據公式:

R=W×ET

得到某一層指標的關聯度。

6) 計算多層次評價系統的最終關聯度:

(2)

7) 根據關聯度值大小進行排序,關聯度的大小順序即為數據鏈網絡效能次序。

4 效能評估實例

假設需進行戰場多網系數據鏈組網,共有三種多網系數據鏈組網備選方案。現對三個組網方案進行滿意度效能評估,通過計算機仿真和咨詢專家得到各方案的指標參數,如表1所示。

表1 三種組網方案效能指標

注:指標*值括號內數字表示9位專家對該方案的該項指標各評價等級的評判頻數,順序為:優秀、優良、良好、好、一般。

4.1 計算各層級權重指標向量

結合層次分析法及專家咨詢法,確定各層級權重指標向量[9]:

1) 特征層權重的指標向量:

W1={0.142,0.429,0.429}

2) 能力層權重的指標向量:

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

W23={0.64,0.10,0.26}

3) 性能層權重的指標向量:

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

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

4) 進行歸一化處理,得到各層指標權重向量:

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 對各指標值進行預處理

1) 定量指標采用級差變換法:

效益型:

成本型:

2) 定性指標采用指數標度e(5/8),其對應標度為

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

指標評價集v={優秀,優良,良好,好,一般}。

通過上述處理得到各方案效能的規范化指標,如表2所示。

表2 三種組網方案效能規范化指標

4.3 確定參考數列

通過對規范化后的各方案指標數值進行比較,可以得到參考序列為

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

3.358,3.177,3.015,3.137}

4.4 計算關聯系數和關聯度

由式(1)、式(2)可以得到關聯系數和關聯度,并對方案進行優劣排序,如表3所示。

4.5 結果分析

通過計算,可以得出各方案關聯度排序:方案3(0.910)>方案2(0.631)>方案1(0.591),即方案3最優,方案2次之,方案1最差。

5 結語

作為信息作戰的重要組成部分,數據鏈系統的效能評估受到了越來越多的關注,如何科學開展數據鏈網絡組織運用的效能評估方法研究,使其綜合效能得到提高顯得尤為重要。本文提出了一種基于AHP-灰色層次分析的數據鏈多網系組網的評估方法,通過實例分析證明該方法具有一定的可行性。

表3 各方案關聯度系數和關聯度

數據鏈多網系組網效能評估是一項復雜的系統工程,其涉及的范圍非常廣泛,因此評價指標體系的細化及評估方法的軟件化有待于進一步研究和完善。

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《艦船電子工程》編輯部

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

馬遷,男,碩士,助教,研究方向:艦艇通信指揮。謝涌紋,女,工程師,研究方向:網絡通信。

TP311

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.12.018