基于GAHP的信息感知能力需求滿足度評(píng)估方法

孫星光，尹志忠

(中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院　a.研究生管理大隊(duì)； b.裝備學(xué)院訓(xùn)練部，北京　101416)

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基于GAHP的信息感知能力需求滿足度評(píng)估方法

孫星光a，尹志忠b

(中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院a.研究生管理大隊(duì)； b.裝備學(xué)院訓(xùn)練部，北京101416)

針對(duì)傳統(tǒng)能力評(píng)估中指標(biāo)以及權(quán)重的確定不一致和不確定性特點(diǎn)，提出了一種以信息感知能力關(guān)鍵技術(shù)需求滿足度為依據(jù)的評(píng)估方法——基于灰色理論的層次分析方法(GAHP)。闡述了灰色層次分析法原理，建立了信息感知能力指標(biāo)體系和需求滿足度評(píng)估模型，以實(shí)例研究說(shuō)明該方法的可行性。

信息感知能力；滿足度； GAHP

本文引用格式：孫星光，尹志忠.基于GAHP的信息感知能力需求滿足度評(píng)估方法[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(8):56-60.

在國(guó)際環(huán)境日益復(fù)雜多變，國(guó)家周邊安全威脅不確定因素不斷增大的情況下，各國(guó)紛紛將軍隊(duì)由“基于威脅”建設(shè)轉(zhuǎn)向“基于能力”建設(shè)。作戰(zhàn)能力是部隊(duì)履行使命的先決條件，更是軍隊(duì)興衰成敗的關(guān)鍵。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息要素在武器裝備上得到擴(kuò)展，信息感知能力已經(jīng)成為主導(dǎo)型戰(zhàn)斗力，對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)起著舉足輕重的作用，并且在作戰(zhàn)能力諸要素中處于核心地位，直接影響其他能力要素的發(fā)揮。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)信息感知能力需求空前絕后，在保持己方信息優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，要有效限制敵方信息力的發(fā)揮，達(dá)到對(duì)制信息權(quán)的控制[1]。能力的提升，離不開(kāi)關(guān)鍵技術(shù)的支撐。通過(guò)研究能力需求滿足度評(píng)估方法，可以確定相關(guān)技術(shù)研究是否滿足任務(wù)能力需求，為規(guī)劃技術(shù)發(fā)展路徑把好關(guān)口。滿足度通常是用來(lái)描述實(shí)際值與期望值之間的差距和程度，這里反映的是關(guān)鍵技術(shù)線性組合與任務(wù)能力相應(yīng)需求理想組合之間的關(guān)系。

1　評(píng)估方法建模

灰色層次分析法是將灰色系統(tǒng)理論和層次分析法相結(jié)合的一種不確定分析方法。具體講就是在系統(tǒng)層級(jí)分析中，不同層級(jí)決策的權(quán)值是按灰色系統(tǒng)理論計(jì)算得到的。對(duì)于客觀系統(tǒng)處于信息不完全的情況下，灰色系統(tǒng)理論使用灰元、灰數(shù)、灰關(guān)系等進(jìn)行處理，是系統(tǒng)從模型上、結(jié)構(gòu)上和關(guān)系上由灰變白，不斷深化對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，從而獲取更多的有效信息[2-6]。

主要步驟如下：

1) 建立評(píng)估對(duì)象的層次結(jié)構(gòu)。在深入開(kāi)展調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用層次分析法原理，經(jīng)過(guò)反復(fù)思考論證，對(duì)待評(píng)估目標(biāo)自上而下，逐層進(jìn)行分解，使同層級(jí)的元素之間避免其含義上的交叉，相鄰上下層級(jí)中的元素為“父子”關(guān)系形成遞階層次結(jié)構(gòu)，底層元素即為所求的評(píng)估指標(biāo)。

2) 計(jì)算指標(biāo)體系底層元素的組合權(quán)重。由于本文中底層元素為衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)，缺乏客觀數(shù)據(jù)，因此采用層次分析法，由該領(lǐng)域?qū)＜一蛟u(píng)估者，對(duì)上下層元素之間的關(guān)系進(jìn)行定性評(píng)判形成表格，用精確法或者和積法，計(jì)算相鄰層次中下層元素對(duì)上層元素的權(quán)重，再計(jì)算出底層元素對(duì)于目標(biāo)的權(quán)重W=(w1,w2,w3,…,wn)T。

4) 確定評(píng)估灰類。確定評(píng)估灰類就是確定評(píng)估灰類的等級(jí)、灰類的灰數(shù)以及灰類的白化權(quán)函數(shù)，其實(shí)就是把定性的評(píng)判向定量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。針對(duì)不同的評(píng)估對(duì)象，通過(guò)定性分析確定相應(yīng)灰類。常用的白化權(quán)函數(shù)有3種：

① 第一類，灰數(shù)為?∈[d1,∞)，其白化權(quán)函數(shù)如圖1所示。

圖1　第一類白化權(quán)函數(shù)

② 第二類，灰數(shù)為?∈[0,d1,2d1)，其白化權(quán)函數(shù)如圖2所示。

圖2　第二類白化權(quán)函數(shù)

③ 第三類，灰數(shù)為?∈[0,d1,d2)，其白化權(quán)函數(shù)如圖3所示。

圖3　第三類白化權(quán)函數(shù)

其中白化權(quán)函數(shù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值為閾值，可以按照準(zhǔn)則或經(jīng)驗(yàn)確定，用類比的方法獲得。也可以從樣本矩陣中，找出最大、最小和中值，作為上限、下限和中等額閾值。

6) 進(jìn)行滿足度評(píng)估。

① 首先計(jì)算底層指標(biāo)元素對(duì)中間層級(jí)指標(biāo)的滿足度。評(píng)估權(quán)矩陣R(A)實(shí)際上是綜合所有評(píng)估人員對(duì)中間層評(píng)估指標(biāo)A中所有下層元素隸屬于相應(yīng)評(píng)估灰類的隸屬度，如果將評(píng)估灰類劃分為“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”4種灰類，通過(guò)設(shè)定“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”對(duì)應(yīng)的理想值Q，則對(duì)于評(píng)估指標(biāo)A，其需求滿足度為

SA=w1*RA*Q

式中w1為中間層評(píng)估指標(biāo)A中所有下層元素對(duì)A的權(quán)重系數(shù)。

② 綜合所有指標(biāo)，確定總滿足度。通過(guò)計(jì)算出所有中間層指標(biāo)的需求滿足度后，在乘以對(duì)目標(biāo)層層權(quán)重系數(shù)后，即可得最終目標(biāo)層的需求滿足度。

2　評(píng)估指標(biāo)體系建立

信息感知能力指標(biāo)體系主要包括3層，第一層為能力層，第二層為裝備功能層，第三層關(guān)鍵技術(shù)支撐層。信息感知能力，裝備功能層主要包括多元信息接收、目標(biāo)探測(cè)識(shí)別、信息融合處理、環(huán)境信息預(yù)報(bào)預(yù)警和導(dǎo)彈攻擊預(yù)警。根據(jù)裝備功能的不同特點(diǎn)，選取實(shí)現(xiàn)該功能的最主要衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)[7-8]。

其指標(biāo)體系如圖4所示。

圖4　信息感知能力指標(biāo)體系

3　評(píng)估實(shí)例分析

3.1構(gòu)建判斷矩陣并計(jì)算組合權(quán)重

由相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)同一層級(jí)中的各元素對(duì)應(yīng)上一層級(jí)元素的相對(duì)重要程度進(jìn)行比較，并建立判斷矩陣。標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1　相對(duì)重要性打分依據(jù)

首先對(duì)信息感知能力(A層)中，由專家評(píng)判出底層指標(biāo)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)(C層)相對(duì)上層指標(biāo)裝備功能層(B層)的相對(duì)重要性，采用簡(jiǎn)易表格法，填寫各個(gè)指標(biāo)的重要性打分表，根據(jù)打分表別得到判斷矩陣D1、D2、D3、D4、D5為：

用合積法算可以分別得到判斷矩陣D1、D2、D3、D4、D5的特征向量，此過(guò)程可在Matlab軟件中很容易實(shí)現(xiàn)，這里不算列出運(yùn)算過(guò)程。W1=(0.506 0， 0.168 7， 0.253 0， 0.072 3)T、W2=(0.512 8， 0.254 6， 0.128 2， 0.102 6)T、W3=(0.100 8， 0.168 1， 0.126 1， 0.504 2， 0.100 8)T、W4=(0.125 0， 0.187 5， 0.125 0， 0.187 5， 0.375 0)T、W5=(0.534 2， 0.106 8， 0.225 4， 0.133 6)T。同理可求得裝備功能層(B層)對(duì)于信息感知能力(A層)的指標(biāo)權(quán)重W=(0.116 3， 0.348 8， 0.348 8， 0.069 8， 0.116 3)T。

3.2給出評(píng)估指標(biāo)的評(píng)估值矩陣

3.3確定評(píng)估灰類

根據(jù)灰色理論，確定評(píng)估灰類其實(shí)就是確定其灰類的等級(jí)、灰類的灰數(shù)和灰類的白化函數(shù)。這里設(shè)定k=4，即“優(yōu)”、“良”“中”“差”4個(gè)評(píng)估灰類，與其相對(duì)應(yīng)的灰數(shù)和白化函數(shù)為：

1) 第一類為“優(yōu)”，灰數(shù)為?∈[0,9,∞)，其白化權(quán)函數(shù)為

2) 第二類為“良”，灰數(shù)為?∈[0,8,16)，其白化權(quán)函數(shù)為

3) 第三類為“中”，灰數(shù)為?∈[0,6,12)，其白化權(quán)函數(shù)為

4) 第四類為“差”，灰數(shù)為?∈[0,4,6)，其白化權(quán)函數(shù)為

3.4計(jì)算灰色評(píng)估系數(shù)、權(quán)向量和權(quán)矩陣

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以得出受評(píng)者對(duì)評(píng)估對(duì)象C1的總評(píng)估系數(shù)nc1為

進(jìn)而可以得到評(píng)估指標(biāo)C1灰色權(quán)向量rc1。實(shí)際上灰色權(quán)向量rc1中各數(shù)值就是表示隸屬于“優(yōu)”、“良”“中”“差”4個(gè)評(píng)級(jí)的隸屬度。

(0.33,0.36,0.31,0)

同理可得出rc2、rc3、rc4，從而得出灰色權(quán)矩陣Rb1

3.5計(jì)算評(píng)估結(jié)果

假設(shè)“優(yōu)”類的滿足值為0.9，“良”類的滿足值為0.8，“中”類的滿足值為0.7，“差”類的滿足值為0.6，即Q=[0.9,0.8,0.7,0.6]，則信息感知能力指標(biāo)體系中多元信息接收的分滿足度值為S1有

S1=w1*Rb1*Q=0.807 5

同理可以求得信息感知能力體系其他指標(biāo)元素的分滿足度值如表2所示。

表2　其他指標(biāo)元素的分滿足度值

于是可以得出信息感知能力需求滿足度為：

從評(píng)估結(jié)果看，評(píng)估較好地滿足了信息感知能力對(duì)衛(wèi)星應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的需求。由于評(píng)估對(duì)象的數(shù)據(jù)源基本來(lái)自主觀賦值，所以采用一些數(shù)學(xué)方法對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正處理，較好地控制了主觀判斷帶來(lái)的差錯(cuò)，使評(píng)估結(jié)果更加科學(xué)可信。

4　結(jié)束語(yǔ)

評(píng)估是驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否合理，設(shè)計(jì)成果是否滿足設(shè)計(jì)需求等方面的重要手段。本文采用了灰色層次分析法對(duì)信息感知能力關(guān)鍵技術(shù)需求滿足度進(jìn)行了評(píng)估，在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，運(yùn)用了比較成熟的層次分析法，通過(guò)確定指標(biāo)灰度的方式，得出了底層元素對(duì)指標(biāo)理想值的隸屬度，實(shí)現(xiàn)了能力需求滿足度評(píng)估?？傮w上講，該方法簡(jiǎn)單可行，通過(guò)灰色理論能效解決信息缺失的問(wèn)題，可為提升作戰(zhàn)能力貢獻(xiàn)度方面，提供一定的參考。

[1]任連生.基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力概論(修訂版)[M]．北京：軍事科學(xué)出版社,2010：4-14．

[2]譚樂(lè)祖,任東彥,李大棚.灰色層次分析法在艦艇防空作戰(zhàn)方案優(yōu)選中的應(yīng)用[J].兵工自動(dòng)化,2010，29(1)：40-43.

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(責(zé)任編輯唐定國(guó))

Approach for Information Perception Capability Requirement Satisfactory Degree Evaluation Based on GAHP

SUN Xing-guanga, YIN Zhi-zhongb

(a. Department of Graduate Management; b.Training Department, Equipment Academy of PLA, Beijing 101416, China)

In traditional capability evaluation, the index and weight determination has inconsistencies and uncertainties. To solve the problem, a new evaluation approach based on GAHP was proposed. The index system of information perception ability and the evaluation model of satisfaction degree were established，and the feasibility of the method was illustrated by an example.

information perception capability; satisfactory-degree; GAHP

2016-02-25；

2016-03-21

孫星光(1984—)，男，碩士，工程師，主要從事軍隊(duì)指揮學(xué) 研究。

10.11809/scbgxb2016.08.013

format:SUN Xing-guang, YIN Zhi-zhong.Approach for Information Perception Capability Requirement Satisfactory Degree Evaluation Based on GAHP[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(8):56-60.

E0;TP391.9

A

2096-2304(2016)08-0056-05

【后勤保障與裝備管理】