基于灰色層次分析法的快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估

李金聲，程 建，黃 濤，鐘 慧

（1.空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院，西安 710077；2.解放軍94826 部隊(duì)，上海 201100）

0 引言

地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力，是確保地面防空力量面對(duì)野戰(zhàn)復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境、地域特點(diǎn)通信保障要求時(shí)能夠快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，快速打通指揮鏈、情報(bào)鏈、打擊鏈、保障鏈的重要環(huán)節(jié)和根本之處；是確保網(wǎng)絡(luò)聚能、體系釋能，形成一體化防空作戰(zhàn)能力的基本要求和必備能力。有效提升地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)的能力，對(duì)地面防空力量形成快速機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力，遂行多樣化作戰(zhàn)任務(wù)，充分做好未來軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備工作，具有十分重要的意義。

地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估，能夠比較客觀、真實(shí)地反映地面防空力量面對(duì)不同野戰(zhàn)環(huán)境，快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力的強(qiáng)弱，針對(duì)優(yōu)勢(shì)保持提升，針對(duì)不足查漏補(bǔ)缺，完善優(yōu)化，對(duì)提升地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力具有一定借鑒和指導(dǎo)意義。

1 評(píng)估指標(biāo)體系

1.1 快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力定義

地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力，側(cè)重于在野戰(zhàn)條件下，遠(yuǎn)離要塞和城市以外地區(qū)進(jìn)行作戰(zhàn)時(shí)，面對(duì)不同作戰(zhàn)地域氣候環(huán)境、區(qū)域特點(diǎn)，對(duì)地面防空力量通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建速度帶來的影響?？啥x為：地面防空力量為有效遂行野戰(zhàn)防空任務(wù)，達(dá)到快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)目的，應(yīng)具備達(dá)到預(yù)期通信保障能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 建立指標(biāo)體系

依托實(shí)戰(zhàn)化、信息化、智能化作戰(zhàn)背景，融入新的聯(lián)合作戰(zhàn)指揮體制，結(jié)合智能化作戰(zhàn)手段，將與地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力相關(guān)因素概括總結(jié)為：網(wǎng)絡(luò)支撐能力、機(jī)動(dòng)通信能力、網(wǎng)絡(luò)開設(shè)能力、環(huán)境適應(yīng)能力、通信人員能力5個(gè)方面，充分考慮地面防空力量野戰(zhàn)條件下的作戰(zhàn)特點(diǎn)及要求，側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)整體籌劃能力、野戰(zhàn)環(huán)境適應(yīng)能力以及通信人員保障能力的考量，增強(qiáng)了指標(biāo)體系的可靠性和有效性。如圖1 所示。

圖1 快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估指標(biāo)體系

1.3 指標(biāo)體系分析

地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估指標(biāo)體系復(fù)雜，為了使評(píng)估結(jié)果更加客觀有效，通過對(duì)第3 級(jí)指標(biāo)細(xì)化，構(gòu)建第4 級(jí)指標(biāo)，作為專家打分時(shí)的參考依據(jù)，使專家評(píng)估打分相對(duì)客觀。具體參考內(nèi)容如下頁(yè)表1 所示。

表1 快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估指標(biāo)內(nèi)涵

續(xù)表1

2 灰色層次分析法評(píng)估

當(dāng)前對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估的研究點(diǎn)多面廣，比較寬泛，如剛建勛等研究了通信網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估的體系與模型；徐鵬飛等分別運(yùn)用基于熵權(quán)的改進(jìn)ADC 法、基于ANP 和云模型、基于TOPSIS算法、基于層次分析法、基于改進(jìn)組合賦權(quán)法對(duì)軍事通信系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)效能及抗毀效能評(píng)估多，但對(duì)快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力缺少一定的評(píng)估，尤其是野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估方面還比較欠缺，僅見鄭益凱、王帥、王勁松等對(duì)野戰(zhàn)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估，并且評(píng)估方法復(fù)雜，不利于作戰(zhàn)單位快速上手掌握以及靈活運(yùn)用，在籌劃運(yùn)用方面缺少實(shí)際運(yùn)用考量。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外提出的效能評(píng)估方法有很多種，主要分為專家評(píng)估方法、解析法、作戰(zhàn)模擬法以及其他方法，具有代表性的常用評(píng)估方法為Deliphi法、模糊綜合評(píng)估法、SEA 法、ADC 法等。Deliphi 法評(píng)判結(jié)果來自專家主觀判斷，易受專家主觀因素和對(duì)問題認(rèn)識(shí)上的局限性影響，且在理論上缺乏一定的邏輯論證，工作量大、調(diào)查時(shí)間長(zhǎng)、計(jì)算過程比較粗糙；SEA 法需要根據(jù)具體的系統(tǒng)、環(huán)境和使命進(jìn)行具體分析，在模型構(gòu)建過程中，容易將個(gè)人主觀因素加入，評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性、準(zhǔn)確性受模型的可靠程度影響，比較適合對(duì)具有使命任務(wù)的武器系統(tǒng)進(jìn)行效能評(píng)估；模糊綜合評(píng)估法是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，評(píng)估的顆粒度比較大，適用于方案比較排序選擇；ADC 評(píng)估法只有在給出精確的可用度指標(biāo)、可信度指標(biāo)以及系統(tǒng)能力指標(biāo)的情況下，才能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行綜合效能評(píng)估，如何確定能力矩陣，既是難點(diǎn)也是關(guān)鍵點(diǎn)，直接關(guān)系到系統(tǒng)要素之間的聯(lián)系及系統(tǒng)效能評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性，且需要大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行支撐。

2.1 層次分析法

層次分析法是Saaty A.L. 教授提出的一種系統(tǒng)分析方法。通過把研究對(duì)象想要達(dá)到的目標(biāo)分解成多個(gè)組成因素，構(gòu)建一個(gè)有序的、自上而下的層次結(jié)構(gòu)模型，對(duì)同一層次中各因素相對(duì)于其上一層因素的重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造權(quán)重判斷矩陣，從而得出系統(tǒng)的效能值。具備定性分析與定量分析相結(jié)合的特點(diǎn)，將決策者的觀察判斷進(jìn)行有效量化，且分析原理簡(jiǎn)單、計(jì)算便捷、靈活度高、實(shí)用性強(qiáng)，適用于部隊(duì)提前籌劃安排、運(yùn)行推演。

2.2 灰數(shù)及白化權(quán)函數(shù)概念界定

灰色理論是由中國(guó)學(xué)者鄧聚龍教授在1982 年創(chuàng)立的，根據(jù)灰色系統(tǒng)理論定義，灰色表示部分信息明確、部分信息不明確，對(duì)某些參數(shù)只知道大概范圍而不知其確切值，稱為灰數(shù)。白化權(quán)函數(shù)通過函數(shù)的形式來表達(dá)灰類各元素的取值大小?；覕?shù)的白化權(quán)函數(shù)，反映灰數(shù)的信息在主觀上的掌握程度。

通過層次分析法構(gòu)建評(píng)估對(duì)象的層次結(jié)構(gòu)及指標(biāo)權(quán)重，對(duì)建立的指標(biāo)體系進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確率高；同時(shí)引入灰色理論中灰數(shù)和白化權(quán)函數(shù)，在層次分析中，按灰色系統(tǒng)理論計(jì)算不同層次決策“權(quán)”數(shù)值，得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，能夠有效降低打分專家主觀因素的影響，更加科學(xué)地分析各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重占比，可以使評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確客觀，具有說服力，提高地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估結(jié)果的可信度，對(duì)地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力分析更加客觀有效。通過分析對(duì)比標(biāo)稱能力與實(shí)際能力，查漏補(bǔ)缺，提出合理改進(jìn)加強(qiáng)方案，消除弱項(xiàng)短板，提升網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)能力。

2.3 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

其中，當(dāng)CI=0 時(shí)，判斷矩陣完全一致；當(dāng)CR=CI/RI＜0.10 時(shí)，判斷矩陣滿足一致性要求。

2.4 確定評(píng)估樣本矩陣

通過選取來自基層和機(jī)關(guān)的M 個(gè)部隊(duì)專家，依據(jù)第4 級(jí)指標(biāo)評(píng)分準(zhǔn)則進(jìn)行參考，對(duì)第3 級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分，得到評(píng)價(jià)矩陣D，d表示第m（m=1，2，…，n）位專家對(duì)評(píng)估指標(biāo)C的打分。

2.5 確定評(píng)估灰類

根據(jù)設(shè)定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級(jí)劃分，設(shè)定4 個(gè)評(píng)估灰類，對(duì)應(yīng)白化權(quán)函數(shù)如下：

表2 評(píng)分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 白化權(quán)函數(shù)

2.6 灰色評(píng)估系數(shù)計(jì)算

進(jìn)而確定指標(biāo)C對(duì)于各個(gè)評(píng)價(jià)灰類灰色評(píng)價(jià)的權(quán)矩陣R。

2.7 對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

3 算例分析與驗(yàn)證

以某地面防空力量在西北地區(qū)某地執(zhí)行機(jī)動(dòng)防空作戰(zhàn)任務(wù)為背景，此次任務(wù)主要有如下特點(diǎn)：1）作戰(zhàn)地區(qū)預(yù)設(shè)陣地區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋較為充足，能夠滿足作戰(zhàn)部隊(duì)入網(wǎng)需求；2）作戰(zhàn)單位較多，機(jī)動(dòng)頻繁，氣候惡劣，地勢(shì)較差，晝夜溫差大；3）預(yù)設(shè)陣地較少，野戰(zhàn)區(qū)域網(wǎng)系薄弱，考驗(yàn)作戰(zhàn)部隊(duì)網(wǎng)絡(luò)引接、延伸、開通能力；4）要求快速入網(wǎng)，接收上級(jí)指揮命令及空情信息，考驗(yàn)通信人員通信保障能力。

3.1 構(gòu)造判斷矩陣并計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

3.1.1 構(gòu)造判斷矩陣

3.1.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

通過一致性檢驗(yàn)，同理計(jì)算出：

經(jīng)檢驗(yàn)，判斷矩陣均滿足一致性要求。

3.2 專家打分

組織專家按照構(gòu)建的評(píng)估指標(biāo)體系，以第4 級(jí)指標(biāo)為參考，邀請(qǐng)5 名基層和機(jī)關(guān)專家對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)項(xiàng)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)劃分為4 個(gè)等級(jí)，分別為優(yōu)、良、中、差，相應(yīng)評(píng)分為4、3、2、1，如表3 所示。

表3 快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估指標(biāo)評(píng)分表

3.3 計(jì)算評(píng)估權(quán)矩陣

對(duì)于指標(biāo)C，評(píng)價(jià)對(duì)象屬于4 個(gè)灰類的評(píng)價(jià)系數(shù)計(jì)算如下：

總灰色評(píng)價(jià)系數(shù)為：

評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)C灰色評(píng)價(jià)的權(quán)值計(jì)算如下：

得到灰色評(píng)價(jià)的權(quán)向量為r：

r=（0.375，0.438，0.187，0）

按照相同計(jì)算原理和公式，可得其他二級(jí)指標(biāo)C的灰色評(píng)價(jià)權(quán)值。如下頁(yè)表4 所示。

表4 二級(jí)指標(biāo)灰色評(píng)價(jià)權(quán)值計(jì)算

同理，可得指標(biāo)U，U，U，U的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣R，R，R，R如下：

3.4 對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

一級(jí)指標(biāo)U各自指標(biāo)權(quán)重W分別為：

對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)如下：

得到一級(jí)指標(biāo)灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣：

一級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)為：

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

3.5 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從綜合評(píng)估值來看，在面對(duì)野戰(zhàn)條件下復(fù)雜地勢(shì)、惡劣天氣，該地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估結(jié)果為“良”，能夠滿足野戰(zhàn)條件下通信網(wǎng)絡(luò)快速構(gòu)建要求。但通過具體分析指標(biāo)參數(shù)和指標(biāo)評(píng)分，仍有一些短板弱項(xiàng)制約通信網(wǎng)絡(luò)的快速構(gòu)建。如：針對(duì)機(jī)動(dòng)信息通信智能手段配發(fā)率不高、機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力不強(qiáng)的問題，需要加快智能化信息通信裝備研發(fā)生產(chǎn)，并優(yōu)先配發(fā)于重要作戰(zhàn)方向防空力量。同時(shí)，要抓好頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)一機(jī)動(dòng)信息通信裝備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)裝備型譜進(jìn)行優(yōu)化精簡(jiǎn)，從而提升基于網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力；針對(duì)通信人員能力評(píng)分不高，當(dāng)前通信人員手段運(yùn)用方面不足的問題，需要在日常訓(xùn)練中打牢基礎(chǔ)，加強(qiáng)軍地之間、友鄰之間協(xié)同訓(xùn)練能力，并通過演習(xí)演練檢驗(yàn)?zāi)芰?；加?qiáng)邊境沿海等野戰(zhàn)地區(qū)網(wǎng)系拓展，加快預(yù)設(shè)陣地建設(shè)，提高網(wǎng)系覆蓋能力，為防空作戰(zhàn)力量提供多種業(yè)務(wù)保障，解決無(wú)依托環(huán)境下、機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)條件下快速入網(wǎng)問題，提升野戰(zhàn)條件下機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力。面對(duì)新時(shí)代作戰(zhàn)特點(diǎn)和新的作戰(zhàn)指揮體制，地面防空力量要緊繞新體制下作戰(zhàn)要求，科學(xué)運(yùn)用智能化手段，快速提高通信人員能力，為打贏未來智能化戰(zhàn)爭(zhēng)做好準(zhǔn)備。

4 結(jié)論

本文為解決地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估問題，提出運(yùn)用層次分析法和白化權(quán)函數(shù)的效能評(píng)估方法，構(gòu)建了野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估指標(biāo)體系，給出了某地面防空力量野戰(zhàn)條件下快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)能力評(píng)估的計(jì)算實(shí)例，幫助查找地面防空力量信息通信保障體系建設(shè)和信息通信量組織運(yùn)用中的不足，針對(duì)評(píng)估結(jié)果對(duì)存在的問題進(jìn)行了分析，并提出改進(jìn)建議。對(duì)地面防空力量緊貼新時(shí)代作戰(zhàn)背景、緊跟智能化作戰(zhàn)理念、高效融入新型聯(lián)合作戰(zhàn)指揮控制體制，具有一定參考價(jià)值和借鑒意義。