基于灰色层次分析法的快速构建通信网络能力评估

李金声，程 建，黄 涛，钟 慧

（1.空军工程大学信息与导航学院，西安 710077；2.解放军94826 部队，上海 201100）

0 引言

地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力，是确保地面防空力量面对野战复杂作战环境、地域特点通信保障要求时能够快速构建通信网络，快速打通指挥链、情报链、打击链、保障链的重要环节和根本之处；是确保网络聚能、体系释能，形成一体化防空作战能力的基本要求和必备能力。有效提升地面防空力量野战条件下快速构建通信网络的能力，对地面防空力量形成快速机动作战能力，遂行多样化作战任务，充分做好未来军事斗争准备工作，具有十分重要的意义。

地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力评估，能够比较客观、真实地反映地面防空力量面对不同野战环境，快速构建通信网络能力的强弱，针对优势保持提升，针对不足查漏补缺，完善优化，对提升地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力具有一定借鉴和指导意义。

1 评估指标体系

1.1 快速构建通信网络能力定义

地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力，侧重于在野战条件下，远离要塞和城市以外地区进行作战时，面对不同作战地域气候环境、区域特点，对地面防空力量通信网络构建速度带来的影响。可定义为：地面防空力量为有效遂行野战防空任务，达到快速构建通信网络目的，应具备达到预期通信保障能力的衡量标准。

1.2 建立指标体系

依托实战化、信息化、智能化作战背景，融入新的联合作战指挥体制，结合智能化作战手段，将与地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力相关因素概括总结为：网络支撑能力、机动通信能力、网络开设能力、环境适应能力、通信人员能力5个方面，充分考虑地面防空力量野战条件下的作战特点及要求，侧重于网络构建时整体筹划能力、野战环境适应能力以及通信人员保障能力的考量，增强了指标体系的可靠性和有效性。如图1 所示。

图1 快速构建通信网络能力评估指标体系

1.3 指标体系分析

地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力评估指标体系复杂，为了使评估结果更加客观有效，通过对第3 级指标细化，构建第4 级指标，作为专家打分时的参考依据，使专家评估打分相对客观。具体参考内容如下页表1 所示。

表1 快速构建通信网络能力评估指标内涵

续表1

2 灰色层次分析法评估

当前对于通信网络效能评估的研究点多面广，比较宽泛，如刚建勋等研究了通信网络效能评估的体系与模型；徐鹏飞等分别运用基于熵权的改进ADC 法、基于ANP 和云模型、基于TOPSIS算法、基于层次分析法、基于改进组合赋权法对军事通信系统进行评估。对通信网络效能及抗毁效能评估多，但对快速构建通信网络能力缺少一定的评估，尤其是野战条件下快速构建通信网络能力评估方面还比较欠缺，仅见郑益凯、王帅、王劲松等对野战通信系统网络作战能力进行评估，并且评估方法复杂，不利于作战单位快速上手掌握以及灵活运用，在筹划运用方面缺少实际运用考量。

现阶段，国内外提出的效能评估方法有很多种，主要分为专家评估方法、解析法、作战模拟法以及其他方法，具有代表性的常用评估方法为Deliphi法、模糊综合评估法、SEA 法、ADC 法等。Deliphi 法评判结果来自专家主观判断，易受专家主观因素和对问题认识上的局限性影响，且在理论上缺乏一定的逻辑论证，工作量大、调查时间长、计算过程比较粗糙；SEA 法需要根据具体的系统、环境和使命进行具体分析，在模型构建过程中，容易将个人主观因素加入，评价结果的客观性、准确性受模型的可靠程度影响，比较适合对具有使命任务的武器系统进行效能评估；模糊综合评估法是以模糊数学为基础，将一些边界不清、不易定量的因素定量化，评估的颗粒度比较大，适用于方案比较排序选择；ADC 评估法只有在给出精确的可用度指标、可信度指标以及系统能力指标的情况下，才能够对系统进行综合效能评估，如何确定能力矩阵，既是难点也是关键点，直接关系到系统要素之间的联系及系统效能评估结果的准确性，且需要大量的数据统计进行支撑。

2.1 层次分析法

层次分析法是Saaty A.L. 教授提出的一种系统分析方法。通过把研究对象想要达到的目标分解成多个组成因素，构建一个有序的、自上而下的层次结构模型，对同一层次中各因素相对于其上一层因素的重要性进行两两比较，构造权重判断矩阵，从而得出系统的效能值。具备定性分析与定量分析相结合的特点，将决策者的观察判断进行有效量化，且分析原理简单、计算便捷、灵活度高、实用性强，适用于部队提前筹划安排、运行推演。

2.2 灰数及白化权函数概念界定

灰色理论是由中国学者邓聚龙教授在1982 年创立的，根据灰色系统理论定义，灰色表示部分信息明确、部分信息不明确，对某些参数只知道大概范围而不知其确切值，称为灰数。白化权函数通过函数的形式来表达灰类各元素的取值大小。灰数的白化权函数，反映灰数的信息在主观上的掌握程度。

通过层次分析法构建评估对象的层次结构及指标权重，对建立的指标体系进行权重计算，方法简便，准确率高；同时引入灰色理论中灰数和白化权函数，在层次分析中，按灰色系统理论计算不同层次决策“权”数值，得出综合评价结果，能够有效降低打分专家主观因素的影响，更加科学地分析各项指标权重占比，可以使评价结果更加准确客观，具有说服力，提高地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力评估结果的可信度，对地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力分析更加客观有效。通过分析对比标称能力与实际能力，查漏补缺，提出合理改进加强方案，消除弱项短板，提升网络化体系作战能力。

2.3 指标权重计算

其中，当CI=0 时，判断矩阵完全一致；当CR=CI/RI＜0.10 时，判断矩阵满足一致性要求。

2.4 确定评估样本矩阵

通过选取来自基层和机关的M 个部队专家，依据第4 级指标评分准则进行参考，对第3 级指标进行打分，得到评价矩阵D，d表示第m（m=1，2，…，n）位专家对评估指标C的打分。

2.5 确定评估灰类

根据设定的评分标准进行等级划分，设定4 个评估灰类，对应白化权函数如下：

表2 评分等级标准

图2 白化权函数

2.6 灰色评估系数计算

进而确定指标C对于各个评价灰类灰色评价的权矩阵R。

2.7 对评价对象进行综合评价

3 算例分析与验证

以某地面防空力量在西北地区某地执行机动防空作战任务为背景，此次任务主要有如下特点：1）作战地区预设阵地区域网络覆盖较为充足，能够满足作战部队入网需求；2）作战单位较多，机动频繁，气候恶劣，地势较差，昼夜温差大；3）预设阵地较少，野战区域网系薄弱，考验作战部队网络引接、延伸、开通能力；4）要求快速入网，接收上级指挥命令及空情信息，考验通信人员通信保障能力。

3.1 构造判断矩阵并计算指标权重

3.1.1 构造判断矩阵

3.1.2 计算指标权重

通过一致性检验，同理计算出：

经检验，判断矩阵均满足一致性要求。

3.2 专家打分

组织专家按照构建的评估指标体系，以第4 级指标为参考，邀请5 名基层和机关专家对各项指标项进行评分，评分标准划分为4 个等级，分别为优、良、中、差，相应评分为4、3、2、1，如表3 所示。

表3 快速构建通信网络能力评估指标评分表

3.3 计算评估权矩阵

对于指标C，评价对象属于4 个灰类的评价系数计算如下：

总灰色评价系数为：

评价对象指标C灰色评价的权值计算如下：

得到灰色评价的权向量为r：

r=（0.375，0.438，0.187，0）

按照相同计算原理和公式，可得其他二级指标C的灰色评价权值。如下页表4 所示。

表4 二级指标灰色评价权值计算

同理，可得指标U，U，U，U的灰色评价权矩阵R，R，R，R如下：

3.4 对评价对象进行综合评价

一级指标U各自指标权重W分别为：

对二级指标进行综合评价，综合评价如下：

得到一级指标灰色评价权矩阵：

一级指标综合评价为：

综合评价结果为：

3.5 评价结果分析

从综合评估值来看，在面对野战条件下复杂地势、恶劣天气，该地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力评估结果为“良”，能够满足野战条件下通信网络快速构建要求。但通过具体分析指标参数和指标评分，仍有一些短板弱项制约通信网络的快速构建。如：针对机动信息通信智能手段配发率不高、机动作战能力不强的问题，需要加快智能化信息通信装备研发生产，并优先配发于重要作战方向防空力量。同时，要抓好顶层设计，统一机动信息通信装备技术标准、接口标准，对装备型谱进行优化精简，从而提升基于网络信息系统的体系作战能力；针对通信人员能力评分不高，当前通信人员手段运用方面不足的问题，需要在日常训练中打牢基础，加强军地之间、友邻之间协同训练能力，并通过演习演练检验能力；加强边境沿海等野战地区网系拓展，加快预设阵地建设，提高网系覆盖能力，为防空作战力量提供多种业务保障，解决无依托环境下、机动作战条件下快速入网问题，提升野战条件下机动作战能力。面对新时代作战特点和新的作战指挥体制，地面防空力量要紧绕新体制下作战要求，科学运用智能化手段，快速提高通信人员能力，为打赢未来智能化战争做好准备。

4 结论

本文为解决地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力评估问题，提出运用层次分析法和白化权函数的效能评估方法，构建了野战条件下快速构建通信网络能力评估指标体系，给出了某地面防空力量野战条件下快速构建通信网络能力评估的计算实例，帮助查找地面防空力量信息通信保障体系建设和信息通信量组织运用中的不足，针对评估结果对存在的问题进行了分析，并提出改进建议。对地面防空力量紧贴新时代作战背景、紧跟智能化作战理念、高效融入新型联合作战指挥控制体制，具有一定参考价值和借鉴意义。