基于多級模糊綜合模型的通信保障方案評估

唐銳+吳延林

摘要：為評估作戰(zhàn)通信保障方案的優(yōu)劣，提高作戰(zhàn)通信保障效能，建立了完善的方案評估指標(biāo)體系，并采用多級模糊綜合模型對某作戰(zhàn)通信保障方案進(jìn)行了評估。評估結(jié)果表明，該指標(biāo)體系和評估方法能夠快速直觀地反映通信保障方案的優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：多級模糊綜合；通信保障方案；指標(biāo)體系；評估

通信保障方案評估是運用決策理論對作戰(zhàn)通信保障方案進(jìn)行分析、評估和比較，從而確定方案的優(yōu)劣，是提高通信保障效能的有效途徑。模糊綜合模型對多指標(biāo)、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)評估效果較好，能夠較好地對通信保障方案評估中不確定性指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行綜合評估，其評估結(jié)果是定量與定性評估的結(jié)合，可為通信指揮機關(guān)驗證方案可行性、預(yù)測通信保障效果、有效規(guī)避風(fēng)險提供科學(xué)的評估論證依據(jù)和指導(dǎo)。

1 通信保障方案評估指標(biāo)體系

通信保障方案評估指標(biāo)體系，是對方案所涉及的相關(guān)要素進(jìn)行的數(shù)值化表示，是評估方案優(yōu)劣的準(zhǔn)則或標(biāo)準(zhǔn)。主要依據(jù)通信兵作戰(zhàn)原則、上級通信指示要求和本級通信保障任務(wù)確立，是一個復(fù)雜的梳理分類、提取分析過程，可從通信保障方案的符合度、科學(xué)性、可靠性、靈活性和通信保障程度、通信保障效率等方面對其進(jìn)行評估。在此，我們構(gòu)建了基于多級模糊綜合評估的多目標(biāo)、多層次、多要素評估指標(biāo)體系，如圖1所示。

2 通信保障方案多級模糊綜合評估模型

在建立通信保障方案評估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，通信保障方案多級模糊綜合評估模型還包括確定評估指標(biāo)集、確定評估語義集、確定評估指標(biāo)權(quán)重集、建立模糊綜合評估矩陣、模糊綜合評估和評估結(jié)果處理等6項內(nèi)容。

2.1 確定評估指標(biāo)集

評估指標(biāo)集，即被評對象的評估因素集，根據(jù)圖l所示的通信保障方案評估指標(biāo)體系，確定其三級評估指標(biāo)集為：

U={U₁，U₂，…，U_n} （1）

式中：

U_i={U_i1，U_i2，…，U_{in/sub>}{i=1，2，3，…，n） （2）}

2.2 確定評估語義集

評估語義，是對通信保障方案具體某一評價指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行評估時其評估結(jié)果可能出現(xiàn)的等級，由專家定性或定量評定給出，評估語義集為所有評估語義等級所構(gòu)成的集合。評估語義集的等級可表述為：

V={V₁，V₂，…，V_K} （3）

式中，k為評估語義集等級數(shù)。

2.3 確定評估指標(biāo)權(quán)重集

評估指標(biāo)權(quán)重集，反映各個評估指標(biāo)參數(shù)在通信保障方案評估過程中所占的作用比重，其數(shù)值直接關(guān)系到方案評估的結(jié)果?？刹捎脤＜以u估和層次分析相結(jié)合的方法確定評估指標(biāo)標(biāo)度，得出評估指標(biāo)權(quán)重集。標(biāo)度方法如表1所示。

若兩層指標(biāo)參數(shù)有支配關(guān)系，則構(gòu)造的判斷矩陣如表2所示。

其中，表示指標(biāo)參數(shù)相對于指標(biāo)參數(shù)的重要性程度的數(shù)值，其值為1，2，3，…，9及相應(yīng)的倒數(shù)。并進(jìn)行一致性驗證，由判斷矩陣的最大特征值和特征向量進(jìn)行一致性驗證（C·R<0.1）。

2.4 建立模糊綜合評估矩陣

由于通信保障方案評估指標(biāo)參數(shù)多為不確定性指標(biāo)，具有較強的不確定性和模糊性，這里采用專家定性評分的方法來確定各評估指標(biāo)參數(shù)對評估語義集的隸屬度。其方法具體為：在已知評估指標(biāo)集和評估語義集的基礎(chǔ)上，假設(shè)有n位專家對各個評估指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行評估打分，若對指標(biāo)參數(shù)有m位專家評估打分為，則模糊綜合隸屬度為：

R_ij=m/n （4）

所有R_ij值的集合即為模糊綜合評判矩陣R_i。由模糊映射原理，可以推導(dǎo)出模糊綜合評判矩陣R_i：

2.5 模糊綜合評估

（1）一級模糊綜合評估計算。假設(shè)中個評估指標(biāo)參數(shù)權(quán)重：

A_i={a_i1，a_i2，…，a_ik} （6）

可得到：

B_i={b_i1，b_i2，…，b_ik}A_i·R_i} （7）

（2）二級模糊綜合評估計算

由于U={U₁，U₂，…，U_i}，指標(biāo)集U_i的單指標(biāo)評估為B_i，可以建立綜合評估模糊映射，得到綜合模糊關(guān)系矩陣為：

若U={U₁，U₂，…，U_i}的指標(biāo)權(quán)重為A_i={a_i1，a_i2，…，a_ik}，可

（3）按照最大隸屬度原則，根據(jù)所求得的B，取，即可得B=max（b₁，b₂，…，b_j）到最終評估結(jié)論。

2.6 評估結(jié)果處理

為充分利用評估過程信息，便于評估結(jié)論比較，需對評估結(jié)果運用模糊綜合向量單值化法作進(jìn)一步處理。首先對模糊綜合評估語義集的等級進(jìn)行賦值，即在V={V₁，V₂，…，V_K）中，為V_K賦值為：

最后，得到通信保障方案的多級模糊綜合評估結(jié)果為：

C=B·G^T （11）

3 通信保障方案多級模糊綜合評估

采用多級模糊綜合評估法，對某通信保障方案作出評估的方法、步驟、結(jié)論如下。

3.1 確定評估指標(biāo)集

由圖l給出的通信保障方案評估指標(biāo)體系和公式（1）、（2），確定通信保障方案評估的多級模糊綜合評估各級指標(biāo)集為：

3.2 確定評估語義集

常用的評估語義集通常采用3、4、5、7級，考慮到評估結(jié)果的準(zhǔn)確度和評估過程的操作性，在此，指定通信保障方案評估評估采用優(yōu)、一般、差、劣4級評估語義集，根據(jù)公式（3），則有：

V={V₁，V₂，V₃，V₄}

={優(yōu)，良，一般，劣} （13）

3.3 確定評估指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)通信保障方案各級評估指標(biāo)參數(shù)的兩兩比較，以一級模糊綜合評估指標(biāo)為例，其判斷矩陣為：

由公式（14）計算得出特征向量最大值和一級評估權(quán)重，λ_max=6.8969、A=（0.1790，0.1414，0.2591，0.1774，0.1102，0.1329），利用一致性指標(biāo)檢驗此矩陣合理性，CI=（λ-n）/（n-1）=0.1794，通過計算得出RI=1.93，一致性指數(shù)CR=CI/RI=0.093<0.10，滿足評估要求。運用同樣算法，可得到其他評估指標(biāo)的權(quán)重。

3.4 建立模糊綜合評估矩陣

對該方案，有10位專家進(jìn)行評估打分，統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

由表3構(gòu)建通信保障方案評估的模糊綜合評估矩陣分別為：

3.5 模糊綜合評估

3.5.1 一級模糊綜合評估計算

通過計算軟件，可得出通信保障方案評估的方案符合度、方案科學(xué)性、方案可靠性、方案靈活性、通信保障程度和通信保障效率的評價分別為：

3.5.2 二級模糊綜合計算

由公式（21）可得到通信保障方案評估的判斷矩陣為：

R-（B₁，B₂，B₃，B₄，B₅，B₆）^T （22）

得到通信保障方案評估為：

3.6 評估結(jié)果處理

由最大隸屬原則，通信保障方案評估結(jié)果為B-maxB-0.3768，為V₂，對照語義集式（13），即該通信保障方案評估結(jié)論為“良”。