含邏輯門的C4ISR系統效能評估*

楊玉剛

(空軍后勤部，北京 100035)

0 引言

C4ISR系統作為軍隊的神經中樞，是在聯合戰役中掌握信息優勢、實施聯合作戰指揮的重要物質基礎和根本保障［1］。對C4ISR系統進行效能評估是檢驗其整體作戰能力的重要手段，這促使我們必須對現有系統作出科學評價，以不斷完善系統性能［2］，同時也為后續系統研制開發提供一定的依據［3］。

文獻［4］提出用灰色聚類理論研究C4ISR系統效能問題，證明了方法的可行性。但是這種方法出發點仍然是傳統的線性加權思想［5－6］，主要缺陷是沒能充分體現出指標之間的聚合關系，指標聚合方式太過單一:只考慮了加權和方式。在C4ISR系統中存在若下層的某個能力指標評價值為0或很小，則上層指標評價值為0的情況。例如指標“情報收集能力”效能值為0，則可以認為“情報預警能力”為0，這種類似“一票否決”式指標是線性加權思想始終無法解決的問題。文獻［7］提出用“邏輯門”的思想衡量空戰武器裝備作戰效能。本文借鑒此思想，以灰色聚類評估法為基礎，進行簡單嘗試，以期解決在C4ISR系統效能評估中出現的類似問題，也期望能在評估方法的改進方面提供一種思考的思路。

1 指標的“與”、“或”邏輯關系

以C4ISR系統指揮控制能力為例，如圖1所示，指揮控制子系統是“神經中樞”，它協助指揮員根據使命任務確定所要實現的目標，能及時、全面、準確地掌握戰場態勢等。它下層的4個指標中并不是其中一個指標值為0或很小，就認為失去指揮控制能力;只要子指標中具備四者中的任何一項，可以認為該系統還是具有一定的指揮控制能力的。這樣，把4個指標看成以“或”的邏輯關系聚合，用函數表示為

圖1 C4ISR系統指揮控制能力指標Fig.1 C4ISR systems command and control ability index

式中:CZ為指揮控制能力;α1，α2，α3，α4分別為下層4個子指標的權重;CC，CK，CJ，CF分別為下層的 4個子指標評價值。

“與”關系:加權積(冪函數法)。對上層作戰能力指標而言，每個下層作戰能力指標權重雖然不同，但都是不可缺少的，只要一個下層作戰能力指標為0，都會導致上層作戰能力指標為0。把這種指標之間的關系稱之為“與”邏輯關系。

C4ISR系統的情報預警系統是整個系統的“耳目”(如圖2所示)，它的4個子指標都是缺一不可的，例如，失去情報收集能力，整個系統的情報預警都是不可能實現的。因此，可以把它理解為“與”關系。用函數描述為

圖2 C4ISR系統情報預警能力指標Fig.2 C4ISR system information and early warning ability index

式中:CY為情報預警能力;CS，CP，CG和CT依次為下層的4個指標;w1，w2，w3和w4分別為相應的權重。

利用冪函數聚合指標，如果下層作戰能力指標值小于1，會出現權重越大，加權值越小的情況，此時，可以采用百分制的形式，如果某個作戰能力指標值小于1，其對整體的影響可以忽略，因此對整個計算結果并不會產生影響［7］。

2 聚合關系的圖形化表示

邏輯門的輸入為下層作戰能力指標，輸出為上層作戰能力指標。共2種邏輯符號表示。

兄妹倆莫名其妙地對望著，羅瑞似乎恍然大悟，對老福說：“你的意思是她可能是被……哎呀，您真是高手，我怎么沒想到呢！”他竟然興奮得手舞足蹈，這是老福沒想到的。

3 評估方法的步驟

3.1 確定指標體系

指標體系設計應本著全面、合理和科學的原則［8－9］，借鑒文獻［4］中的指標體系，將 C4ISR 系統細化為5個子系統，它們任何一個子系統對上層的影響都是極為重要，缺一不可的，因此綜合考慮系統的結構和功能，本文將其子系統之間的關系理解為“與”關系;軍事通信系統和作戰信息保障子系統的下層指標，對上層的影響并不是絕對的，因此，本文將其理解為“或”關系;電子對抗子系統的4個子指標中，失去任何一項子指標的功能，對子系統的影響都是致命的，因此，理解為“與”關系。

考慮了指標間的“與”“或”關系后，結合C4ISR系統，確定指標體系及其相互關系，如圖3所示。

圖3 含邏輯門的C4ISR系統指標體系Fig.3 C4ISR system index system with logic gates

從指標體系可以看出，考慮了指標間的“與”“或”邏輯關系后，形成了圖中所示的體系，這也反應出本文所要說明的核心問題。

3.2 設定評估灰類

設定不同的評估灰類，記為 e=1，2，…，g，使其反映不同的評估等級，例如，優、良、中、差等。確定每個灰類的灰數和白化權函數。灰數是指一個大概的范圍，不知其確切值的數;白化權函數是將灰數在取值范圍內白化為某一白化值的可能性或偏愛程度或滿意程度等［10］。

3.3 確定樣本評估矩陣、權重和灰色評估權

具體方法與文獻［4］中相同，本文不再贅述。

3.4 指標的聚合與結果的輸出

從指標的聚合關系上看，本文不僅涉及了線性加權，也涉及了冪指數加權，因此，加權評價值(θ)的計算要有2種方式。線性加權值可表示為

式中:p為子指標個數;αj為第j項指標的權重;Cj為第j項指標的評價值。

同理，冪指數加權值可表示為

根據邏輯關系，逐級向上運算，可得到最終的評價值，放入相應的評價區間后，便可得到相應的評價等級。

4 實例分析

限于文獻［4］中只給出了U1及其子指標的評價值和權重，單純以此為例不能反映出所說明的問題，由于本文指標體系的相似性，因此，本文嘗試以相同的評價值來看指標U2，依次類推，最終得到總評價值，以驗證方法的可行性;本文中將文獻［4］中實際數據的評價值線性放大成百分制的形式，以滿足運算需求。

首先，以U11為例，計算灰色評估權向量為r11=(35.46，24.82，39.72，0)，依次計算 U12，U13，U14的評估權向量，綜合得到評估權向量矩陣為

由于指標之間以“或”邏輯關系聚合，采用式(3)的加權形式，得到U1的評價向量

由于指標U2以“與”邏輯關系聚合，故采用式(4)的聚合形式

同樣道理，根據式(4)的聚合形式，可得到最終的總效能值的評價向量為

可以得到系統的綜合評價等級為“中等”，與文獻［4］相同。

5 結束語

從本文的結果可以看出，在考慮指標聚合關系后，通過算例，證明了方法的可行性和有效性。同時也排除了某些指標效能值較低，而得到總的效能較高的情況，充分考慮了單個重要指標對總體效能值的影響，這也是本文考慮此方法的主要意義。

［1］ 江漢，張義宏，尹浩，等.現代C4ISR系統綜合評估指標體系［J］.火力與指揮控制，2007，32(9):34－38.

［2］ ONES N W.Applicaition of Simulation to the Evolution of Weapon System Performance［C］∥1986 Summer Computer Simulation Conference.Paris:Kigil Nide，1986:17－23.

［3］ 閆永玲，張慶波.改進ADC法的C4ISR系統效能評估［J］.空軍工程大學學報:自然科學版，2009，10(1):47－51.

［4］ 余靜，張勇濤，張松良.基于灰色聚類理論的C4ISR系統效能評估研究［J］.現代防御技術，2009，37(3):64－67.

［5］ 牛作成，吳德偉，雷磊，等.軍事裝備效能效能評估方法探究［J］.電光與控制，2006，13(5):98－101.

［6］ 傅攀峰，羅鵬成，周經倫.對武器裝備效能評估體系的幾點看法［J］.系統工程學報，2006，21(5):548－552.

［7］ 陳穎文，周經倫.空戰武器裝備系統的效能評估技術研究［D］.長沙:國防科學技術大學，2003.

［8］ 王新輝，劉茂剛.武器裝備效能評估的基本思路與方法［J］.通信導航與指揮自動化，2006，4(3):1－4.

［9］ 王偉，袁衛衛.裝備保障系統效能綜合評估方法研究［D］.長沙:國防科學技術大學，2009，5:26－32.

［10］ 甄濤.地地導彈武器作戰效能評估方法［M］.北京:國防工業出版社，2005.