基于云模型的通信裝備保障效能評估研究

徐兆文 薛勇 陳家輝

（中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊航天工程大學 北京市 102206）

高新技術的迅猛發(fā)展極大地推動了武器裝備的信息化進程，現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭節(jié)奏快、對戰(zhàn)場態(tài)勢感知需求強烈，保證戰(zhàn)場信息高效快速的傳輸顯得尤為重要，軍事通信裝備作為戰(zhàn)場信息傳輸?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡，在信息化戰(zhàn)爭中將發(fā)揮更大的作用。通信裝備是遂行通信保障的物質(zhì)基礎，與相關的通信裝備保障要素整體構成了保障體系，通信裝備保障效能評估是指通信裝備保障體系在既定條件下完成目標任務的有效程度。通過開展通信裝備保障評估，構建合理的指標體系和應用適當?shù)姆椒?，依?jù)結果引導裝備保障建設理念，轉(zhuǎn)變保障方式，規(guī)范程序和方法，發(fā)揮評估在通信裝備保障工作中的導向作用、診斷調(diào)控和鑒定比較功能，為通信裝備保障建設提供科學依據(jù)。

1 通信裝備保障效能評估指標體系構建

1.1 指標體系構建的原則

評估指標體系是整個通信裝備保障各個要素指標構成的有機整體，指標體系是否合理關系到評估結果的科學性與準確性，通信裝備保障是一項復雜的系統(tǒng)工程，必須從諸多方面考慮制定反應軍事通信裝備保障效能的指標體系，應遵循以下基本原則：

（1）科學邏輯性原則，對整個保障系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析，抽象出各級影響因素的層級關系，必須對應參數(shù)體系的層次梯階結構，在橫向與縱向上形成具有科學邏輯的層級關系。

（2）維度完備性原則，指標的選取要涵蓋通信裝備保障要素的各個方面，選取具有代表性的指標，能夠全面反映通信裝備保障系統(tǒng)整體效能。

（3）獨立自主性原則，所選取的指標互相獨立不交叉，減少重復建立帶來指標模型復雜的不利影響。

（4）定性定量相結合原則，對于復雜的系統(tǒng)工程中涉及的某些因素應該利用準確的定義進行定性分析，便于量化取值，減少人的主觀判斷而帶來的差異。

1.2 指標體系的建立

經(jīng)過全面分析和理解通信裝備保障效能的概念和影響因素的基礎上，查閱參考相關文獻，整理研究目標所要達到的根本目的，將通信裝備保障影響因素轉(zhuǎn)化為評估指標要素，初步構建通信裝備保障效能評估指標體系，然后通過實際調(diào)查與征詢專家意見，歸納篩選擬定的評估指標體系，從裝備品質(zhì)、人力資源、組織管理、技術手段四個方面建立了通信裝備保障效能評估指標體系，如表1 所示。

2 云重心判別法

2.1 云重心理論

云模型在基于傳統(tǒng)模糊數(shù)學和概率論提出通過刻畫云指標來轉(zhuǎn)換定量與定性之間的不確定性，是一種用語言值來揭示隨機性與確定性的一種特定算法，一般用數(shù)字特征：期望Ex，熵En 和超熵He 來表示定性變量對應的量化程度，其中Ex 是云的重心，表示模型模糊概念的中心值，En 是表征概念模糊度的不確定性，即亦此亦彼性，He 是En 的度量，反應了云的離散程度。當云的重心位置發(fā)生變化時，相對應的表征理想云模型的三個數(shù)字特征相應的發(fā)生偏離，即云重心的變化反映了系統(tǒng)的狀態(tài)信息的變化，云重心評估法是一種系統(tǒng)實際狀態(tài)云重心與理想狀態(tài)云重心偏離度的度量方法，目前在風險評估和軍事領域的評估中應用較為廣泛。

表1：通信裝備保障效能評估指標

2.2 云重心判別法基本步驟

2.2.1 各指標的云模型表示

將評價指標分為定性指標與定量指標兩類，有確定數(shù)值的指標云數(shù)字特征為（Ex，0,0），定性指標為（Ex，En，He）。抽取n組樣本，確定數(shù)值指標的云模型可以表示為：

Ex-云模型的期望值，En-云模型的熵，Exi-第i 個性能指標值。

模糊類的指標云數(shù)字特征為（Ex,En,He），n 個模糊類指標用綜合云模型表示為：

Ex-綜合云的期望值，En-綜合云的熵，Exi-第i 個模糊指標值。

2.2.2 云重心的度量方法

假設評估體系中包含有L 個指標，每個指標形成一個云模型，則會組成一個L 維綜合云C=(C1,C2,…CL)。

2.2.3 加權偏離度衡量綜合云重心變化

表2：評價集合規(guī)則打分結果

表3：各指標云模型的期望值與熵值

圖1：云發(fā)生器

在云模型中，通過計算加權偏離度θ，來衡量實際狀態(tài)云與理想狀態(tài)云的差異程度，θ 的值越大，表明實際狀態(tài)云與理想狀態(tài)云偏離程度越大。加權偏離度計算公式為：

wi為指標權重。

則評估結果的歸屬度

2.2.4 評價集的云模型表示

首先確定評價集V 的語言值，V={v1=差，v2=較差，v3=中等，v4=良好，v5=優(yōu)秀}，每個語言值都可以表示一個云模型，通過黃金分割的思想劃分語言值的標尺，將評價集中的云模型合理的分布在連續(xù)的語言值標尺上，從而形成一個定性測評的云發(fā)生器如圖1所示，將加權偏離度θ 輸入到云測評發(fā)生器中即可做出評估。

3 應用分析

以部隊X 單位在某要地防空作戰(zhàn)行動中通信裝備保障為例，根據(jù)文中建立的效能評估指標體系，采用云重心判別法對作戰(zhàn)行動中通信裝備保障效能進行評估，以第一層指標人力資源為算例，其他指標以此類推。

3.1 確定各指標狀態(tài)值及云模型

通過實地調(diào)研、問卷調(diào)查以及專家咨詢最后由4 位專家對第二層影響因素進行打分，根據(jù)評價集合規(guī)則打分結果如表2。

由表1 的結果對應評價集的狀態(tài)值構造人力資源指標效能的決策矩陣F 如下：

根據(jù)公式（1）得出各指標的云模型的期望Ex，熵En 如表3。

3.2 確定各指標權重

采用AHP 法和德爾菲法邀請5 名相關領域?qū)＜冶晨勘硨Ω髦笜诉M行打分，根據(jù)專家意見對權重結果審核修正，最終確定各指標權重

3.3 計算綜合云重心向量和加權偏離度

依據(jù)各指標的權重向量，求取人力資源指標綜合云重心向量：

3.4 系統(tǒng)整體效能評估

同理，對第一層其他三個指標裝備品質(zhì)、組織管理、技術手段計算加權偏離度θ2=0.1679，θ3=0.3168，θ4=0.1726，隸屬度為e2=0.8321，e3=0.6832，e4=0.8274，依據(jù)本文中權重確定的方法，計算第一層指標權重W=(0.3,0.4.02.01)，則系統(tǒng)整體的加權歸屬度e=0.741，將歸屬度結果輸入圖3 的云測評發(fā)生器，評估結果激活“中等”和“良好”兩個評語，且結果更偏向于“良好”，所以評估結果為“良好”。

4 結語

影響保障部隊通信裝備保障效能發(fā)揮的因素很廣，在進行評估時存在諸多不確定性因素，給評估工作帶來了一定的挑戰(zhàn)，本文將云模型理論引入通信裝備保障評估工作中，用云模型的確定性數(shù)字特征表征各影響因素，將主客觀因素科學的融合起來，實現(xiàn)了定性與定量的相互轉(zhuǎn)化，以部隊X 單位作戰(zhàn)行動任務中通信裝備保障為案例，采用統(tǒng)計調(diào)查與專家組咨詢等辦法確定指標權重，在構建的效能評估指標體系的基礎上遵循云重心運算規(guī)則將指標權重與云模型結合起來，通過云測評發(fā)生器得出評估結果，依據(jù)結果對通信裝備保障能力做出科學的判斷，評估結果對提高部隊通信裝備保障能力建設具有很好地指導借鑒意義。