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ANP的指挥控制系统作战效能评估.pdf

ANP的指挥控制系统作战效能评估

yangchuanshun
2012-02-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《ANP的指挥控制系统作战效能评估pdf》,可适用于工程科技领域

VoI.。No.November火力与指挥控制FireControlandCommandControl第卷第期年月文章编号:()ANP的指挥控制系统作战效能评估汪彦明徐培德(国防科技大学信息系统与管理学院湖南长沙)摘要:通过分析指挥控制系统的结构提出了影响其作战效能的指标集。针对系统的特点选定了基于网络层次分析法(ANP)的评估方法确立了评价准则。建立了ANP控制层和网络层模型并且利用计算极限超矩阵的方法对单个准则下各方案的作战效能进行排序。最后通过对单个准则下的排序向量进行加权求和获得指挥控制系统作战效能的排序向量。关键词:指挥控制系统作战效能网络层次分析法(ANP)评估中图分类号:N文献标识码:AResearchonEvaluationoftheofCommandControlOperationalEffectiVenessSystemUsingANPWANGYanmingXUPeide(CollegeofInJormationSystemandManagementNationalUniv.ofDefenseTechnologyChangshaChina)Abstract:Thepaperputforwardonindexsetinfluencingtheoperationaleffectivenessofcommandandcontrolsystembyanalyzingthesystemarchitecturechosetheevaluationmethodbasedonanalyticnetworkprocess(ANP)accordingtothefeaturesofsystemsetupthemodelofcontrollevelandnetworklevelbasedonANPandsequencedtheoperationaleffectivenessofvariousplansundersinglecriterionbycomputingsuperlimitmatrix.Attheendthesequencingvectorofoperationaleffectivenessofcommandandcomcrolsystembyweightingandsummatingthesequencingvectorundersinglecriterion.Keywords:commandcontrolsystemoperationaleffectivenessANPevaluation引言指挥控制系统的效能评估对于有效提出指挥控制系统的作战需求、规划指挥控制系统建设、研究新战法、制定装备发展计划等具有重要的意义是我军亟待解决的课题。系统效能是系统能力的多元度量由于研究角度的不同效能具有不同的内涵和测度。关于武器系统综合效能的定义目前没有一个统一的标准大多数文献认为是:“武器系统在一定条件下满足一组特定任务要求的可能程度”。目前指挥控制系统效能的评估主要借鉴武器装备系统的效能评估模型与方法而研究针对指挥控制系统综合效能评估的方法还不多见。本文研究使用网络层次分析法(TheAnalytic收稿日期:修回日期:作者简介:汪彦明(一)男甘肃天水人硕士研究生主要研究方向:军事运筹。NetworkProcessANP)进行指挥控制系统作战效能评估的方法。网络层次分析法是美国ThomasI.Saaty教授于年提出的一种适应复杂结构的决策科学方法它考虑了因素间的依赖性和反馈性对各因素以l一为标度进行量化进行两两比较最后进行综合排序是科学的实用决策方法。本文把ANP方法引入指挥控制系统作战效能的评估中通过计算极限超矩阵对各方案的作战效能进行排序从而获得评估结果。指挥控制系统评估过程分析.指挥控制系统特点系统是相互作用的诸元素的综合体也可以说是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机体而且一个“系统”本身又是它所属的更大系统的组成部分。任何⋯个系统都有以下几个特征:整体性、集合性、相关性、可分解性维普资讯http:wwwcqvipcom··(总第)火力与指挥控制年第期和对环境的适应性。指挥控制系统是一个复杂系统因此可以从系统学的观点出发用一般系统理论和方法来研究指挥控制系统的一些问题。指挥控制系统作战效能作为系统功能的综合体现可以采用一般系统综合评价的方法技术进行评价分析。一般系统综合评价的方法、技术、软件等都可以用于指挥控制系统作战效能综合评价但是由于指挥控制系统自身的特点系统作战效能的综合评价又有其特殊性:)影响指挥控制系统作战效能的因素众多各因素之间存在相互影响。这就为建立树状的综合评价指标体系带来了困难。)到目前为止各种因素影响系统作战效能的大小、机理等都研究得不很清楚因此如果强行割裂各因素之间的相互影响关系可能造成评估结果不能正确地反映系统特性。.应用ANP方法评估指挥控制系统作战效能的过程ANP方法评估指挥控制系统的过程如下:)建立ANP网络模型:主要工作包括:确定评估因素、确定元素组间权重、确定评估目标和评估准则、建立网络模型)构造极限超矩阵:主要工作包括:建立元素判断矩阵、计算全部判断矩阵、构造极限超矩阵)计算最终排序:主要工作包括:构造单准则下排序序列、构造多准则下的排序序列。具体过程如图所示:建立集雾卜ANP赢IL网络{择霁蠢*eLfI~网络A模NPfI模型构造极限限超矩H超矩I权朝矩HI超矩阵阵I阵I{阵I竺!竺!}jIIl计算'最终构造单项准则II构造综合I下的排序向量II排序向量I排序图应用ANP方法进行指挥控制系统作战效能评估的过程建立指挥控制系统作战效能评估的ANP模型.确定评估因素经过对指挥控制系统结构的分析确定了影响指挥控制系统作战效能的指标集。主要包括:系统安全能力指标(B)、信息获取能力指标(B)、信息传输能力指标(B)、信息服务处理能力指标(B)、信息安全能力指标(B)。各指标集包含的指标如表所列:表指挥控制系统作战效能指标集指标集指标名称霉指标集指标名称霉生存能力C信息传输容量C系统安使用寿命C信,glift.通信/ff.~tJ!C全能力故障率C务处理机动通信能力C指标维修能力C能力信息融合能力C信息获取范围c指标信息处理速度C信息获信息分辨率C信息安信息处理类型C取能力信息获取精度c全能力信息服务类型C指标信息获取概率c指标信息服务速度C信息获取速率e方案集抗干扰能力C信息传实时传输能力C纠错能力C输能力传输覆盖能力Cll保密能力C指标信息传输速率C作战效能M.指挥控制系统作战效能指标的量化分析指挥控制系统的作战效能指标分为两类:一类是可量化的指标即其表示的值是实数其大小是有确切意义的比如:通信卫星传输信道的带宽、传输网络的吞吐量等另一类是序化的指标即指标的数值(或量值)表示的是一种顺序而不是大小。例如描述指挥控制系统抗毁能力(或生存能力)强、较强或较差不能确切地说明其能力的量值是多少只能表示其能力高低的等级而不能直接用来对其作战效能进行评估因此这类指标在进行效能评估前必须将其量化。)定量指标的无量纲化模型()“比值”型模型:EV一x:指挥控制系统指标的实际值X:系统完成任务所需的指标的理想值。fx≤x()“多多益善”型模型:E一Xo、【X>X。x:指挥控制系统指标的理想值X。:指标的实际值。该模型适用于多多益善的指标当指标的值大于理想值时就认为其效能为当小于理想值时就用除法模型来计算。)定性指标的量化评估模型作战效能指标体系中有一部分指标不易量化而只能定性描述如信息融合能力、精确信息管理能力等指标这些指标很难用量化模型将其进行无量纲化处理在此可以用专家法将其量化。维普资讯http:wwwcqvipcom汪彦明等:ANP的指挥控制系统作战效能评估(总第~)··.权重的确定ANP的一个重要步骤就是在一个准则下受支配元素进行两两比较由此获得判断矩阵z但在ANP中被比较元素之间可能不是独立的而是相互依存的因而这种比较将以两种方式进行:)直接优势度。给定一个准则两元素对于该准则的重要程度进行比较)间接优势度。给出一个准则两个元素在准则下对第三个元素(称为次准则)的影响程度进行比较。例如要比较甲、乙两成员对商品营销能力的优势度。方法之一可通过对其董事长所取的营销策略的影响力比较而间接获得。前一种比较适用于元素间互相独立的情形第二种比较适用于元素间互相依存的情形。.建立ANP网络模型表军事卫星作战效能评估准则)确立模型的目标和准则*目标:指挥控制系统作战效能评估。*准则:准则就是标准指挥控制系统的作战效能评估准则是指对系统进行作战效能评估时必须考察的几项系统能力。本文对指挥控制系统的作战效能依据如表所列的准则进行评估:)建立评估模型通过分析比较建立了网络内部具有依赖关系的ANP模型如图所示:I指挥控制系统{l作战效能评估三工一情报侦I通信保II导航定【气象保ll测绘测察能力障能力位能力}I障能力II地能力图指挥控制系统作战效能评估的ANP模型构造极限超矩阵.构造判断矩阵选取网络层中的元素组系统安全能力指标集B以控制层元素情报侦察能力(P)为准则以网络层元素组信息获取能力指标集(B)中的元素信息获取范围(C)为次准则元素组B中的元素按其对C的影响力大小进行间接优势度比较即构造P下判断矩阵:表准则P下元素组B针对C的判断矩阵并由特征根法得排序向量:(())同理元素组/中的元素按其对元素组B中的元素C的影响力大小进行间接优势度比较并构造判断矩阵可以获得排序向量:(”。)。.构造超矩阵对B中的元素以P为准则分别以B中的每一个元素为次准则计算排序向量。可以得到nlW:lW『。Ⅵ:Ⅵ’。’”"这里。的列向量就是系统安全能力因素集(B)中的元素:生存能力C、使用寿命C、故障率C、维修能力C对信息获取能力元素集(B)中的元素信息获取范围C、信息分辨率C、信息获取精度C、信息获取概率C、信息获取速率C的影响程度排序向量。若B中元素不受B中元素影响则W。一o。这样最终可获得准则情报侦察能力(P)下的超矩阵。⋯IV/.C⋯C『M⋯WMc⋯M:l:一fM⋯M一⋯czsCll⋯C”W。⋯We:I.。l:cl。⋯。(:。c⋯=j(、其中第表示第i个方案的作战效能。T¨¨维普资讯http:wwwcqvipcom··(总第)火力与指挥控制年第期.构造加权超矩阵上面是针对准则P获得的超矩阵同理针对个准则这样的超矩阵共有个都是非负矩阵超矩阵的子块是列归一化的但却不是列归一化的。为此以Ps为准则对Ps下各组元素对次准则的重要性进行比较以s:一为例:P下表准则P下的超矩阵的归一化与B无关的元素组对应的排序向量分量为零由此得加权超矩阵:口la口口口a对超矩阵的元素加权得W一()其中W一一口fWi一⋯Ⅳ一⋯Ⅳ就为加权超矩阵。其列和为群为列随机矩阵。为简单起见以下的超矩阵都是加权超矩阵并仍用符号表示。.构造极限超矩阵设(加权)超矩阵的元素为W则W的大小反映了元素i对元素的一步优势度。对的优势N:度还可用WW得到称为二步优势度它就是。的元素。仍是列归一化的。当W。。一lim存在时。。的第『列就是P下网络层中各元素对于元素的极限相对排序向量。。。即为极限超矩阵。l⋯Cl⋯C"AMM⋯AMM~AMc⋯AMlCzAMM⋯AMMAM~C⋯AM~Cz。Ac⋯Acc。⋯Wqcz。Ac.!lfl⋯AcAcl⋯Acc计算最终排序.单项准则下的排序向量经过上面的计算可以得到在准则P下的极限超矩阵:。为了获取在Ps下方案集的排序向量选取超矩阵的第一列前行作为研究对象得到向量Ws(AA⋯A)其中A表示方案在准则Ps下相对于方案的水平值。^设:A盯nax=max(AsA⋯A)令As一"lsi(一⋯)且p可得到:W一(AnA⋯A)。.多准则下的排序向量当使用如上方法获得所有准则下各方案的排序向量之后可以获得各方案最终的排序向量:W一(AlA⋯A)其中:A一.a,Al对进行归一化处理得到W一(AA。⋯W)即为各方案在个准则下的作战效能的最终排序向量选A值最大的方案为最优方案。至此评估结束。结论使用网络层次分析法(ANP)解决指挥控制系统的效能评估问题考虑了不同评估准则对作战效能的影响尤其是充分考虑了影响指挥控制系统的作战效能的各因素之间的互相影响比较完整地保持了系统的特性评估结果较为可信。同时虽然整个评估过程涉及到的运算量很大但其矩阵运算的特点非常适合编程处理。所以运算量大不影响该方法的适用性。参考文献:EISaatyTL.MulticriteriaDecisionMakingM.RWSPublicationsPittsburghPA.ESaatyTL.InnerandOuterDependenceintheAnalyticHierarchyProcess:TheSupermatrixandSuperhierarchyA.ProceedingofthendISAHPEc.Pittsburgh.SaatyTL.DecisionMakingwithDependenceandFeedbackM.RWSPublicationPittsburghPA.徐培德谭东风.武器系统分析M.长沙:国防科技大学出版社.罗雪山.指挥控制通信与情报(c。I)系统的评价J.火力与指挥控制():.口口口口口口l口口口口口口l口口口口口口船鼬鸵。眈口口口口口口l一一∞维普资讯http:wwwcqvipcom

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