陳 政 李玉東 孔 捷 楊艷萍

(海軍裝備研究院 北京 100036)

1 引言

信息化戰(zhàn)爭中,戰(zhàn)爭勝負往往取決于敵我雙方對信息掌握的廣度和深度,可以說誰在戰(zhàn)爭中取得信息優(yōu)勢,誰就能主導戰(zhàn)爭。C4ISR系統(tǒng)正是為了爭奪信息優(yōu)勢而建立和發(fā)展起來的。在對C4ISR系統(tǒng)的不斷建設完善和研究過程中,對C4ISR系統(tǒng)的效能評估也越來越成為各國研究的熱點。

然而,C4ISR系統(tǒng)網(wǎng)絡龐大復雜,各類子系統(tǒng)功能各有不同。系統(tǒng)網(wǎng)絡包含有極其繁雜的信息獲取、處理和交互行為,所涉及的大量元素難以被提取和量化,以至于目前對C4ISR系統(tǒng)效能還沒有標準的分析評估模型。本文立足于C4ISR系統(tǒng)中網(wǎng)絡節(jié)點的主要功能,從節(jié)點對信息的獲取、處理等行為方式的能力屬性出發(fā),針對節(jié)點所處理信息的價值建立指標體系進行評估,從而定量評估C4ISR系統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點所包含的信息價值的重要程度。對C4ISR系統(tǒng)節(jié)點的信息價值評估,可以有效的掌握系統(tǒng)節(jié)點對所涉及信息的處理程度;在這個系統(tǒng)網(wǎng)絡范圍內(nèi),則可以直觀地了解到系統(tǒng)信息資源的分布。節(jié)點的信息價值評估值不僅可以對系統(tǒng)節(jié)點建設提供參數(shù)支持,還可以運用于輔助決策過程,并對C4ISR網(wǎng)絡節(jié)點的效能評估提供有利的參考。

2 建立評估指標體系

C4ISR系統(tǒng)信息網(wǎng)絡中流通著大量的信息,這些信息種類繁多,功能不一。其流通方式也由于不同的類型而各有區(qū)別。通過對信息時代下C4ISR過程(如圖1所示)[1]的分析,可以在宏觀上對該過程有一個總體的認識:戰(zhàn)場感知節(jié)點的信息被決策節(jié)點理解后,由后者產(chǎn)生指令作用于作戰(zhàn)管理節(jié)點,使其在作戰(zhàn)環(huán)境中發(fā)生作用。整個信息系統(tǒng)則連接著這些部分,使信息在這些節(jié)點間流通。隨著信息柵格技術的出現(xiàn),該信息系統(tǒng)的功能將被擴大至能按需地向指揮人員、戰(zhàn)斗人員和支持人員提供所需要的信息[2]。所以,可以得出網(wǎng)絡中信息的核心流程如圖2所示。C4ISR網(wǎng)絡中節(jié)點相互間流通的信息類型主要劃分為偵查探測、指揮控制和態(tài)勢共享三類。

隨著信息技術的飛速發(fā)展,感知、決策和作戰(zhàn)節(jié)點之間的界限越來越模糊。現(xiàn)代C4ISR網(wǎng)絡中,更多的情況是一個節(jié)點集這三項功能于一身。通過對節(jié)點獲取、存儲、處理這三類信息的能力進行考察,以此為基礎建立信息價值評估指標體系進行定量評估,就能夠較準確的綜合反映該節(jié)點所處理信息的價值重要程度。于是,將偵查探測、指揮控制、態(tài)勢共享作為對節(jié)點信息價值評估的一級指標,在經(jīng)過對系統(tǒng)指標體系[3～4]和評估過程[5]的分析研究后,得出多層次評估指標體系如圖3所示。

圖3 節(jié)點信息價值指標體系

3 指標元素分析與評估方法

3.1 指標體系中指標元素的分析

偵查探測指標反映了節(jié)點所獲取偵查探測信息的價值重要程度。它的下級指標中包含有探測能力、實時性、置信度和情報信息容量。

1)探測能力:指節(jié)點進行偵查探測活動中,獲取信息的能力。它與探測范圍(可以分為地域、空域、頻域)、探測精度(指獲取信息的類型,如無線電信號、圖像、視頻、傳感器值信息等)有關。

2)實時性:指偵查探測到可能目標后識別處理并按程序響應的時間延遲。

3)置信度:指偵查探測到可能目標信息后確定其為有效信息的可信程度。它與節(jié)點的偵查探測識別能力、漏警率、虛警率有關。

4)情報信息容量:該節(jié)點所掌握情報信息的數(shù)據(jù)量,它反映了該節(jié)點偵查探測的規(guī)模。

指揮控制指標反映了節(jié)點所掌握指揮控制信息的價值重要程度。它與該節(jié)點威脅識別能力、決策能力、響應時間和指控信息容量有關。

1)威脅識別能力:指該節(jié)點在已有信息基礎上正確判斷目標意圖的能力。

2)決策能力:指節(jié)點針對戰(zhàn)場情報態(tài)勢進行指揮決策的能力。它與節(jié)點的輔助決策能力(依據(jù)計算機程序輔助技術進行決策)、主動決策(依據(jù)指揮人員的個人或團隊能力進行決策)、決策級別(進行指揮決策的指令效力,當然也可以看作指揮控制的規(guī)模)有關。

3)響應時間:指某批情報態(tài)勢信息生成后被決策部門獲取并形成決策的延時,它與信息獲取時滯和決策生成時滯有關。

4)指控信息容量:指該節(jié)點所掌握指控信息的數(shù)據(jù)量,它反映了該節(jié)點指揮控制的規(guī)模。

態(tài)勢共享指標反映了節(jié)點所掌握態(tài)勢共享信息的價值重要程度。它與節(jié)點的信息融合水平、態(tài)勢評估能力、信息類型、信息容量有關。

1)信息融合水平:指將不同情報態(tài)勢信息進行綜合形成統(tǒng)一的綜合信息的能力。它與信息融合的層次[6](分別為像素級、特征級和決策級)、知識儲備、處理速度有關。

2)態(tài)勢評估能力:指節(jié)點根據(jù)已有的各種信息對戰(zhàn)場上敵我友各方及戰(zhàn)場環(huán)境的綜合態(tài)勢的預測能力。

3)信息類型:指節(jié)點所掌握態(tài)勢信息的類型情況,如:如無線電信號、圖像、視頻、數(shù)值信息等。

4)信息容量:指該節(jié)點所掌握態(tài)勢共享信息的數(shù)據(jù)量,它反映了該節(jié)點共享態(tài)勢的規(guī)模。

3.2 基于加權計算的評估方法

如圖3所示,定義節(jié)點信息價值為E,一級指標為 Ai,二級指標為Bij,其中1≤i≤m,1≤j≤n,i表示第i個一級指標,j表示在一級指標Ai下的第j個二級指標,m為一級指標的個數(shù),n為某一級指標下二級指標的個數(shù)。

這里采用模糊綜合評價法[7]和功效函數(shù)法的思想來確定指標體系中指標的評價值。對于客觀和便于定量的指標劃分不同級別的量化評價區(qū)間,根據(jù)指標實際數(shù)據(jù)確定評價值。而對于不易量化的指標則通過專家打分法來確定其指標值。這樣對各指標建立多階評價集,根據(jù)其優(yōu)劣程度給出相應的評價值,可以較好地利用節(jié)點能力屬性,同時充分考慮專家知識和經(jīng)驗,并能較方便的對各種量綱的指標評判出歸一化的評價值。

設由q個評價結果組成的評價值向量為

U=(u1,u2,u3,…,uq)(q的值根據(jù)不同指標取值也不同)

1)對于客觀和便于量化的指標:

若實際值在區(qū)間兩端,則評價值直接取為u1或uq。

2)對于不易于量化的指標:

則可由專家組針對每一個待評指標給出評分向量:

其中p為專家人數(shù)。這里可以采用去除最高分和最低分后算數(shù)平均的方法求平均評價值,也可以直接對Vij中各元素求算數(shù)平均得到平均評價值。我們采用后者,可以得到對每個二級指標的評價值:

這樣可以得到二級指標評價值向量(對于部分包含三級指標因素的指標,由三級指標因素評價值加權求和得到二級指標評價值,三級指標的權重由專家討論得出):

接下來,確定各級指標針對上級指標的權重分配。采用判斷矩陣法,該方法通過定量地判斷同層次各評估指標之間的兩兩相對重要性,對判斷結果進行綜合計算處理,最后得出各評估指標的權重。這種方法簡化了人的主觀判斷過程,降低了主觀因素的不穩(wěn)定性,保證了所得結果的準確性和科學性。其主要步驟可分為:首先根據(jù)指標層次結構對各個上級指標下同層次的因素兩兩比較得到判斷矩陣;第二,對判斷矩陣進行邏輯一致性檢驗;第三、計算權重向量。

通過計算得到二級指標的權重向量:

這樣,通過向量乘法后可得到第i個指標的評價值:

4 信息價值評估定量計算

4.1 評估值計算

以指標體系中探測能力B11為例。探測能力主要考慮探測范圍和探測精度兩個因素,由相關專家給出其多極量化評價區(qū)間:

?探測范圍:1)非衛(wèi)星探測以探測點到目標的直線距離計算,分為[0,10),[10,50),[50,100),[100,240),[240,—)5個區(qū)間,單位 km,量化賦值分別為2,4,6,8,10。

2)衛(wèi)星探測以有效覆蓋地表面積計算,分為[0,30),[30,100),[100,200),[200,500),[500,—)這5個區(qū)間,單位為萬平方公里,量化賦值分別為2,4,6,8,10。

?探測精度:分為視頻,圖像,無線電信號和傳感器信號4種,量化賦值分別為9,7,5,3。包含多種類型則以賦值高的為準。

由專家經(jīng)驗,這兩個因素的評估權重分別為0.6和0.4。

若某節(jié)點采用雷達無線電方式進行探測偵查,探測距離為120km,則根據(jù)式(1)可得:

4.2 指標權重的計算

使用判斷矩陣法來確定二級指標的權重。引入9級標度如表1所示。

表1 比較矩陣標度

經(jīng)過專家判斷,對二級指標進行兩兩比較,得到A1的二級指標的比較矩陣:

求解其最大特征值的特征向量即權重向量,在精確度要求不高的情況下可以采用近似算法,一般有方根法、合積法、特征根法、最小二乘法等。這里采用合積法計算,可以得到:

偵查探測A1的二級指標的權重向量:

重復上述過程,同樣可以得到指揮控制 A2和態(tài)勢共享A3的下層指標權重向量:以及一級指標間權重向量

通過以上的計算,得到了指標的評價值以及各級指標間的權重關系,就可以運用公式(3),得到A1,A2,A3的加權評估值:

5 結語

本文通過對C4ISR系統(tǒng)過程及其信息網(wǎng)絡節(jié)點功能的分析,提出了針對節(jié)點信息價值評估的多層指標體系,并對其低級指標的相關因素進行了分析。最后,對分配權重的指標體系的模糊綜合評估給出了公式計算,提出了定量評估C4ISR系統(tǒng)節(jié)點信息價值重要程度的方法。當然,對C4ISR系統(tǒng)節(jié)點信息效能的分析評估除了需要對靜態(tài)信息價值要定量計算外,更需要對基于信息流通特征的動態(tài)效能的評估。其評估過程將更加深入和復雜,希望本文能夠為其后的研究提供較好的參考。

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[2]裴燕,徐伯權.美國C4ISR系統(tǒng)發(fā)展歷程和趨勢[J].系統(tǒng)工程與電子技術,2005,27(4)

[3]肖凡.基于指標間關系的指揮自動化系統(tǒng)效能評估模型[D].國防科學技術大學碩士論文集,2007,11

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[5]黃小軍,王宣剛.C3ISR系統(tǒng)效能二級模糊綜合評估[J].電光與控制,2005,12(5)

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