何新華，馬一楠，王 瓊

(裝甲兵工程學院 信息工程系，北京 100072)

隨著信息化戰(zhàn)爭時代的到來，戰(zhàn)爭的形式越來越多的體現(xiàn)為基于信息系統(tǒng)的體系對抗，相應的仿真對象也擴展到了體系的高度，對于仿真可信度的評估提出了更高的要求［1-2］。仿真模型能否代表真實體系的整體性能，仿真試驗及其結果是否可靠，直接關系著決策的正確性和未來作戰(zhàn)體系效能的高低。仿真系統(tǒng)的性能指標由系統(tǒng)的可靠性、可維護性、系統(tǒng)功能、可適用性和系統(tǒng)的可信度等組成?？尚哦鹊脑u定作為其中的關鍵環(huán)節(jié)，貫穿于整個系統(tǒng)的生命周期，因此仿真可信度也就成為了最為重要的一個性能指標［3-4］。

在體系作戰(zhàn)效能評估中，可以通過對仿真結果數(shù)據(jù)的合理性加以評價，再利用適當?shù)脑u判手段對仿真的實驗數(shù)據(jù)反復進行校驗分析，評定其被認可的程度，進而實現(xiàn)對作戰(zhàn)體系效能仿真數(shù)據(jù)的可信度評估。評估體系中的底層指標參數(shù)信息的載量大，描述也較為清楚，故可信度便于度量;而對于綜合性較強的高層指標數(shù)據(jù)，存在模糊性、不確定性，在度量其可信度時就會遇到很多難題。因此，需要根據(jù)評估指標網(wǎng)，構建一種可自底向上描述與累積這些指標信度的評定與校驗方法。

目前，在仿真評估體系中主要運用專家評定法，如層次分析法、模糊綜合評判法、模糊層次分析法等。這些方法受主觀因素影響較大，很難實現(xiàn)對仿真數(shù)據(jù)可信度的客觀評判。本文以證據(jù)理論為基礎，把層次分析法與專家評定法相結合，提出了基于主觀綜合評判的可信度評估方法，重點突出專家的作用及其權重的特殊性，實現(xiàn)了對仿真數(shù)據(jù)可信性和有效性的測度與校驗。

1 已有評估方法比較

通過對部分已有作戰(zhàn)效能仿真評估方法的分析，總結歸納出了其相應特性，如表1 所示。

表1 已有評估方法比較

通過比較可以發(fā)現(xiàn)僅使用一種評估方法不能實現(xiàn)對仿真體系的準確評估;在主觀綜合評判法中，將已有的仿真方法合理結合，可以使仿真體系得到更加客觀準確的評估。一般的仿真評估方法在應用中主要存在以下幾個問題:

1)仿真系統(tǒng)的綜合可信度通常是將底層指標的可信度由底向上聚合得到，隨著科學技術的不斷發(fā)展，簡單的將底層指標可信度向上層推算的方法，已經(jīng)不能真實的反應出各層指標間的相互關系，使得仿真系統(tǒng)不能夠準確表達實際關系，系統(tǒng)可信度也隨之降低。

2)仿真系統(tǒng)中采用的評價指標體系往往呈樹狀結構，此結構清晰的表現(xiàn)了直接上下級指標與指標之間的關系，但對于間接上下級和同級的指標間相互關系，在此結構中卻不能如實表達。這樣簡化的系統(tǒng)結構同樣不能準確表達指標間的實際關系，也降低了仿真的可信度。

3)在仿真系統(tǒng)綜合可信度評估時，確定專家權重成了評估中的重點和難點，每個專家對仿真系統(tǒng)的信度不會完全相同，主觀性強成為了計算權重時不可避免的問題。同時，采用加權求和得到的信度值，使得得到的部分數(shù)據(jù)缺乏真實性、客觀性和定量性，不能準確反應實際情況。

2 主觀評判分析法

2.1 基本原理

改進的主觀綜合評判方法主要解決和改善仿真評估體系中存在的以上3 個問題。

為了滿足仿真系統(tǒng)的評價指標體系逐漸從樹狀結構向網(wǎng)狀結構發(fā)展，更加合理的構建ANP 網(wǎng)絡成為其中重要的一個環(huán)節(jié)。ANP 是在AHP 的基礎上延伸和發(fā)展起來的，可以認為是AHP 在復雜系統(tǒng)決策領域的進化?；贏NP 求解問題的基本流程與層次分析法大體相同，即通過在某一準則下，受支配元素按照一定的標度規(guī)則進行兩兩比較，由此構造判斷矩陣，得到排序信息。如圖1 所示。基于ANP 的指標聚合計算方法定性、定量了指標的度量，并利用修正函數(shù)，修正不同指標類型的指標值。依據(jù)上一步確定的目標、準則，確定決策問題涉及的決策元素間的相互關系，并將其轉化為網(wǎng)絡結構。網(wǎng)絡結構可以通過決策群體的頭腦風暴法、專家咨詢法等方法獲得。

圖1 ANP 流程

在完成網(wǎng)狀評價指標體系構建后，即選擇專家對底層的仿真數(shù)據(jù)進行可信度評估。參加評估的專家都具有較豐富的專業(yè)知識，為了更為客觀、準確的進行評估，必須選取不同崗位和領域的專家。由于各崗位和領域專家對各評估指標因素及具體參數(shù)值等的了解和關注程度的不同，以及對系統(tǒng)效能的關注重點不同，必然導致對其中某一特定性能指標因素的評價成績不可靠，因此針對不同的性能指標因素，需要對專家進行適當?shù)膮^(qū)分，不同類型的專家賦予不同的權重，即針對某一指標因素，對不同類型的專家給出的評估成績賦予不同的可信度。具體來說，首先通過專家評定對底層的仿真數(shù)據(jù)給出一個信度值，然后利用各層指標之間的關系自底向上進行可信度的聚合，最終得到總指標的信度。對于仿真數(shù)據(jù)信度的度量需要利用定性和定量相結合的方法進行處理，所以對于仿真數(shù)據(jù)的信度評定需要建立準則，本文將仿真數(shù)據(jù)劃分的信任等級集為A ={優(yōu)，良，中，差}，將其作為各個待評定指標的比較準則。

2.2 主觀綜合評判方法的步驟

主觀綜合評判方法的主要步驟:

第1 步分析仿真系統(tǒng)中各因素間的相互關系，確定系統(tǒng)的可信度評價指標，建立其多層次遞階網(wǎng)狀結構。評價指標必須與評價目的和目標緊密相關;評價指標應當構成一個完整的體系，全面反映所需評價對象的各個方面，并能構成指標體系。

第2 步計算各專家的權重，同時專家對可信度評價指標進行評價。評價時，專家可以定量給出可信度值，也可以以“優(yōu)、良、中、差”的方式進行定性評判，再進行模糊處理。

第3 步計算被評估項的可信度，并采用模糊綜合評判法、模糊層次分析法、基于逼真度評估法等相結合的方法，將單個被評估項的可信度向上聚合，即可得到整個系統(tǒng)的可信度。

3 實例分析

某偵查情報裝備體系的作戰(zhàn)能力分為偵察指揮協(xié)調能力、情報傳輸能力、偵察監(jiān)視和目標捕獲能力等。經(jīng)過多次將采集到用于評估作戰(zhàn)效能的仿真數(shù)據(jù)進行分析。為了評估的可靠性，現(xiàn)在需要根據(jù)這些數(shù)據(jù)對整個仿真數(shù)據(jù)進行可信度測評。在作戰(zhàn)效能評估指標體系中對仿真數(shù)據(jù)進行校驗。仿真數(shù)據(jù)綜合可信度測評體系可以按照評估指標體系的形式構建，底層就是仿真采集的原始數(shù)據(jù)，倒數(shù)第2 層是對這些原始數(shù)據(jù)進行整理的基礎數(shù)據(jù)。根據(jù)采集到的底層原始數(shù)據(jù)，通過專家的評定來給仿真基礎數(shù)據(jù)一個可信度輸入值，再進行累計聚合，最后得到總體的信度。如圖2 所示。

圖2 仿真數(shù)據(jù)綜合可信度評估體系

以偵察情報裝備效能仿真評估為例，其指標體系擬定如圖3 所示為一個AHP 網(wǎng)絡，圖中的實線連接的下層指標為上層指標的主指標，而虛線連接的下層指標為所對應上層指標的副指標。所謂的主指標指的是在任何情況下對于上層指標都有影響的子指標，而相應的，副指標指的是在特定的情況下才能對相應上層指標產(chǎn)生影響的子指標。下面僅以計算指揮協(xié)調能力B1為例，圖中D1對于C4來說是一個主指標，而對于C1來說是一個副指標，所以我們首先要確定副指標在什么情況下能夠起作用。利用上述的算法我們可以得到每個底層子指標的信度，而文中也提出了仿真數(shù)據(jù)源的信度等級，于是這里我們對于副指標的信度進行一個判決，當副指標的信度等級屬于(優(yōu)良中)的時候副指標對其上層指標有影響，而其信任等級屬于(差)的時候則無影響(根據(jù)系統(tǒng)的評估要求優(yōu)良中差的閾值可以由專家直接給出)。所以如圖3 所示，首先得到D1～D9的信度，然后分別對D1，D3，D4，D5，D6，D7進行判決，判決完成后再運用層次分析法進行聚合得到指揮協(xié)調能力B1的信度，經(jīng)過反復運算各指標的信度，最終得到目標方案的總體信度，也就是A 的信度。

圖3 偵察情報裝備效能指標體系

本文舉例僅考慮指標B1上下級指標間的潛在關系，底層指標量化采用10 分制，根據(jù)層次分析法確定各能力指標權重如表2 所示，分別采用以下方法對偵查情報裝備體系進行作戰(zhàn)效能聚合。

表2 各項能力權重

1)采用樹狀(不加虛線)指標結構聚合的評估方法(層次分析法);

2)采用本文提出的改進的(加虛線)指標結構聚合的主觀綜合評判方法，根據(jù)反復試驗可以得到“優(yōu)、良、中、差、不清”各等級分別對應系數(shù)1，0.75，0.6，0.2，0.0。得到結果數(shù)據(jù)如表3 所示。

經(jīng)過多次模擬對抗演練和武器裝備需求認證，對偵察情報裝備體系作戰(zhàn)效能專家評定為9.0，而采用樹狀結構的作戰(zhàn)效能聚合方法，由于忽略了能力指標間的相互作用，缺少對其中非線性要素的考慮，評估結果為8.575;本文提出的聚合方法評定結果為9.047，更加符合仿真系統(tǒng)的實際情況，同時說明了本文提出的聚合方法的有效性。

表3 結果數(shù)據(jù)比較

4 結束語

仿真系統(tǒng)的可信度貫穿了整個作戰(zhàn)仿真的全過程，是仿真系統(tǒng)建設的一個重要環(huán)節(jié)。針對不同的仿真系統(tǒng)，評價指標是不一樣的，當前存在的幾種可信度評估的方法對于可信度評估而言都需要進行改進。這些方法沒有充分考慮同層和跨層指標的非線性特征，使得仿真系統(tǒng)的總體信度不夠客觀和準確。而本文所提出的方法充分考慮了這一問題，尤其是對網(wǎng)狀結構的仿真系統(tǒng)有著廣闊的應用前景。但本文對這一問題的研究不夠深入和透徹，有待于進一步研究來充實。

［1］郭齊勝.裝備作戰(zhàn)效能評估［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2006.

［2］汪應洛.系統(tǒng)工程［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008.

［3］王維平，楊峰.仿真數(shù)據(jù)綜合可信度的測度與校驗方法研究［J］.系統(tǒng)工程學報，2008(8): 479-487.

［4］查亞兵，唐見兵，基于主觀綜合評判的作戰(zhàn)仿真可信度評估方法研究［J］. 國防科技大學學報，2010(6): 153-157.