基于ADC和层次分析法的指挥所通信装备效能评估模型构建

基于ADC和层次分析法的指挥所通信装备效能评估模型构建温广杰;钟京立;谢健
【摘要】For the practical problem that effectiveness development of command post communication equipments can direct⁃ly affect information communications commanded by the commander,in combination with the characteristics of command post communication equipments,three effectiveness evaluation models were established by using the method of combining with ADC and analytic hierarchy process (AHP),to further develop the effectiveness quantitative evaluation of the command post communi⁃cation equipments. The research results can provide a reference for construction and development of command post communica⁃tion equipments.%针对指挥所通信装备效能发挥直接影响指挥员指挥信息通联的实际问题，结合指挥所通信装备特点，采用ADC和层次分析法相结合的方法建立了可靠性、可信性和能力三种效能评估模型，为进一步开展指挥所通信装备效能定量评估。

研究结果可为指挥所通信装备建设发展提供参考。

【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2015(000)019
【总页数】3页(P37-39)
【关键词】指挥所;通信装备;效能评估;层次分析法
【作者】温广杰;钟京立;谢健
【作者单位】中国人民解放军96647部队，江西南昌 330011;国防信息学院，湖北武汉 430010;中国人民解放军96647部队，江西南昌 330011
【正文语种】中文
【中图分类】TN911-34
通信装备效能评估主要是通过对各通信装备的可靠性计算，逐级级联计算出总体通信装备的可靠性矩阵；根据各通信装备的故障率计算出可信性矩阵；利用层次分析法确定通信装备能力三级指标体系，计算获得总体通信装备的能力矩阵。

最后，利用ADC方法计算得出总体通信装备效能值。

由于通信装备类型多、数量大，情况十分复杂，使得评估其效能的指标具有多尺度、随机性、不确定性和局限性特点。

基于指挥所通信装备型号多、可靠性和可信性要求高、保障层级多等特点，评估通信装备效能时，应基于ADC[1⁃2]和层次分析法[3]，建立可靠性、可信性和能力3种模型。

其中，可靠性模型和可信性模型可以
通过装备的故障率和修复率计算得出，而能力模型则需要建立指标体系综合计算得出。

可靠性是在开始执行任务时，对某一系统处于某种状态的度量，即：
式中：ai表示开始执行任务时系统处于状态i的概率，∑ai=1。

根据实际情况，指挥所通信装备在任务开始时的状态只有“正常”和“故障”两种状态[4⁃5]。

为了确保指挥所通信畅通，实现正常指挥，其通信保障主要依托网系
及网系内通信装备；因此，指挥所通信装备的可靠性主要通过以下几个步骤计算得出。

1.1 单台（套）通信装备的可靠性计算
设通信装备的平均故障间隔时间为MTBF,平均故障修复时间为MTTR。

给各通信
装备所属单位发放通信装备基本性能调查表，由操作本通信装备3年以上的骨干、
台站长、排长和连长结合工作实际填写每台（套）通信装备的实际平均故障间隔时间MTBF和平均修复时间MTTR，则单个通信装备的可靠性计算公式如下：
1.2 单网系的可靠性计算
单网系的可靠性计算可用如下公式：
式中：m，n分别是满足“与”条件的通信装备数量和满足“或”条件的通信装备数量。

1.3 指挥所通信装备可靠性的计算
指挥所通信装备可靠性可用如下公式计算：
式中n为指挥所通信保障网系的数量。

可信性是指在开始执行任务时的状态是已知的情况，由一种状态转化为另一种状态的概率[6]。

指挥所通信装备在执行任务前和执行任务中只分为“正常”和“故障”两种状态。

通常情况下，指挥所通信装备在执行任务过程中是可维修的，全体通信装备故障情况服从指数分布，用λ表示通信装备故障率，用μ表示通信装备修复率，用T表示执行任务时间，那么可信性矩阵为：
能力是指在已知执行任务状态的情况下，对完成某项任务能力的量度。

指挥所通信装备能力指标体系主要分为三层，其中二级指标由基本能力、系统能力和作战能力组成，三级指标又将二级指标细化为11个具体指标。

基本能力由业务传输能力、环境适应能力、抗干扰能力、安全保密能力和能力组成；系统能力由组网能力、电磁兼容能力和网络管理能力组成；作战能力由维护能力、指挥员能力和操作人员能力组成。

其能力模型可通过以下步骤建立并计算得出。

3.1 基于层次分析法构建能力指标权重体系
为了更加直观，可对比较结果进行量化，采用1⁃9比率标度方法，将相互之间的
比较结果形成一个判断矩阵。

如：指标Ci相对于指标Cj的重要性用aij表示，那
么由该层指标对上一层指标的重要性可得矩阵，其中aij的取值如表1所示。

可通过邀请专家对二级指标和三级指标之间进行两两比较，形成多个专家的判断矩阵。

调查对象为院校专家教授、长期从事通信工作的机关领导、部队高工和工程师、一线从事通信工作的营连长和操作骨干。

3.2 基于CR值的专家权重确定和能力指标权重确定
由于各专家之间的评判带有一定的主观性，为进一步提升判断矩阵的科学性，需要对3.1节取得的判断矩阵进行修正。

首先对各专家打分形成的矩阵进行一致性检验，结合CR值计算出专家的权重值，而后根据专家权重值和该专家的打分情况进行修正，最后获得修正后的判断矩阵。

根据一致性检验要求，当CR值小于0.1时该专家的评价才能采纳，对于CR值小于0.1的所有专家，CR值越小则该专家评价的可信度越高，则该专家的权重应该
越大，那么可以用以下公式来确定专家的权重：
式中：αk为第k个专家的权重；CRk是第k个专家的一致性检验值；n为符合一致性检验条件的专家数量。

根据专家的权重和打分情况，可加权计算得出修正后的判断矩阵，对其进行适当微调，使其满足一致性检验条件，进一步计算判断矩阵的特征向量，进行归一化处理后即可得到各能力指标的权重。

3.3 基于层次分析法构建通信装备、网系权重体系
通过邀请专家对网系和同一网系内装备之间进行两两比较，形成多个专家的判断矩阵，调查对象为长期从事通信工作的机关领导、部队高工和工程师、一线从事通信工作的营连长和操作骨干。

采用与3.2节相同的方法，获得判断矩阵。

3.4 基于CR值的专家权重确定和网系装备权重确定
采用3.2节相同的方法计算网系及通信装备的权重。

3.5 基于级联加权方法计算各项能力指标得分值
通过邀请长期从事通信工作的机关领导、部队高工和工程师、一线从事通信工作的
营连长和操作骨干对指挥所内的所有通信装备的三级指标进行打分，采用百分制，区分很好、好、一般、差、很差5个级别，得分分别为90以上、80～89、60～79、40～59、40以下，以各专家打分的平均值为最终分值。

在3.4节中已经计算出各通信装备和网系的权重值，那么指挥所通信装备的各项能力指标分值可以加权计算出来。

3.6 基于加权法计算总体能力矩阵
根据总体各项能力指标得分和指标权重，计算出总体能力值。

因指挥所的状态只有正常和故障两种状态，由于故障状态下指挥所定义为不能开展工作，它的能力为0，能力矩阵为：
根据能力指标权重和各项能力指标分值计算出总体能力得分值C。

3.7 基于ADC方法计算总体效能
综合以上各步骤，可计算出指挥所通信装备的总体效能，如下：
通过可靠性模型可以对在网系支持下的指挥所通信装备进行可靠性评估，运用可信性模型可以评估指挥所通信所通信装备的可维修性，能力模型是指挥所通信装备能否发挥效能的重要指标。

可见，指挥所通信装备效能是可靠性、可信性和能力的统一体，缺一不可。

可靠性模型从不同的角度反映了指挥所通信装备的效能。

由于采用定点算法[5]设计，仿真的输入和旋转因子都是转换成整数后参与运算的，存在量化误差。

在多级的运算过程中，会因为数据的截尾而产生误差，影响运算的精度。

但由于该误差较小，不影响后续频谱的分析和处理。

本文利用FPGA实现多路并行结构的FFT处理器，每通道结构类似，容易扩展，
增加级数就能实现更大点数的FFT，缩短了开发周期。

由于其运算速度快，能实时处理高速A/D采集的中频数据，适用于宽带信号的实时频谱分析。

[1]童庆为.基于FPGA的数字接收机高精度测频技术[D].西安：西安电子科技大学，
2010.
[2]田京京.基于FPGA的雷达信号测频系统研究[D].武汉：华中科技大学，2011.
[3]霍志.一种基于FPGA的雷达数字信号处理机设计[D].长沙：国防科技大学，2011.
[4]江志红.深入浅出数字信号处理[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[5]MEYER⁃BAESE U.数字信号处理的FPGA实现[M].北京：清华大学出版社，2011.
[6]董晖，毕大平，王冰.宽带数字接收机高速信号处理技术[J].现代防御技术，2005，33（5）：50⁃54.
[7]王琦.基于FPGA雷达信号数字接收机的实现[D].南京：南京航空航天大学，2008.
作者简介：占席春（1990—），男，湖北黄冈人，在读硕士研究生。

研究方向为雷达信号处理。

钟京立（1961—），男，广东佛冈人，教授，硕士研究生。

研究方向为军事装备管理。

谢健（1983—），男，江苏无锡人，助理工程师，硕士研究生。

研究方向为通信装备管理。

【相关文献】
[1]赵德才，汪陆平，李骥，等.基于ADC模型对通信系统效能的评估方法[J].舰船电子工程，2009，29（6）：96⁃98.
[2]周敏.超宽带探生装备效能评估及指标确定方法研究[D].成都：成都理工大学，2009.
[3]卢紫毅，范建华.基于层次分析法的战术通信网络效能评估[J].现代电子技术，2011，34（1）：57⁃60.
[4]刘春和，陆祖建.武器装备可靠性评定方法[M].北京：中国宇航出版社，2009.
[5]张增照.以可靠性为中心的质量设计、分析和控制[M].北京：电子工业出版社，2010.
[6]蔡文军，李晓松.海军舰船装备保障能力评估理论与方法[M].北京：国防工业出版社，2013.。