综合舰桥系统是适应现代化作战系统、动力系统、电力系统、航务管理系统，通过获取航行信息、进行航行决策，以达到航行指挥和航行控制功能的人机控制系统^[1]。美国的SPERRY公司以及德国的SAM公司等一些欧美国家的航海设备公司很早就开着手于针对综合舰桥系统除单个设备外的整体系统全周期的研究。我国针对综合舰桥系统研究起步较晚，目前国内学者围绕综合舰桥系统进行的研究主要分为关键技术的研究和系统整体结构以及开发设计的研究。信息技术上，韩剑辉^[2]提出综合船桥系统的多源导航信息融合技术；赵旭和俞孟蕻^[3]采用综合舰桥SCADA系统建立实时数据库，实现任务中资源的快速共享。环境技术上，李震等^[4]从舰桥的视觉环境出发，对能够改善舰桥中海员视觉条件的照明设计展开研究。探测技术上，施顺国等^[5]通过软硬件协同设计，研制出SOPC的雷达模拟器。而赵玉新等^[6]基于虚拟现实对整个综合舰桥仿真系统的设计进行研究，提出了系统软件设计的总体思路。但是，随着技术的发展以及战争对舰船航行的速度、安全性及可靠性方面要求的提升，对舰桥系统的整体效能要求也随之提高，有效地对综合舰桥系统效能进行评估也成为了改善综合舰桥系统的关键基础。近些年来，一些专家、学者^[2-6]对综合舰桥系统评估的研究主要是针对舰桥系统中某些子系统，并未关注整体效能方面的评估。在进行效能评估的过程中，通常采用的评估方法为模糊层次分析法。通过对近几年的学术论文的研究，模糊层次分析方法也被广泛应用于建筑业评估、风险投资评估、员工评估、企业环境评估等领域。如冯克宇^[7]基于模糊层次分析法提出一种区域型商业地产的业态选择决策方法。贾建锋等^[8]也运用模糊层次分析方法构建了知识型员工行为能力的评价指标体系。曹申等^[9]提出了绿色建筑室内居住环境模糊评价方法。因此，本文从综合舰桥系统效能评价的角度出发，在现有文献研究的基础上，通过分析综合舰桥系统，构建其效能评估体系，提出基于模糊层次分析的综合舰桥系统效能评价方法，并通过实例分析展示了该评价方法的应用过程，验证该方法的可行性。

1 综合舰桥系统效能评估指标体系构建 1.1 评估指标

综合舰桥系统和操作人员构成了一个复合系统，具有系统性和动态性等特点。本文通过分析综合舰桥系统的功能以及其效能的影响因素建立综合舰桥系统的效能评估指标体系。结合白松浩^[10]提出的系统效能的三层次结构，将综合舰桥系统效能指标分为目标层、系统能力层和指标层。目标层为效能评估的最终目标，即综合舰桥系统效能；系统能力层为综合舰桥系统各子系统的效能，指标层为各子系统中每一个指标的效能。综合舰桥系统一般具有综合导航、综合驾控、雷达避碰辅助决策、安全与综合报警、通信和航海辅助控制等功能^[11]。因此系统能力层应根据综合舰桥系统的功能细分为环境感知能力、航行管理能力、操纵控制能力和系统可用性。系统能力层可以这些因素对综合舰桥系统效能评估的效果产生直接的影响。系统能力层再具体细分为各个能够影响子系统效能的具体指标。根据国际海事组织和国际电工协会对于航行保障与辅助决策功能作出的相关规定，可以确定子系统应包含的指标。环境感知能力主要是舰船对与自身以及周围水文、气象、交通环境等相关信息的体现；航行管理能力主要是在航行过程中对所遇到事件的决策以及处理等；操纵控制能力主要是对舰船航速、航向和姿态等的控制；系统可用性是整个系统的可靠性、可操作性、可维护性、可扩充性和安全性等。这些影响因素并不是相对独立的，有着相互关联、相互作用的关系，具有一定的耦合性。

1.2 评估指标体系的构建

本文通过选取、细化综合舰桥系统效能评估指标，如图 1所示构建了综合舰桥系统效能指标体系。整个评估指标体系划按结构分为3大部分，第1部分为目标层，第2部分为系统能力层，第3部分为指标层，其中目标层指标为1项 ，系统能力层指标共4项，指标层指标共16项。

2 基于模糊层次分析法的综合舰桥系统效能评价

模糊层次分析法是在层次分析法的基础上，基于所确定的评估因素、因子的评估等级和权重值，采用模糊数集变换理论，构造模糊矩阵，最终确定被评估对象所属的等级^[9]。该方法运用模糊化的判断矩阵进行权重的计算，可以把使用者对判断目标相对重要程度的复杂度，借助模糊判断矩阵来把主观定性指标转换为客观定量数据，最终得出评估结果。

2.1 评估对象指标集的建立

需建立的系统效能评估指标集有两方面，分别是系统能力层指标集U和指标层指标集U_i。

系统能力层指标集：

指标层指标集：

2.2 构建评估专家权重集

在进行系统评估时，评估专家一般应包括行业专家和系统使用人员，评估专家的选择应该包含这两方面的人员，以防止评估结果的片面性。

设有l位专家同时参与系统的评估，即可建立专家集：

考虑到每位专家的专业背景、学术水平等方面有所差异，他们的评估意见对最终评估结果的作用一般也都是不一样的。为了有效反映出每位专家评估意见对最终评估结果的作用的差异，可依据每位专家的专业背景和权威程度给每位专家设置一个相对应的权重系数。

设l位专家的权重为

显然

若每位专家的权威程度均相同的话，则有：

2.3 单因素指标评估集的构建

指标层的单因素指标，就是评估专家对所评估的对象做出的评估结果。本文按照V={V₁(好)，V₂(较好)，V₃(一般)，V₄(较差)，V₅(差)}这5个等级进行评估判断。

让评估专家按照上述等级对各个评估指标进行评价，然后综合每位评估专家对评估指标的评估和每位专家的权重，构成单因素指标评估集V_ij={V_ij1,…,V_ijk,…,V_ij5}，其中k=1,2,…,5。

根据指标层指标集U_i和评估专家作出的评估结果的评估集V_ij，可得到指标层模糊判断矩阵R_i：

式中：r_ijk表示第i个系统能力集合中第j个单一因素指标评估级别为k的模糊评估隶属程度，i=1,2,…,n，j=1,2,…,m。

2.4 权重集

1)建立判断矩阵A_ij：

式中：i=1,2,…,n；j=1,2,…,m。

权重集a_ij的赋值采用美国运筹学家Thomas L. Saaty提出的1~9比率表示方法，A_ij代表第i个系统能力层里每个指标之间的相对权值矩阵，a_ij代表第i个系统能力层里某一个指标相对第j个指标的权值。

2)计算重要性权值系数。判断矩阵的特征向量采用方根法求出，即

式中i=1,2,…,n。

对式(1)归一化处理，即可求出系统能力层指标集 ，其中t=1,2,…,m。

3)检验判断依据特征向量的排序。计算判断矩阵的最大特征根λ_max。

式中i=1,2,…,n。

计算一致性指标C_I：

式中m为判断矩阵的阶数。

计算随机一致性比率C_R，进行检验判断。

式中R_I为平均随机一致性指标，其主要取决于判断矩阵的阶数。当C_R≤0.1时，表明判断矩阵具有较好的一致性。

4)用同样的方法求出系统能力层权重集W=W₁,W₂,…,W_i,…,W_n，其中i=1,2,…,n。

2.5 综合评估

1)指标层评估：令B_i=W_i×R_i。对B_i归一化处理，得到B_i^*，并得到指标层综合评估矩阵B。

2)系统能力层评估：S=W×B。对S归一化处理，得到S^*。

3)确定评估等级的加权向量，并计算目标层的综合评估值。该评估等级的加权向量是评估等级在没有模糊边界条件下的值，体现评估对最后结果的影响程度。通常情况下，用百分制将评估集V={V₁(好)，V₂(较好)，V₃(一般)，V₄(较差)，V₅(差)}的加权向量赋值为D，D=(100,80,60,40,20)。

4)目标层综合评估：

3 实例分析

本文以舰桥使用人员和行业专家为调研对象，通过调查问卷收集专家的评分，进行基于模糊层次分析法的综合舰桥系统效能评估。该问卷分为2部分，第一部分通过对各个单因素指标进行判断，获得模糊评估矩阵；第二部分则是对指标层和系统能力层的因素两两对比，按其重要程度评定等级，获得判断矩阵。问卷共发放100余份，回收有效问卷72份，回收率为72%。

3.1 确定各权重指标

1)环境感知能力

2)航行管理能力

3)操纵控制能力

4)系统可用性

每一个系统判断矩阵均具有令人满意的一致性。

3.2 综合评价

1)指标层评估。通过采用问卷调查的形式，得到模糊评估矩阵R_i。利用B_i=W_i×R_i，并对结果进行归一化处理，得到指标层综合评估结果：

B₁^*=(0.181 5,0.170 6,0.247 3,0.226 8,0.173 8)

B₂^*=(0.232 5,0.043 7,0.252 4,0.243 6,0.227 8)

B₃^*=(0.242 6,0.258 8,0.170 2,0.128 1,0.200 2)

B₄^*=(0.112 1,0.304 8,0.281 6,0.105 4,0.196 1)

2)系统能力层评估。对各个指标进行评判，等到系统能力层指标权重：

W=(0.261 5,0.382 4,0.2994 ,0.056 6)

由S=W×B，有：

S^*=(0.215 3,0.156 1,0.228 1,0.196 8,0.203 6)

3)综合舰桥系统效能评估结果为N，经计算得出N=59.648 0。表明目前的综合舰桥系统的效能状况仅为一般。

4 结束语

本文结合舰桥航行指挥和操纵任务的相关因素研究以及专家意见，从环境感知能力、航行管理能力、操纵控制能力和系统可用性4个方面构建了综合舰桥系统效能评价指标体系；然后把通过模糊化判断矩阵计算得到的权重和层次分析法相结合，提出了一种基于模糊层次分析法的综合舰桥系统效能评价方法；最后，通过实例分析验证，展示了该评价方法的应用过程，得到的最终评估结果为：一般。实例分析结果证明了该方法在综合舰桥系统效能评估中具有很好的适用性。而评估结果说明目前所使用的综合舰桥系统在还有很大的改进、完善的地方。因此，综合舰桥系统的设计与开发单位应该加大对目前系统的改进工作力度，建立完善的设计与体验流程，加强设计与开发单位和使用者的积极交流体制的建立，充分发挥以人为本的策略，实现企业与用户之间的双赢模式。