综合电子信息系统效能评估方法研究

综合电子信息系统效能评估方法研究

任昊利赵洪利

（装备指挥墩．术学院电子工程系北京３３８０信箱７３号）

奠要综合电子信息系统通过对各种军事信息系统的综合设计、综合集成和各军兵种的综合运用．达到高效率、高效能使用资源的目的，它是多个信息系统组成的大型军事信息系统．综合电子信息系统效能评估是对综合电子信息系统能力的多元度量，并随着研究角度的不同而具有不同的具体内涵和测度．本论文就综合电子信息系统效能评估的方法进行了研究、探讨．

关键词综合电子信息系统效能评估

当今世界．高技术武器装备在向自动化和智能化发展的同时．最突出的一个特点便是强调武器装各必须系统匹配，向着系统化和一体化的方向发展．在未来信息化战场上，任何一种（或一类）武器装备是难以单独地发挥其作战效能的．这就要求构成武器装备系统的各分系统必须形成一个完整的体系，否则，即使拥有个别先进的技术兵器，亦难以使其作战效能得到最充分的发挥．现代战争已充分证明．综合电子信息系统是作战体系间的“粘合剂’’和战斗力的“倍增器”．本文对综合电子信息系统效能的评估方法进行了探讨．１综合电子信息系统效能评估的含义

按照美国工业界武器效能咨询委员会（ＷＳＥＩＡＣ）的定义，效能是一种武器系统完成特定任务要求或达到规定目标的程度的度量。装备效能是对装备能力的多元度量，并随着研究角度的不同而具有不同的具体内涵和测度。ＧＪＢｌ３６４—９２对装备的效能（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ）定义为：在规定条件下达到规定使用目标的能力。这里“规定的条件”指的是环境条件、人员、时间、使用方法等因素；“规定的使用目标”指的是所要达到的目的：“能力”则是指达到目标的定量或定性程度，可用概率表示，也可用其他指标描述…。综合电子信息系统的效能包括其本身功能所蕴藏的有利作用和在特定的作战环境下，通过指挥控制、情报侦察、预警探测、军事通信、电子对抗以及作战信息保障等功能的高度综合，对战争进程和结局产生有利作用的程度。它包括对部队的潜在战斗能力转化为现实战斗能力的影响程度：对部队战斗力的力量倍增效应的大小和对部队作战行动速度的影响程度等。综合电子信息系统效能评估是指利用定性和定量相结合的手段，分析、计算、评估综合电子信息系统和系统在执行特定作战任务时所能达到预期目标的程度。综合电子信息系统效能评估是综合电子信息系统建设实践的指南，是将先进的信息技术物化为军队指挥能力的重要理论依据，它不仅对于充实综合电子信息系统建设理论具有重要意义，而且有利于认清综合电子信息系统在作战中的地位和作用，找出制约其效能发挥的因素，为提高其自身和使用效能提供科学依据。１９３・

２综合电子信息系统效能评估的原则

综合电子信息系统效能评估应遵循以下几条原则：

（一）完备性原则

首先，要运用多种科学知识和方法进行全面评估，既有定量分析，又有定性分析。对评估对象不能局部地、孤立地去评估某一部分、某一阶段对抗效益的大小，而是把它放到更大的系统中去考察它的得与失。如果孤立地、局部地看待一部分、某一阶段效能的好坏，往往会得出片面的结论。只有站在较高层次才能扩大视野，全局自在胸，把握利弊得失的标准，使得评估的结论真实地反映作战全过程的综合电子信息系统的情况和整个综合电子信息系统效益的高低。因此评估在空间上应是对本部队整个电子信息系统的评估；在时间上应是对作战全过程的评估，避免只对电子信息系统某一过程或系统某一局部的评估，以免造成以点带面，以偏概全的不准确或虚假评估。当然，各个要素、环节对信息系统的影响不尽相同，评估时要有重点。这是评估的方法问题，但不能影响评估的整体原则。

（二）科学性原则

综合电子信息系统效能评估，是针对使用综合电子信息系统所从事的作战指挥活动进行的。对系统使用效果的评估要从指挥的客观现实出发，防止只看最终结果，不看客观条件。因此评估应依据作战目的、作战需要、客观条件、评估目的和综合电子信息系统的特点等，来考虑综合电子信息系统对战斗力的倍增作用及对作战结局的影响．评估指标体系应根据客观统计或在长期工作实践中产生，不能主观臆断，随意设立．

（三）可测、可控性原则

只有具有可测性，才能比较、估算和评估。任何事物都以某种量的形式存在，有数量就能测量比较。只是实现测量的方法有难易之分，或测量结果的精度不同而已…。由于在通信活动中存在数量上的模糊性，因此，对那些难以量化的因素。要采取定性与定量相缮合的方法，比较客观地给出权值和便于测量的基本尺度，使评估具有可信性．

３综合电子信息系统效熊评估的指标体系

定义指标体系是通过自顼向下地分析综合电子信息系统，考虑指挥、控制、通信等过程以及物理实体和结构这三个方面的相互对应关系。选择一种完整适用的性能指标，以评估指挥、控制、情报侦察、预警探测、军事通信、电子对抗、信息综合处理、信息安全与防护等・综合电子信息系统的某一个性能特征是由该性能指标的尺度参数聚合而成的：反过来，综合电子信息系统的效能可能受一个或几个综合电子信息系统性能指标的影响．综合电子信息系统效能评估就是要找出综合电子信息系统从性能到效能的对应转换的函数关系式・综合电子信息系统性能到效能的对应转换的函数关系式应该是一个非常复杂的关系式・而且在综合电子信息系统作战的不同阶段，综合电子信息系统的性能特征是变化的，必须考虑周到。３．１评估指标的选取准则１９４

选择合适的效能指标体系并使其量化，是做好综合电子信息系统效能评估的关键。选择综合电子信息系统评估指标体系时，应该把握以下原则”１：

１针对性。评估指标要面向任务，对不同的任务采用不同的评估指标：

２客观性。所选的指标能客观的反映综合电子信息系统内部状态的变化，不因人而异：３一致性。评估指标与选用目标和分析目的相一致；

４可测性。所选的指标能够定量表示：

５完备性。各指标不能重复出现，且任何影响效能值的指标都出现在指标集中：

６敏感性。当系统变量改变时，指标应明显的变化；

７独立性。选择的指标应尽可能地相互独立；

８简明性。选择的指标应该是易于理解和接受的，便于形成共同语言。

在综合电子信息系统效能评估中，首先，由系统的任务对系统的功能提出要求；由系统功能抽象出系统性能指标。其次，要建立完备的数据库，数据库中的数据来自于装备的真实性能指标。尺度参数来自于数据库，武器装备的尺度参数（ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＰａｒａｍｅｔｅｒ，ＤＰ），是用来表征物理实体固有的特性和系统部件所应有的特性，如尺寸、重量、信噪比、采样率等我们把这一层叫尺度参数层：由尺度参数聚合成性能指标，我们把这一层叫做性能指标层；由性能指标层聚合成系统功能层；由系统的性能指标层聚合成系统的任务层：最后，由系统的任务层聚合，得到综合电子信息系统效能评估的结果。如图１所示。分析这些指标的特点和指标之间的关系，找到合适的算法进行建模，建立完备的模型库是进行效能评估的关键，每一次聚合所用到的模型要根据实际情况而定．

图１效能评估关系转化图

我们对综合电子信息系统的组成、特点以及在现代战争中的作用、任务进行了分析，通过分析和对综合电子信息系统的作用、任务的分解，我们以综合电子信息系统性能为基础，以作战任务要求为标准，从作战应用的角度建立了综合电子信息系统效能评估的评估指标体系，指标体系为一树形层次化的模型结构，如图２所示。１９５

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系统功能性能指标层

图２综合电子信息系统效能评估指标体系口尺度参数指标层系统效脆指标层系统任务层

４综合电子信息系统效能评估方法

近几年，人们相继从不同角度提出了多种系统评估的方法，根据考虑问题的不同角度有很多种划分综合电子信息系统效能评估的方法．从大的方面讲它们主要有：动态评估法、静态评估法、定量的方法、定性的方法、对比的方法、作战模拟法还有网络拓扑图法。在实践中应根据所采用的模型，结合实际系统及要求达到的精度确定效能评估方法。下面针对效能评估常见的方法进行简单的介绍，并对其相应的使用范围和具体注意事项进行简单的评述。

（一）专家法・１９６・

专家法（Ｄｅｌｐｈｉ法）也称专家征询法，该方法采用匿名的方式，收集和征询该领域专家们的意见，将其答复作统计分析，再将分析结果反馈给该领域专家，同时进一步就同一问题再次征询专家意见，如此反复多轮，使专家们的意见逐渐集中到某个有限的范围内，然后将此结果用中位数和四分位来表示．

评估模型：

在效能评估过程中，常采用“中心意向统计法”计算征询结果．该方法根据来自专家们的全部征询数据，计算其平均值（∽，并通过其方差（Ｄ）得到标准值（Ｆ）．

Ａ４：盟１４ｉ≤ｎ

Ｄ＝

门

Ｅ：√五

式中：ａ，第ｊ个统计数据；

ｎ统计数据的个数。

对各个征询意见作统计分析和综合归纳，如果发现专家的评估意见离散度太大，很难取得一致意见时，可以再进行几轮征询，然后再按上述方法进行统计分析，直至取得较为一致的意见为止．

（二）ＡＤｃ法

评估模型：

所谓效能是指系统的功能所蕴藏的有利的作用，或者指系统在应用中执行其功能产生的有利的作用。它是系统的可用性、可信性和能力的函数，并可由三者的向量或矩阵乘积来表示。当系统的可用性向量为Ａ，可信性矩阵为［Ｄ］，能力向量为ｃ时，效能向量冒可为：

庐Ａ・［明・ｆ

Ａ：是一个行向量，表示系统在开始执行任务时处于不同状态的概率．元素数目ｎ取决于系统可能处于的状态数，其中任一元素ａ，表示系统在开始执行任务时处于状态ｆ的概率。

［明：该矩阵描述系统在执行任务过程中从一种状态转换到另一种状态的能力。可信

ｄｌｌｄ１２…ｄｌ－

性矩阵是一个。×”方阵：ｄ２Ｉｄｎ－一ｄ２ｍ

【Ｄ】：

元素咖表示系统在执行任务过程中由，状态转移到Ｊ状态的概率，在性质上同可靠性相似，也受到维修性的影响。

Ｃ：系统的固有能力，用系统在预定的状态下，完成任务要求的概率列向量描述，即Ｃ＝・１９７・

（Ｃ。，Ｃ：。・．．’ｃ。）Ｔ，其中Ｃ，表示系统处于ｊ状态是满足任务要求的概率。

（三）系统有效性分析（Ｓ队）

基本思想如下：

先选择系统的本元集合，本元之间必须相互独立。确定分析中感兴趣特性的系统属性。属性表示为本元的函数，通过函数的计算，模型的建立，计算机模拟或实验数据得到属性值，属性之间并不要求独立。

再选择使命的本元集合，确定使命属性，使命属性表示为本元的函数。比较使命属性和系统属性，画出使命轨迹和系统轨迹，评估系统完成使命的情况，即确定有效性指标并计算。

（四）作战模拟法

基本思想：

作战模拟是军事运筹研究的基本手段．它是人们运用各种方法对实际的作战环境和军事行动进行模仿，是应用一定的模型进行模拟作战试验，以揭示军事活动规律的过程。通常所说的作战模拟指的是符号模型，是运用计算机技术进行的模拟。作战模拟是建立在一定的模型的基础之上，按模型使用的数学方法分有以下四种：蒙特卡洛法（ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ）、解析法、指数法、混合法。

（五）线性加权和法

评估模型：

线性加权和法的评估模型为

ｙ＝∑ＷＩＸ．

ｉ－ｉ

式中：广一被评估系统的综合评估值；

耵一第ｆ个评估指标相对于ｙ的权重系数；

Ｊｒ一第ｆ个评估指标的评估值；口一评估指标的个数．

（六）乘法合成方法

评估模型：

常用的乘法合成法的乘法评估模型为：

Ｊ，＝兀毛（ｘ－＞ｏ）

一般来说，单个指标的评估值经无量纲化之后，多数是小于１的・几个这样的指标萼乘之后，综合评估值就会变得很小。直观上易产生错觉．因此，可将连乘法模型变形为乘方法（几何平均法），即：

ｒ，丹、二

Ｙ＝ｌＩ－ＩｘｉＪ

＼ｆ：Ｉ／ｘ００

（七）加乘混合法

评估模型：・１９８・

该方法是兼顾线性加权和法和乘法合成法两者优点的，模型如下：

Ｙ＝∑ｔ＋兀ｘｊ

ｔ－Ｉｊｍ］

该方法可将评估指标分成几类，当类内指标之间关系较紧密而各类之间关系不怎么紧密时，可先对类内指标作乘法处理，然后再将各类的积作加法处理。即：

ｍｎｋ

Ｙ＝Ｚｗ。×１－Ｉｘ；

ｋ＝ｌｉ－Ｉ

式中：ｍ一评估指标种类的个数．

（八）灰色评估法

基本思想：

先给出反映评估指标与各组成要素之间内在联系的层次结构，再根据少量已知的信息，运用灰色聚类分析构造出尽可能完善的数学模型，确定出不同聚类指标的白化数，再按几个灰类进行综合、归纳，以判断聚类对象归属，最后得到对系统的总体评估，为评估决策提供定量分析依据。

５以灰色评估法为例对军事通信网系统效能进行评估嘲

我们以灰色评估法为例，对军事通信网效能进行评估。灰色综合评估法是运用模糊集理论对某一考核系统进行评价的一种方法，这个方法包括；评价因素集，如军事通信网的效能评估评价因素集，可设定为Ｆ－｛信息传输能力、信息处理能力、对抗能力…｝；评估集，如设定为Ｔ－｛第一次评估，第二次评估，…第ｒ次评估｝。显然。对不同的性能指标、不同的评估基因．应给以不同的权数，各项评估也应适当加权；评定集，可采用四级评分制，Ｅ－（优、良、中、差）。

分别设评价因素集Ｆ，评估集Ｔ和评定集Ｅ如下：

Ｆ－｛ｆＩ。ｆｚ，…，ｆｌ｝

Ｔ＝｛ｔｌ，ｔ２，…。ｔ＿｝

Ｅ＝｛ｅＩ。ｅ２Ｉ．”，ｅ。Ｊ

约定的权数分配可用黔啼－，ｗｚ。…，讥）表示，评价因素集内各权数的分配ＷＦ，评估集内各权数的分配ＷＴ：

忙（Ｗｆｌ，Ｗｆ２，…，Ｗｔ＊）

ＷＴ２（Ｗ¨’Ｗｔ２，…，Ｗ“）

并规定

∑Ⅵ＝ｌ，，；ｌ∑ｍ＝ｌｊ－１

对因素集内诸因素的评定，包括对单因素的评定，是一种模糊映射，由于不同成员可能做出不同的评定，所以作出的结果只能用对ｆＩ做出ｅ，评定的可能性的大小来表示。这种可・１９９・

能的程度称为隶属度，记做ｒｔＪ。对于确定的ｉ，ｊ仍可由１到ｎｌ取值，因此对第ｉ个评定因素ｆ。有一个相应的隶属度向量Ｒｉ＝（ｒｉｌ’…，ｒ，Ｏ，

应的隶属度向量可记为矩阵形式：（ｉ＝１，２，…，ｎ），整个评定因素集内诸因素相

，．１ｌ，１２…，ｌ＿

Ｒ＝，．２Ｉ，２２…，．２＿

，．＾１，．。２…，．Ｍ

隶属度向量的各分量可根据考评资料的统计处理求得。一般都取归一化，即隶属度之行和为ｌ：

∑ｎ＝１，（ｆ＝１，２，．．．，ｎ）

Ｊｌｌ

对于第ｉ个评定因素，若经过ｒ次评定，相应就有ｒ个隶属度向量相应．属于第ｋ次评定的隶属度向量记做：

硝＝０：’，ｒ黔一，，：：：））

此外，定义第ｉ个评定因素对应于第ｊ种评定的隶属度向量为：

０）

（２）％

尺口２ｎ

：

●

（，）

ｎ

此时归一化的隶属度可以采用模糊概率的方法表示

ｎ＝矽，ＲＦ＝（Ｗｔｌ，Ｍ：，・・肌∞，∞，’ｌ，＝１，２＇２…，所Ｊ『ｉ＝１，２，…，ｎ］

一＂ｒ㈠Ｆ∽，

根据模糊集的综合评定概念，若已知因素集内的诸因素相应的隶属度向量Ｒ＿（ｒ・，）。×．以及因素集的权数分配向量，ｗＦ＝（Ｗｆ，，Ｗ疗，…，Ｗｆｎ），则综合评定向量Ｓ＝（ｓ－，Ｓ：，…，Ｓ．）中各分量仍可采用模糊概率的方法定义为：

２００

ＳＩ＝∑ｗｎｈ七＝１，‘’．２一，ｒｆｌ

ｉ．１

而评定结果为

ｌ，Ｉｌ…，．“

ｓ＝ＷＦＲ＝Ｇ，，蹦一，ｓ。）＝（ｗ，，，ｗ，：，…，ｗＪ？２ｌｒｆｌ２２２ｙ：２＿

Ｌｒ们ｒ一２…，一

最后，对于某个确定的综合评定结果ｓ，应按最大接近度的原则来断定等级，即进行综合判定。

６结束语

综合电子系统效能评估是一个非常复杂的工程，对效能指标的数据综合有多种方法，各种方法各有长短，在充分考虑适用范围的情况下，常常各种方法混合使用，取长补短．

参考文献

张剑．军事装备系统的效能分析、优化与仿真．国舫工业出版杜．２０００．

通信能力概论．中国人民解放军总参谋部通信部．解放军出版社．１９９６．

何国伟．可信性概述．北京工业大学出版社，１９９７．

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作者简介

任吴利１９７２年出生，硕士学力，毕业于中国石油勘探开发研究院．现在装备指挥技术学院任讲师．２０ｌ

综合电子信息系统效能评估方法研究

作者：

作者单位：任昊利， 赵洪利装备指挥技术学院电子工程系(北京)

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