綜合型情報偵察系統的效能評估體系

繆彩練,蘇智慧,郭 娜

(中國西南電子技術研究所,成都610036)

1 引 言

縱觀傳統的情報偵察裝備,典型的技術指標是可量化、可度化的技術參數,能較為直觀地進行設備測試和驗收。而隨著電子技術的發展,應用和任務的多元化和復雜化程度加深,國內外形勢日益復雜,情報偵察形成了海、陸、空、天、網、水下等偵察手段在內的全方位、多層次、立體化的情報、監視與偵察體系。采用單一的效能評估方法,不能評價復雜大系統的綜合集成效能,且算法單一,可靠性和可信度較低。目前已有的效能評價體系主要針對某一特定對象:文獻[1]針對紅藍編隊的作戰效能進行了分析,文獻[2]對數據鏈系統效能評估框架進行了探索,文獻[3]主要針對雷達網的效能評價方面進行了研究。從以上文獻可以看出,目前的效能評估方法或評估體系主要用于作戰或指控系統,評價體系應用于特定的領域和對象,沒有一個完善的情報偵察系統的效能評估體系。因此,本文在已有評價體系和評估方法研究的基礎上,結合綜合型情報偵察系統的特點,建立了一個完善、全面、低冗余、高精度的情報偵察效能評價體系。

2 效能評估

情報偵察系統效能評估技術是指對情報偵察系統作戰能力的綜合度量,主要工作步驟包括構建效能評估指標體系、對評估模型進行建模、制定效能評估機制以及對評估的可信度打分,如圖1所示。

圖1 效能評估技術的組成框圖Fig.1 Block diagram of effectiveness evaluation

2.1 效能評估指標體系

效能評估指標體系是指綜合性情報偵察系統所具備的情報獲取能力,是系統執行不間斷、最優化地搜集、處理、傳送和利用各種有效信息的度量,它不僅局限于情報偵察,而將是集情報偵察、指揮控制、通信傳輸、信息處理等各種能力的綜合描述體現[4]。

目前,學術界公認的效能評估度量主要包括尺度參數(Demensional Parameter,DP)、性能度量(Measure of Performance,MOP)、效能度量(Measure of Effectiveness,MOE)和作戰效能度量(Measure of Force Effectiveness,MOFE)4個方面。其中,MOP體現了對應DP參數或子系統組合后綜合性能度量,MOE則依賴于MOP與作戰任務,體現了系統自身因素以及與作戰對象因素結合后所具有能力的度量。而MOFE取決于MOE與其它更廣范圍內的其它因素,包括環境等。

建立的情報偵察系統效能評估指標體系,需要根據系統的典型作戰樣式,由綜合能力、指揮控制能力、通信傳輸能力、情報偵察能力四方面形成一套完備、科學、可度量綜合性的效能評估指標體系用于評估大系統整體的性能。效能評估指標體系框架如圖2所示。

圖2 情報偵察系統效能評估指標體系框架Fig.2 Block diagram of effectiveness evaluation architecture for intelligence reconnaissance

其中,綜合能力是通用性指標,由系統安全保密性能、系統電磁兼容性能、系統可靠性能、系統生存性能、系統機動性能五方面來描述。

指揮控制能力是在情報偵察和通信傳輸能力的支持下,正確決策、快速生成綜合作戰計劃,迅速命令和調配系統內的偵察資源,實施作戰計劃,并對業務成績進行評估的能力。

通信傳輸能力是系統進行信息交互所需的通信保障能力,主要是對通信網絡的作用范圍、網絡容量、時延等網絡性能量化指標。

情報偵察能力由前端偵察傳感器的情報獲取能力及后端情報處理中心的情報處理能力、系統情報匯集及分發能力三部分描述。而情報獲取能力又可由目標覆蓋性能、參數測量性能、情報獲取時延來描述,如再向下分解,則由各種情報手段的偵察性能(DP)作為基礎偵察要素來支撐。

整個指標體系從上而下按層次化結構建立,體系總體上分為4個層次,即MOFE、MOE以及底層MOP和DP,每一個層次的性能由下一層組成要素來支撐,但每一個上層要素的效能不是由構成該要素的下一層要素效能的簡單總和,需要進行綜合分析。另外,底層的DP及MOP主要由系統自身的屬性決定。而MOFE和MOE與系統特定作戰具體情況密切關聯,特別是情報處理能力中情報產品生成能力及作戰決策支撐能力,需要經過一段時間的驗證和事后比對才能最終給出系統情報處理的能力報告。

2.2 效能評估模型

評估模型建模是在效能評估評價體系的基礎上,設計評估模型和實現算法,實現評價體系的建模,確定評價體系的組成模塊,定義評估算法流程、模型之間的邏輯關系及數據交互關系。模型管理提供評估模型編輯運行測試、模型注冊入庫存儲、模型加入仿真運行的控制管理工作。

效能評估指標模型建模主要完成對評估指標體系各項參數的解算,具體內容包括:

(1)根據指標體系中各指標項的定義,指定各指標項的建模元素,采用數學表達式(組)進行表示;

(2)確定模型的輸入輸出項以及影響因素項,確定模型之間的相互關系;

(3)根據各輸入輸出項、影響項在仿真運行中的生成步驟,明確仿真運行過程中數據采集的流程;

(4)采用可視化設計工具,將模型進行代碼轉換,并寫入模型庫。

目前,實現效能評估方法主要包括層次分析法、A.D.C法、SEA法、影響圖方法、Lanchester方程、CAPE方法、仿真模擬法。每個方法各有不同,適用于不同的情況。

效能評估模型的主要作用是根據實際需求靈活構建、修改以及配置評估指標體系,并針對所選取的評估指標體系確定數據采集內容和統計計算方法。為實現對系統綜合能力水平準確、科學、權威的評估,必須根據系統特定作戰使命、情報需求等戰術要求,明確關鍵技術指標項和度量機制,針對性地選取評價方法,對多種評價方法進行集成組合或改進完善,動態調整評價方法的有關參數、權重、閾值。

2.3 效能評估機制

效能評估機制是采用實物、半實物或虛擬仿真方式搭一個仿真驗證平臺,用數學方法和工具描述偵察情報裝備系統及其運行環境,并最終實現對效能的全方位評估和度量。目前,仿真支撐平臺使用最廣泛的基于HLA標準的分布式仿真體系結構,利用RTI提供的標準服務實現互連與互操作,從而構成一個集成的仿真平臺;擁有完備的建模、運行、監控、數據處理和評估仿真支持工具和平臺,支持從建模、設計開發、測試、集成聯試、運行、管理、在線與事后評估、回放等建模與仿真的全過程活動。

情報偵察系統的綜合性效能評估指標體系不僅僅是對系統本身性能的描述,而且它與作戰環境、系統布局等都有密切的關系,反映的是系統的動態特性。效能評估工作方式包含實時動態分析和事后統計兩類。實時動態分析是在系統運行中實時采集測試數據,并根據效能評估模型的定義,對相關數據進行整理、加工、分析、計算,產生效能評估結果,以圖、文、報表等多種形式展現這些結果數據,自動生成效能評估報告;事后評估是對多次實時評估的結果進行匯集,然后利用評估指標體系中的各類指標進行解算,設計有多種事后評估的分析模式,從而完成效能全面、客觀、多角度的分析評價。

2.4 評估的可信度

影響評估可信度的因素主要包括系統建模可信度、模擬數據可信度、測試數據可信度、指標參數可信度等,結構體系如圖3所示。其中系統建模中對可信度評測主要是建立系統組成、相互關系、相互影響的模型與真實情況之間的偏差;系統性能評估運行過程中,數據來源多樣,有歷史數據、測試數據、模擬數據等,存在許多內在和外在不確定因素,使得這些數據與真實數據之間存在偏差;由于系統建模、仿真運行及測試等各方面原因的影響,使得對系統各項性能指標參數進行評估的正確性和完備性出現偏差。

圖3 影響效能評估可信度的組成因素示意圖Fig.3 Factors influencing the effectiveness evaluation credibility

為確保系統的可信度滿足要求,必須提高系統建模、仿真運行、測試、性能指標參數的可信度,具體措施包括:

(1)采用科學合理的建模方法建立系統模型;

(2)對模擬過程中產生的數據精度進行分析研究;

(3)通過各種渠道獲得的測試數據精度進行分析研究;

(4)對利用前三者獲得的數據進行效能評估,采用合適的算法,對獲得的指標參數的可信度進行綜合評判,如果結果優于指標,則認為評估有效;否則對系統建模、仿真運行、測試等效能評估過程進行校核、驗證和修正,直至達到技術指標要求。

3 結束語

本文提出的綜合型情報偵察系統的效能評估體系,結合了情報偵察領域的特點,通過構建一個完善、全面、低冗余、高精度的情報偵察指標體系,并針對指標要素建立評估模型,豐富評估機制,最后分析了影響評估可信度的因素,使得效能評估體系更加完善,為正確、客觀評價系統綜合性的動靜態效能提供依據,指導和規范綜合型情報偵察系統的效能評估工作,獲取的評估結果更為科學可信,可有效提高系統的綜合作戰能力。

[1]夏慶軍,張安,張耀中.戰斗機編隊協同作戰效能評估研究[J].系統仿真學報,2010,22(9):2182-2184.XIA Qing-jun,ZHANG An,ZHANG Yao-zhong.Study on Effectiveness Evaluation of Fighter Plane Formation Cooperative Combat[J].Journal of System Simulation,2010,22(9):2182-2184.(in Chinese)

[2]任培,周經倫,羅鵬程,等.數據鏈系統效能評估框架研究[J].火力與指揮控制,2010,35(1):42-45.REN Pei,ZHOU Jing-lun,LUO Peng-cheng,et al.A General Framework for Effectiveness Evaluation of Datalink System[J].Fire Control&Command Control,2010,35(1):42-45.(in Chinese)

[3]張培珍,楊根源,張楊,等.雷達網效能評估方法研究[J].艦船科學技術,2010,32(3):121-124.ZHANG Pei-zhen,YANG Gen-yuan,ZHANG Yang,et al.Research of effectiveness evaluation of radar net[J].Ship Science and Technology,2010,32(3):121-124.(in Chinese)

[4]南建設,繆彩練,唐詩余.聯合戰場信息感知系統指標體系初探[J].中國電子科學研究院學報,2007,2(1):8-13.NAN Jian-she,MIAO Cai-lian,TANG Shi-yu.Discussion of Intelligence Sensing System of Combined Battlefield[J].Journal of China Academy of Electronics and Information Technology,2007,2(1):8-13.(in Chinese)