一種自適應的系統效能評估算法

朱曉波

摘 要：本文提出了基于最小功能指標全局關鍵度值的自適應效能評估算法，構建了基于系統功能和能力影響因素的效能評估指標體系，通過專家打分法獲得最小功能指標的關鍵度，定義了判斷矩陣自下而上的初始化規則，保證了各指標的相對獨立性以及與父節點之間的聯系，減少了專家主觀因素對效能評估結果的影響。根據系統的實際運行情況通過引入系統功能因子和能力因子得出系統各個功能和能力的效能值。仿真結果表明，自適應效能評估算法所得的效能評估結果更客觀、準確。

關鍵詞：關鍵度；自適應效能評估算法；系統功能因子；系統能力因子

管制中心系統效能是指管制人員日常值班時系統能力使用程度。為保障我國快速增長的空中飛行活動安全、有序、高效的運行，針對管制中心系統中存在的設施不匹配、能力不均衡等問題，迫切需要開展空管系統的運行效能研究。美國聯邦航空局FAA（Federal Aviation Administration）和歐洲空中交通管理系統效能評估委員會PRC（Performance Review Commission）在上世紀90年代中期就已經開展了對國家空域系統的效能評估，并各自確立了一套空中交通管理系統效能評估指標和度量方法。

1 系統效能評估算法

目前，對系統效能的評估方法主要有人工神經網絡法、層次分析法、專家調查法、ADC法、模糊評價法等。參考文獻[4]對這些效能評估方法進行了詳細的說明，將其優點、缺點以及在應用中的關鍵點進行了詳細的闡述和比較分析，并指出這些效能評估方法在各自適用的情況下都能很好地評估系統效能。其中，層次分析法是一種定性和定量相結合的系統化、層次化的分析方法；其優點是計算相對簡便，定性和定量的結合可以解決傳統方法不能解決的問題。

1.1 自適應效能評估算法

針對單獨運用層次分析法評估系統效能的不足，本文將綜合運用層次分析法和專家調查法評估管制中心系統效能，提出了基于最小功能指標關鍵度值的自適應效能評估算法。通過定義最小功能指標（葉子節點）相對于整個系統的關鍵度，并根據全局關鍵度值自下而上地初始化各判斷矩陣，保證在矩陣建立之初就保存了指標之間橫向獨立性和縱向父子聯系，在評估過程中再根據系統的實際運行情況調整矩陣值，減少評估過程中專家的參與，能有效地提高效能評估值的準確性。

具體的實現包括：分析效能評估指標體系中各因素對系統效能的影響程度，定義最小功能指標全局關鍵度等級，從而保證各個指標之間的獨立性；即不會出現相同的兩個指標在不同的矩陣中重要程度不一樣的問題。對于以最小功能指標組成的矩陣可以直接將指標的關鍵度等級之比作為判斷矩陣的初始值，并檢查該判斷矩陣的一致性是否滿足要求；然后自下而上智能地初始化每一層次的判斷矩陣。

1.2 自適應效能評估算法的步驟

空中交通管制中心系統能力，是指在系統提供的信息和功能的支持下，所能完成的最大任務。按照管制業務劃分可分為監視能力、指揮引導能力、協調通報能力、識別和分析能力四種，即將四種能力指標作為第二層。

然后，再把這四種能力進一步劃分成為位置信息顯示能力、顯示間隔能力、禁區限制區和危險區使用信息顯示能力、飛行一致性監視能力、協調和移交能力、與飛行員通信能力、起飛和降落管理、飛行計劃收集能力、飛行計劃發布能力、飛行計劃調配能力、飛行動態收集和發布能力、氣象信息收集能力、信息查證能力、記錄能力、整理和統計能力、重演能力等17個能力（第三層能力指標）。

第三層能力指標分別由47個最小功能指標動態組合而成（第四層為功能指標）。因此，管制中心系統效能評估指標體系綜合考慮了系統的功能和運行能力。

2 算例分析

在求得權重后分析這些最小功能是屬于哪一個系統功能的，找出與之對應的系統功能比例因子與該指標的權重相乘，然后再次進行線性加權得到“位置信息顯示能力”的線性加權結果值。

對于非最小功能指標構成的判斷矩陣，可以用關鍵度等級為一級的指標個數占分指標總數的比值來初始化矩陣。如在“位置信息顯示能力”指標中的=3/11，“顯示間隔能力指標中=4/9，“禁區、限制區和危險區使用信息顯示能力”指標中的=2/3，“飛行一致性監視能力”指標中的=2/13，“顯示航行資料信息能力”指標中的=0。為0則說明該指標相對于其他指標來說是次要的，但在初始化判斷矩陣的時候采用比值形式，而0不能出現在分母的位置，所以需要給該值進行調整，原則是比其余的值都小。

3 結束語

基于最小功能指標全局關鍵度的自適應效能評估算法結合了層次分析法和專家調查法的優點，自下而上智能地初始化各層判斷矩陣，通過減少專家參與的次數有效地減小失誤或錯誤的概率，使得評估結果更客觀準確。

綜合考慮管制中心系統的實際運行情況引入系統功能因子和系統能力因子，通過建立映射函數，并根據系統的實際運行情況輸入值，反映系統功能指標和能力指標的效能，并逐層進行線性加權求和，求出的系統效能值更能反映管制中心系統的實際運行狀況。

【基金項目：民航局創新引導基金項目（MHRD20130213）。】

參考文獻

[1]白松浩，馬錦永，呂善偉.基于神經網絡對管制中心系統的效能評估[J].電訊技術，2004，

44（6）：125-128.

[2]白松浩.系統效能的概念框架及度量[J].系統仿真學報，2010，22（9）：2177-2181.

[3]白松浩，蘭洪亮，鄭娜，夏正洪，周臣.基于貢獻度模型方法對空中交通管制中心系統的效能評估[J].航空學

報，2011，32（3）：438-447.

[4]胡玉農，夏正洪，王俊峰.復雜電子信息系統效能評估方法綜述[J].計算機應用研究，2009.26（3）：819-822.