試驗靶場無線通信系統綜合效能評估方法

王祖良+黃文準+鄧海生+鄭林華

摘 要： 針對試驗靶場中常用無線通信系統綜合性能評估方法進行研究，在對靶場無線通信特點進行分析的基礎上，提出一種綜合效能評估方法，建立指標評估體系模型，提出指標權重的確定算法。最后，利用該方法對某靶場兩種典型無線通信系統，即一點對多點微波通信系統和Mesh無線接入系統進行綜合對比評估分析，對所建模型進行驗證。研究成果可應用于對現有無線通信系統進行綜合效能評估，同時還可用于新建設備的論證和需求分析中，提供量化、科學的裝備論證決策。

關鍵詞： 試驗靶場； 通信系統； 評估模型； 指標體系

中圖分類號： TN925+.91?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）01?0001?05

Abstract： The comprehensive performance evaluation method of the wireless communication system commonly used in shooting range for weapon test is studied. On the basis of analyzing the wireless communication characteristics of the shooting range， a comprehensive effectiveness evaluation method is put forward， the indicator evaluation system model is established， and its indicator weight determination algorithm is proposed. The method is used for the comprehensive contrast evaluation analysis of two typical shooting range wireless communication systems （point?to?multipoint microwave communication system and Mesh wireless access system）. The established model was verified with the method. The research results can be used to perform the comprehensive effectiveness evaluation for the available wireless communication system， and provide the quantitative and scientific equipment argument decision?making for the new construction equipment argument and demand analysis.

Keywords： test shooting range； communication system； evaluation model； indicator system

近年來試驗靶場通信不斷發展完善，形成了多手段綜合通信保障格局，尤其是無線通信在其中發揮了重要的作用。但各通信系統的效能究竟如何，長期以來并沒有一個有效的評估手段，所以有必要針對常規靶場特點研究提出通信系統綜合效能評估方法，建立合理的評估指標體系。綜合效能評估近年來受到了廣泛的關注[1?10]，并取得了豐碩的理論成果和評估方法。由于無線通信與有線通信技術指標和應用范圍均有著明顯的差別，難以建立統一的評估模型，本文僅研究無線通信效能評估方法。所謂系統效能指的是在一定環境和條件下，系統完成給定作戰（試驗）任務的程度[1?2]。通信系統的總體效能是各項指標協調、有序共同作用的結果，只有指標集合，即指標體系才能衡量并反映應用目標的全部。綜合效能評估一般采用層次分析法、模糊綜合評判法、模擬仿真法等多種方法[4?5，11]。本文采用層次分析（AHP）法和模糊理論相結合建立無線通信系統綜合效能評估模型，在特定試驗環境中建立一套客觀有效的評估方法。

1 評估流程與方法

綜合效能評估流程如圖1所示，圖1（a）為一般性評估流程，圖1（b）為引入層次分析法（AHP）和模糊理論相結合的常規靶場無線通信系統效能評估流程。

圖1（b）中采用AHP分析方法確定評估指標權重，該方法首先把復雜問題分解成各個組成要素，并將這些要素按支配關系進行分組以形成有序的遞階層次結構；然后通過兩兩比對判斷的方式確定每一層次中各要素的相對重要性程度；最后在遞階層次結構內進行合成，得到決策因素相對于目標層重要性程度的總排序。

2 評估模型與算法

2.1 評估指標體系模型

2.1.1 評估指標選取原則

指標體系應是對評估對象本質特征、結構及其構成要素的客觀描述，應為評估活動的目的服務。常規試驗無線通信系統綜合效能評估指標的選取應根據試驗任務的特點及無線通信技術的指標特點進行具體分析，根據不同決策問題，選擇適當的評估指標。一個恰當的評估指標應符合以下要求：針對研究的特定問題，表示完成相應試驗任務的真實目的；對無線通信系統性能參數或設計變量有極強的關聯性，可以依據評估指標確定或優化系統的性能或設計要求；具有明顯的物理意義，可利用現有的或新建的模型求解，并力求簡單、便于計算；可用實驗或仿真方法加以評估。為了保證評估指標適合于常規試驗靶無線通信系統效能的評估，在選取時必須遵循針對性、可測性、完備性、客觀性、有效性、重要性、獨立性等原則，保證指標應盡可能的相互獨立，不要交叉冗余。

2.1.2 試驗通信保障需求分析

常規武器試驗對通信保障要求具有以下特點：

（1） 靶場一般呈狹長地形，主靶道縱深覆蓋遠，比如某常規靶場要求達到60 km以上，而寬度要求一般不超過10 km。雖然場區無山峰、高層建筑物遮擋，但具有低凹地區，并且這些低凹地區在有的試驗中必須要實現無線通信覆蓋。

（2） 試驗進點時間短、試驗周期長短不一、參試點位數量變化大、傳輸業務要求多樣化等特點，所以通信系統進場布站開設時間、試驗結束撤收時間、試驗任務交替切換時間等都對其綜合效能的發揮起著重要影響。

（3） 通信業務要求具有話音、視頻圖像及數據綜合傳輸能力。

（4） 部分節點需要具備動中通能力，以滿足清場等勤務通信需要。

（5） 根據某些特殊試驗任務需求，常常需要到遠離靶場的外場進行試驗，外場試驗具有短時性、臨時性特點，無法架設有線通信網絡和依賴基礎設施的無線網絡，這就要求無線通信網絡具有不依賴中心基礎設施的自組織特點，并且根據任務的不同，網絡容量需具備良好的可擴展性。

2.1.3 評估指標體系模型

根據以上分析，采用層次結構對通信需求總目標逐級分解，對每個性能指標進行細化，建立一套能夠綜合反映試驗靶場無線通信系統整體效能的指標體系。在詳細調研論證的基礎上，根據常規武器試驗對無線通信的保障要求，將指標分為靶場適應性指標和技術性能指標兩大類。靶場適應性指標反映被評估對象系統對常規靶場試驗任務需求的吻合度，該類指標為專用性指標，任何通信系統的建設，其目的都是為試驗服務的，不能滿足該類指標則再先進再優越的系統其效能也無法發揮；技術性能指標則反映被評估對象本身技術的先進性和成熟度，該類指標為通用性指標。每一類指標包含六個因素集，共12個因素集，每一因素集由重要程度不等數量不等的模糊子集構成。指標體系模型如圖2所示。

2.2 指標權重確定算法

指標權重是比較評價指標相對重要性的定量表示，通過構造兩兩比較判斷矩陣計算，即以上層元素作為準則將下一層支配元素兩兩比較，比較使用1～9標度法對其相對重要程度賦予一定數值而構造。

標度定義如表1所示。

2.3 模糊綜合評判

第一步：對指標集作劃分，即式中即中含有個指標，并且滿足。

第二步：初級評估，對每個的個指標按初始模型做綜合評估。設的指標重要程度模糊子集為應滿足的個評價指標總的評價矩陣為于是得到式中為的單指標評估值。將系統使用的效能定為五個等級，即優、良、中、一般、差，對應評判等級集合為：由專家（或使用人員）組成的評價對系統使用效能的各項評判指標在不同等級的重視程度，得到一個模糊矩陣：

第三步：模糊綜合評估，總的綜合評判結果為按照最大隸屬度原則，其中最大隸屬度對應的評判等級作為最終評判結果。

3 實例評估分析

利用以上建立的指標體系模型和評估算法，對目前靶場典型通信系統一點對多點的微波系統和Mesh無線接入系統進行綜合評估。為了使評估結論更適合常規靶場實際，本文將指標評估人員劃分為兩組，一組評估靶場適應性指標，由包括試驗項目主持人、崗位操作人員在內的10位人員組成；另一組評估技術性能指標，由包括通信主管領導、通信參謀以及通信工程師在內的10位人員組成。

3.1 權重計算

按照最大隸屬度原則，Mesh無線接入系統效能綜合評估值為0.411 7，對應的評判等級為“優”作為最終評判結果。利用同樣方法對現有一點到多點的微波系統進行評估，最終評估結果為“良”。

4 結 語

本文針對試驗靶場實際建立了無線通信系統綜合效能評估體系模型，提出指標獲取方法及指標重要性權值的確定算法。并利用所提方法對一點對多點的微波通信系統和Mesh無線接入系統進行對比評估分析，得出客觀的評估結論。本文研究成果可應用于對現有無線通信系統進行綜合效能評估，也可用于新建設備的論證和需求分析中，用于提供量化的科學的裝備論證決策。下一步將對靶場有線通信系統綜合效能評估方法進行研究，提出緊貼靶場實際的評估模型和算法，以形成一套完整的試驗靶場通信系統綜合效能評估方法。

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