戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能評估方法研究?

康安康

（91404部隊 秦皇島 066000）

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能評估方法研究?

康安康

（91404部隊 秦皇島 066000）

論文針對戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代作戰(zhàn)中使命和特點，根據(jù)衡量通信系統(tǒng)性能的基本原則，構(gòu)建了評估數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)性能的基本指標體系，提出了運用灰關(guān)聯(lián)評估法進行戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能評估的方法，并通過實例分析驗證了評估方法的可行性。

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈；指標體系；灰關(guān)聯(lián)算法

1 引言

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈是一種以格式化信息的傳輸、處理為主要手段，將遍布戰(zhàn)場不同位置的感知系統(tǒng)、指揮自動化系統(tǒng)、火力打擊系統(tǒng)和信息攻擊武器系統(tǒng)等作戰(zhàn)要素聯(lián)為一個有機整體的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它對提高聯(lián)合作戰(zhàn)指揮能力、發(fā)揮武器平臺效能具有重要作用，但日趨復雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境及戰(zhàn)時敵方通信干擾都會影響數(shù)據(jù)鏈的正常工作，制約了部隊基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)效能的發(fā)揮［1～4］。因此對其性能進行評估意義重大。性能評估是貫穿戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈整個壽命周期的工作，在系統(tǒng)發(fā)展的各個階段都可以對戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的建設(shè)與應用提供決策依據(jù)。

2 評估戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能的基本原則

“實時、準確、穩(wěn)定”是通信系統(tǒng)的主要衡量原則［5］，戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的基本任務(wù)是在戰(zhàn)場環(huán)境下完成信息的傳輸任務(wù)，及時準確地把目標信息、戰(zhàn)場態(tài)勢、作戰(zhàn)命令和文電信息等傳送到各作戰(zhàn)平臺，保證各個參戰(zhàn)單元能夠及時準確獲取相關(guān)信息。因此評價其作戰(zhàn)性能可以依據(jù)衡量通信系統(tǒng)性能的主要原則。

表1 評價戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)性能的基本原則

3 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)性能評估指標體系構(gòu)建

3.1 實時性指標

數(shù)據(jù)信息的實時性以滿足不同信息類型所規(guī)定的時效性為基準。數(shù)據(jù)鏈信息類型包括指控、海空情、武器協(xié)同、綜合氣象和超視距目指信息等，根據(jù)作戰(zhàn)需求，不同信息類型時效要求不同。根據(jù)數(shù)據(jù)鏈工作原理，信息傳輸速率和傳輸頻帶、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和路由選擇、信息內(nèi)容和表達效率、通信協(xié)議兼容性和裝備技術(shù)、操作手技能均可對其實時性效能帶來影響。

我們選擇信息傳輸時延、信息最大傳輸速率、信息刷新速率等對時效性影響較大的因素作為衡量數(shù)據(jù)鏈信息實時性的指標。

信息傳輸時延指數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)收端平臺獲得戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)信息時間與發(fā)端平臺發(fā)出信息的時差。該時延不影響作戰(zhàn)行動與作戰(zhàn)效果，即認為數(shù)據(jù)鏈實時性滿足作戰(zhàn)需求［6～7］。信息傳輸時延（T延）主要由發(fā)送平臺指控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)間的信息交換時延（T發(fā)），數(shù)據(jù)的無線信道傳輸時間（T傳），收端平臺通信系統(tǒng)與指控平臺的信息交換時延（T收），戰(zhàn)位職手人機交互時延（T人）和人為延誤時延（T誤）構(gòu)成。假設(shè)某類型信息的時效要求為T時效，系統(tǒng)內(nèi)某平臺發(fā)送信息時刻為T0，接收平臺收到信息時刻為T1，那么目標信息實際傳輸時間為T實際=T1-T0。而T實際=T發(fā)+T傳+T收+T人+T誤，如果T實際≤ T時效，則該信息傳輸?shù)膶崟r性合格。

信息最大傳輸速率指數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的單位時間最大傳輸信息量，它反應了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)最大吞吐量。

信息刷新速率指接收平臺顯示屏顯示信息的平均更新時間，它取決于信息的發(fā)送速率和接收平臺的信息處理速度。

3.2 穩(wěn)定性指標

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性是以數(shù)據(jù)信息傳輸與交換的順暢、不間斷為基準。它是指揮員連續(xù)掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，進而制定作戰(zhàn)指揮方案、下定指揮決策、采取正確行動的重要依據(jù)。數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)穩(wěn)定性效能影響因素包括：無線信道干擾情況，通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)工作制式選擇，收發(fā)相對位置，裝備性能與抗干擾能力等［8］。

根據(jù)穩(wěn)定性主要影響因素和具體含義，我們選擇數(shù)據(jù)鏈有效工作時間占比，即數(shù)據(jù)信息傳輸與交換順暢時的工作時間與總耗費時間之比來衡量，數(shù)據(jù)信息傳輸與交換花費的總時間包括信息傳輸暢通時間和信息傳輸中斷時間。即有：

式中：Pt為數(shù)據(jù)鏈有效工作時間占比；Tw為數(shù)據(jù)鏈信息系統(tǒng)工作的總時間；Td為系統(tǒng)中斷時間。

3.3 準確性指標

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的準確性是以滿足系統(tǒng)可用、有效為基準，可采用誤碼率、誤信息率、丟包率來度量。誤碼率是指數(shù)據(jù)信息碼元在傳輸過程中被傳錯的概率；誤信息率指按信息點統(tǒng)計出的信息被傳錯概率，它需要根據(jù)指控不同消息類型的打包格式，對報文進行解析和比對；丟包率是指數(shù)據(jù)包的丟失概率（數(shù)據(jù)鏈是按照一定的協(xié)議按包傳送信息數(shù)據(jù)的）。

誤碼率：

Ne為單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)鏈信息系統(tǒng)接收的錯誤碼元數(shù)；Nt為單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)鏈信息；

誤信息率：

Ie為單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)鏈信息系統(tǒng)接收所有信息的錯誤信息點數(shù)；It為單位時間內(nèi)發(fā)送平臺發(fā)送的總信息點數(shù)；

丟包率：

Bt為單位時間內(nèi)發(fā)送平臺發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)；Be為單位時間內(nèi)接收平臺收到的數(shù)據(jù)包數(shù)；

信道條件越好，通信協(xié)議與報文格式越合理，系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合、容錯、糾錯能力越強，信息的準確性就越高。數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)準確性影響因素主要包括原始數(shù)據(jù)誤差、信道干擾、信息速率、報文格式誤差、裝備糾錯與融合能力和人為操作失誤等。

4 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能評估方法及實例

4.1 灰關(guān)聯(lián)評估法算法介紹

灰關(guān)聯(lián)分析法是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度，作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法［9～10］。其具體算法如下：

1）將指標序列xi中的半量化因素進行白化和歸一化，比如“最佳、一般、差”可處理成數(shù)值“1、0.5、0”；

2）構(gòu)造最佳序列xo，它是指標序列中的各個最優(yōu)元素構(gòu)成的理想化序列，在構(gòu)造序列過程中，以相對優(yōu)化原則為依據(jù)；

3）求差序列，即各指標序列與最優(yōu)序列的絕對差序列?i()k；

4）求最大差與最小差，即求得差序列中的最大值M和最小值m；

7）優(yōu)勢比較及結(jié)論，與參考序列關(guān)聯(lián)度最大的序列對應的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能最好。

4.2 灰關(guān)聯(lián)法在數(shù)據(jù)鏈綜合性能評價中的應用

實時、準確、穩(wěn)定是對戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的全面要求，它們密切相關(guān)、相互聯(lián)系、相互影響，甚至相互矛盾。目前關(guān)于綜合性能評估主要使用的方法有層次分析法［11］、灰關(guān)聯(lián)評估法［12～14］和模糊綜合評估法［15］等。本文將灰關(guān)聯(lián)評估法運用到對戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合性能評估，達到不需要大量的樣本數(shù)據(jù)，不同評估對象之間具有很好的可比性。

下面以幾型不同戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的模擬試驗數(shù)據(jù)為例，運用灰關(guān)聯(lián)評估法進行綜合性能評估，下表列出了白化和歸一化后的評估對象指標矩陣，數(shù)值不代表實測參數(shù)，僅代表相對性能，數(shù)值越大，代表性能越好。

表2 幾型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈指標矩陣

最佳序列由所有序列中的最優(yōu)元素構(gòu)成，根據(jù)相對優(yōu)化原則，有

求幾型數(shù)據(jù)鏈指標序列相對最優(yōu)序列的差序列：

求最大差與最小差

求關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果如表3所示。

表3 各指標序列對于最優(yōu)序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)

計算幾型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈指標序列對于最優(yōu)序列的關(guān)聯(lián)度

進行優(yōu)勢比較，由計算結(jié)果可見YO1＞YO4＞YO3＞YO2，根據(jù)給出的指標序列及關(guān)聯(lián)度計算表明，戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈1的綜合性能最優(yōu)，戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈4次之，戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈3居三，戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈2最差。

5 結(jié)語

本文依據(jù)衡量通信系統(tǒng)的基本原則“實時性、準確性和穩(wěn)定性”構(gòu)建了評估戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的指標體系，同時將灰關(guān)聯(lián)評估法應用到戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的綜合性能評價中，通過實例計算，給出了幾型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的綜合性能比較結(jié)果，該方法可廣泛應用于裝備性能評估或部隊訓練成績評定中。

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Comprehensive Performance Evaluation Methods of Tactical Data Link

KANG Ankang
（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao 066000）

Considering the mission and characteristic of tactical data link in modern war，this paper presents a basic index sys?tem of data link according to the basic principles of communication system performance，then it puts forward a comprehensive perfor?mance evaluation methods of tactical data link based on grey relational analysis，and verifies the practicability of the evaluation method through the example analysis.

tactical data link，index system，grey relational analysis

Class Number E911

E911

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.12.023

2017年6月12日，

2017年7月23日

康安康，男，碩士研究生，工程師，研究方向：通信與信息系統(tǒng)。