综合型情报侦察系统的效能评估体系

缪彩练,苏智慧,郭 娜

(中国西南电子技术研究所,成都610036)

1 引 言

纵观传统的情报侦察装备,典型的技术指标是可量化、可度化的技术参数,能较为直观地进行设备测试和验收。而随着电子技术的发展,应用和任务的多元化和复杂化程度加深,国内外形势日益复杂,情报侦察形成了海、陆、空、天、网、水下等侦察手段在内的全方位、多层次、立体化的情报、监视与侦察体系。采用单一的效能评估方法,不能评价复杂大系统的综合集成效能,且算法单一,可靠性和可信度较低。目前已有的效能评价体系主要针对某一特定对象:文献[1]针对红蓝编队的作战效能进行了分析,文献[2]对数据链系统效能评估框架进行了探索,文献[3]主要针对雷达网的效能评价方面进行了研究。从以上文献可以看出,目前的效能评估方法或评估体系主要用于作战或指控系统,评价体系应用于特定的领域和对象,没有一个完善的情报侦察系统的效能评估体系。因此,本文在已有评价体系和评估方法研究的基础上,结合综合型情报侦察系统的特点,建立了一个完善、全面、低冗余、高精度的情报侦察效能评价体系。

2 效能评估

情报侦察系统效能评估技术是指对情报侦察系统作战能力的综合度量,主要工作步骤包括构建效能评估指标体系、对评估模型进行建模、制定效能评估机制以及对评估的可信度打分,如图1所示。

图1 效能评估技术的组成框图Fig.1 Block diagram of effectiveness evaluation

2.1 效能评估指标体系

效能评估指标体系是指综合性情报侦察系统所具备的情报获取能力,是系统执行不间断、最优化地搜集、处理、传送和利用各种有效信息的度量,它不仅局限于情报侦察,而将是集情报侦察、指挥控制、通信传输、信息处理等各种能力的综合描述体现[4]。

目前,学术界公认的效能评估度量主要包括尺度参数(Demensional Parameter,DP)、性能度量(Measure of Performance,MOP)、效能度量(Measure of Effectiveness,MOE)和作战效能度量(Measure of Force Effectiveness,MOFE)4个方面。其中,MOP体现了对应DP参数或子系统组合后综合性能度量,MOE则依赖于MOP与作战任务,体现了系统自身因素以及与作战对象因素结合后所具有能力的度量。而MOFE取决于MOE与其它更广范围内的其它因素,包括环境等。

建立的情报侦察系统效能评估指标体系,需要根据系统的典型作战样式,由综合能力、指挥控制能力、通信传输能力、情报侦察能力四方面形成一套完备、科学、可度量综合性的效能评估指标体系用于评估大系统整体的性能。效能评估指标体系框架如图2所示。

图2 情报侦察系统效能评估指标体系框架Fig.2 Block diagram of effectiveness evaluation architecture for intelligence reconnaissance

其中,综合能力是通用性指标,由系统安全保密性能、系统电磁兼容性能、系统可靠性能、系统生存性能、系统机动性能五方面来描述。

指挥控制能力是在情报侦察和通信传输能力的支持下,正确决策、快速生成综合作战计划,迅速命令和调配系统内的侦察资源,实施作战计划,并对业务成绩进行评估的能力。

通信传输能力是系统进行信息交互所需的通信保障能力,主要是对通信网络的作用范围、网络容量、时延等网络性能量化指标。

情报侦察能力由前端侦察传感器的情报获取能力及后端情报处理中心的情报处理能力、系统情报汇集及分发能力三部分描述。而情报获取能力又可由目标覆盖性能、参数测量性能、情报获取时延来描述,如再向下分解,则由各种情报手段的侦察性能(DP)作为基础侦察要素来支撑。

整个指标体系从上而下按层次化结构建立,体系总体上分为4个层次,即MOFE、MOE以及底层MOP和DP,每一个层次的性能由下一层组成要素来支撑,但每一个上层要素的效能不是由构成该要素的下一层要素效能的简单总和,需要进行综合分析。另外,底层的DP及MOP主要由系统自身的属性决定。而MOFE和MOE与系统特定作战具体情况密切关联,特别是情报处理能力中情报产品生成能力及作战决策支撑能力,需要经过一段时间的验证和事后比对才能最终给出系统情报处理的能力报告。

2.2 效能评估模型

评估模型建模是在效能评估评价体系的基础上,设计评估模型和实现算法,实现评价体系的建模,确定评价体系的组成模块,定义评估算法流程、模型之间的逻辑关系及数据交互关系。模型管理提供评估模型编辑运行测试、模型注册入库存储、模型加入仿真运行的控制管理工作。

效能评估指标模型建模主要完成对评估指标体系各项参数的解算,具体内容包括:

(1)根据指标体系中各指标项的定义,指定各指标项的建模元素,采用数学表达式(组)进行表示;

(2)确定模型的输入输出项以及影响因素项,确定模型之间的相互关系;

(3)根据各输入输出项、影响项在仿真运行中的生成步骤,明确仿真运行过程中数据采集的流程;

(4)采用可视化设计工具,将模型进行代码转换,并写入模型库。

目前,实现效能评估方法主要包括层次分析法、A.D.C法、SEA法、影响图方法、Lanchester方程、CAPE方法、仿真模拟法。每个方法各有不同,适用于不同的情况。

效能评估模型的主要作用是根据实际需求灵活构建、修改以及配置评估指标体系,并针对所选取的评估指标体系确定数据采集内容和统计计算方法。为实现对系统综合能力水平准确、科学、权威的评估,必须根据系统特定作战使命、情报需求等战术要求,明确关键技术指标项和度量机制,针对性地选取评价方法,对多种评价方法进行集成组合或改进完善,动态调整评价方法的有关参数、权重、阈值。

2.3 效能评估机制

效能评估机制是采用实物、半实物或虚拟仿真方式搭一个仿真验证平台,用数学方法和工具描述侦察情报装备系统及其运行环境,并最终实现对效能的全方位评估和度量。目前,仿真支撑平台使用最广泛的基于HLA标准的分布式仿真体系结构,利用RTI提供的标准服务实现互连与互操作,从而构成一个集成的仿真平台;拥有完备的建模、运行、监控、数据处理和评估仿真支持工具和平台,支持从建模、设计开发、测试、集成联试、运行、管理、在线与事后评估、回放等建模与仿真的全过程活动。

情报侦察系统的综合性效能评估指标体系不仅仅是对系统本身性能的描述,而且它与作战环境、系统布局等都有密切的关系,反映的是系统的动态特性。效能评估工作方式包含实时动态分析和事后统计两类。实时动态分析是在系统运行中实时采集测试数据,并根据效能评估模型的定义,对相关数据进行整理、加工、分析、计算,产生效能评估结果,以图、文、报表等多种形式展现这些结果数据,自动生成效能评估报告;事后评估是对多次实时评估的结果进行汇集,然后利用评估指标体系中的各类指标进行解算,设计有多种事后评估的分析模式,从而完成效能全面、客观、多角度的分析评价。

2.4 评估的可信度

影响评估可信度的因素主要包括系统建模可信度、模拟数据可信度、测试数据可信度、指标参数可信度等,结构体系如图3所示。其中系统建模中对可信度评测主要是建立系统组成、相互关系、相互影响的模型与真实情况之间的偏差;系统性能评估运行过程中,数据来源多样,有历史数据、测试数据、模拟数据等,存在许多内在和外在不确定因素,使得这些数据与真实数据之间存在偏差;由于系统建模、仿真运行及测试等各方面原因的影响,使得对系统各项性能指标参数进行评估的正确性和完备性出现偏差。

图3 影响效能评估可信度的组成因素示意图Fig.3 Factors influencing the effectiveness evaluation credibility

为确保系统的可信度满足要求,必须提高系统建模、仿真运行、测试、性能指标参数的可信度,具体措施包括:

(1)采用科学合理的建模方法建立系统模型;

(2)对模拟过程中产生的数据精度进行分析研究;

(3)通过各种渠道获得的测试数据精度进行分析研究;

(4)对利用前三者获得的数据进行效能评估,采用合适的算法,对获得的指标参数的可信度进行综合评判,如果结果优于指标,则认为评估有效;否则对系统建模、仿真运行、测试等效能评估过程进行校核、验证和修正,直至达到技术指标要求。

3 结束语

本文提出的综合型情报侦察系统的效能评估体系,结合了情报侦察领域的特点,通过构建一个完善、全面、低冗余、高精度的情报侦察指标体系,并针对指标要素建立评估模型,丰富评估机制,最后分析了影响评估可信度的因素,使得效能评估体系更加完善,为正确、客观评价系统综合性的动静态效能提供依据,指导和规范综合型情报侦察系统的效能评估工作,获取的评估结果更为科学可信,可有效提高系统的综合作战能力。

[1]夏庆军,张安,张耀中.战斗机编队协同作战效能评估研究[J].系统仿真学报,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,周经伦,罗鹏程,等.数据链系统效能评估框架研究[J].火力与指挥控制,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]张培珍,杨根源,张杨,等.雷达网效能评估方法研究[J].舰船科学技术,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]南建设,缪彩练,唐诗余.联合战场信息感知系统指标体系初探[J].中国电子科学研究院学报,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)