一种自适应的系统效能评估算法

朱晓波

摘 要：本文提出了基于最小功能指标全局关键度值的自适应效能评估算法，构建了基于系统功能和能力影响因素的效能评估指标体系，通过专家打分法获得最小功能指标的关键度，定义了判断矩阵自下而上的初始化规则，保证了各指标的相对独立性以及与父节点之间的联系，减少了专家主观因素对效能评估结果的影响。根据系统的实际运行情况通过引入系统功能因子和能力因子得出系统各个功能和能力的效能值。仿真结果表明，自适应效能评估算法所得的效能评估结果更客观、准确。

关键词：关键度；自适应效能评估算法；系统功能因子；系统能力因子

管制中心系统效能是指管制人员日常值班时系统能力使用程度。为保障我国快速增长的空中飞行活动安全、有序、高效的运行，针对管制中心系统中存在的设施不匹配、能力不均衡等问题，迫切需要开展空管系统的运行效能研究。美国联邦航空局FAA（Federal Aviation Administration）和欧洲空中交通管理系统效能评估委员会PRC（Performance Review Commission）在上世紀90年代中期就已经开展了对国家空域系统的效能评估，并各自确立了一套空中交通管理系统效能评估指标和度量方法。

1 系统效能评估算法

目前，对系统效能的评估方法主要有人工神经网络法、层次分析法、专家调查法、ADC法、模糊评价法等。参考文献[4]对这些效能评估方法进行了详细的说明，将其优点、缺点以及在应用中的关键点进行了详细的阐述和比较分析，并指出这些效能评估方法在各自适用的情况下都能很好地评估系统效能。其中，层次分析法是一种定性和定量相结合的系统化、层次化的分析方法；其优点是计算相对简便，定性和定量的结合可以解决传统方法不能解决的问题。

1.1 自适应效能评估算法

针对单独运用层次分析法评估系统效能的不足，本文将综合运用层次分析法和专家调查法评估管制中心系统效能，提出了基于最小功能指标关键度值的自适应效能评估算法。通过定义最小功能指标（叶子节点）相对于整个系统的关键度，并根据全局关键度值自下而上地初始化各判断矩阵，保证在矩阵建立之初就保存了指标之间横向独立性和纵向父子联系，在评估过程中再根据系统的实际运行情况调整矩阵值，减少评估过程中专家的参与，能有效地提高效能评估值的准确性。

具体的实现包括：分析效能评估指标体系中各因素对系统效能的影响程度，定义最小功能指标全局关键度等级，从而保证各个指标之间的独立性；即不会出现相同的两个指标在不同的矩阵中重要程度不一样的问题。对于以最小功能指标组成的矩阵可以直接将指标的关键度等级之比作为判断矩阵的初始值，并检查该判断矩阵的一致性是否满足要求；然后自下而上智能地初始化每一层次的判断矩阵。

1.2 自适应效能评估算法的步骤

空中交通管制中心系统能力，是指在系统提供的信息和功能的支持下，所能完成的最大任务。按照管制业务划分可分为监视能力、指挥引导能力、协调通报能力、识别和分析能力四种，即将四种能力指标作为第二层。

然后，再把这四种能力进一步划分成为位置信息显示能力、显示间隔能力、禁区限制区和危险区使用信息显示能力、飞行一致性监视能力、协调和移交能力、与飞行员通信能力、起飞和降落管理、飞行计划收集能力、飞行计划发布能力、飞行计划调配能力、飞行动态收集和发布能力、气象信息收集能力、信息查证能力、记录能力、整理和统计能力、重演能力等17个能力（第三层能力指标）。

第三层能力指标分别由47个最小功能指标动态组合而成（第四层为功能指标）。因此，管制中心系统效能评估指标体系综合考虑了系统的功能和运行能力。

2 算例分析

在求得权重后分析这些最小功能是属于哪一个系统功能的，找出与之对应的系统功能比例因子与该指标的权重相乘，然后再次进行线性加权得到“位置信息显示能力”的线性加权结果值。

对于非最小功能指标构成的判断矩阵，可以用关键度等级为一级的指标个数占分指标总数的比值来初始化矩阵。如在“位置信息显示能力”指标中的=3/11，“显示间隔能力指标中=4/9，“禁区、限制区和危险区使用信息显示能力”指标中的=2/3，“飞行一致性监视能力”指标中的=2/13，“显示航行资料信息能力”指标中的=0。为0则说明该指标相对于其他指标来说是次要的，但在初始化判断矩阵的时候采用比值形式，而0不能出现在分母的位置，所以需要给该值进行调整，原则是比其余的值都小。

3 结束语

基于最小功能指标全局关键度的自适应效能评估算法结合了层次分析法和专家调查法的优点，自下而上智能地初始化各层判断矩阵，通过减少专家参与的次数有效地减小失误或错误的概率，使得评估结果更客观准确。

综合考虑管制中心系统的实际运行情况引入系统功能因子和系统能力因子，通过建立映射函数，并根据系统的实际运行情况输入值，反映系统功能指标和能力指标的效能，并逐层进行线性加权求和，求出的系统效能值更能反映管制中心系统的实际运行状况。

【基金项目：民航局创新引导基金项目（MHRD20130213）。】

参考文献

[1]白松浩，马锦永，吕善伟.基于神经网络对管制中心系统的效能评估[J].电讯技术，2004，

44（6）：125-128.

[2]白松浩.系统效能的概念框架及度量[J].系统仿真学报，2010，22（9）：2177-2181.

[3]白松浩，兰洪亮，郑娜，夏正洪，周臣.基于贡献度模型方法对空中交通管制中心系统的效能评估[J].航空学

报，2011，32（3）：438-447.

[4]胡玉农，夏正洪，王俊峰.复杂电子信息系统效能评估方法综述[J].计算机应用研究，2009.26（3）：819-822.