李有才，黃 強，習(xí)守成

（1.海軍兵種指揮學(xué)院，廣州 510430；2.海軍91715部隊，廣州 510438）

0 引 言

基于系統(tǒng)效能分析（SEA）方法的艦船數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)效能評估過程就是將系統(tǒng)中的參量指標(biāo)或性能指標(biāo)融入戰(zhàn)斗動態(tài)方程中，通過把系統(tǒng)能力和使命要求在同一公共屬性空間進(jìn)行比較，得到有效性評定的若干參量，通過組合這些參量，根據(jù)系統(tǒng)與使命的匹配程度就可獲知系統(tǒng)完成預(yù)定任務(wù)的可能性，即系統(tǒng)綜合效能［1－4］。

按照SEA評估方法的一般步驟，艦船數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)效能評估過程包括：分析數(shù)據(jù)信息傳輸需求，確定系統(tǒng)使命任務(wù)；研究系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系，確定效能評估性能量度；遵循系統(tǒng)運行規(guī)律，建立系統(tǒng)性能量度映射模型；根據(jù)使命任務(wù)要求，建立系統(tǒng)使命映射模型；比較系統(tǒng)與使命映射軌跡，得出系統(tǒng)綜合效能；設(shè)計效能評估系統(tǒng)，實現(xiàn)人機(jī)動態(tài)交互。

本文研究的就是基于SEA方法的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)效能評估的最后一個步驟，即利用計算機(jī)技術(shù)建立效能評估系統(tǒng)。

1 效能評估系統(tǒng)組成與基本結(jié)構(gòu)

艦船數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)按照決策支持系統(tǒng)三部件的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)由模型部件、數(shù)據(jù)部件和綜合部件三部分組成。

（1）模型部件。模型部件是系統(tǒng)進(jìn)行效能評估的核心，由模型庫管理系統(tǒng)和模型庫組成。模型庫中存放的模型主要有信息生成模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型、信息傳輸模型、性能量度映射模型和綜合效能評估模型、圖形展示模型等，模型在計算機(jī)中表現(xiàn)為子程序形式。

（2）數(shù)據(jù)部件。數(shù)據(jù)部件是系統(tǒng)進(jìn)行效能評估的基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫中存放任務(wù)方案的各種任務(wù)使命參數(shù)、作戰(zhàn)環(huán)境參數(shù)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)配置參數(shù)等，在系統(tǒng)運行中給模型提供輸入數(shù)據(jù)，并存取運算結(jié)果。

（3）綜合部件。綜合部件是用戶與系統(tǒng)的交互平臺。用戶通過綜合部件輸入必要的信息和數(shù)據(jù)，綜合部件需要完成對模型部件和數(shù)據(jù)部件的控制、調(diào)用、運行、數(shù)據(jù)存儲和運行結(jié)果顯示等。

艦船數(shù)據(jù)鏈效能評估模型部件、數(shù)據(jù)部件、綜合部件之間通過數(shù)據(jù)接口相互連接，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 艦船數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 效能評估系統(tǒng)模型輸入輸出關(guān)系與運行流程

艦船數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)的模型庫主要有信息生成模型、通信協(xié)議模型、信息傳輸模型、性能量度映射和效能綜合評估模型等，各模型輸入輸出關(guān)系和程序運行流程如下：

（1）信息生成模型。信息生成模型的功能是根據(jù)任務(wù)方案的種類、兵力配置得到艦船數(shù)據(jù)鏈所要承擔(dān)的信息任務(wù)。信息生成模型的輸入為原始參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的敵我兵力、裝備數(shù)據(jù)，輸出為指揮控制系統(tǒng)在作戰(zhàn)使用時產(chǎn)生信息的頻度和信息量，其模型輸入輸出關(guān)系和程序運行流程如圖2、圖3所示。

圖2 信息生成模型輸入輸出關(guān)系

（2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型。艦船數(shù)據(jù)鏈具有多種工作模式，每種模式又有多種傳輸方式，每種傳輸方式有其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。各數(shù)據(jù)鏈終端按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定，有秩序地傳輸戰(zhàn)術(shù)平臺計算機(jī)交付的信息，從而完成數(shù)據(jù)鏈信息業(yè)務(wù)。

圖3 信息生成模型運行流程

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型的輸入為信息業(yè)務(wù)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，輸出的則是數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)運行性能指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型輸入輸出關(guān)系和程序運行流程如圖4、圖5所示。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型輸入輸出關(guān)系

圖5 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型運行流程

（3）信息傳輸模型。艦船數(shù)據(jù)鏈終端將信息包編碼、調(diào)制成數(shù)字信號，通過信道設(shè)備發(fā)送，在傳輸過程中信號強度逐步衰減，接收端接收的是具有一定信噪比的信號，該信號經(jīng)過解調(diào)、譯碼后，輸出具有相應(yīng)誤碼率的信息，信息傳輸模型輸入輸出關(guān)系和運行流程如圖6、圖7所示。

圖6 系統(tǒng)信息傳輸模型輸入輸出關(guān)系

圖7系統(tǒng)信息傳輸模型運行流程

（4）性能量度映射和綜合效能評估模型。系統(tǒng)調(diào)用信息生成模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型、信息傳輸模型獲取數(shù)據(jù)信息傳輸相關(guān)性能參數(shù)后，通過系統(tǒng)映射得到實時性、可靠性、安全性等性能量度，并通過效能綜合評估模型得到系統(tǒng)效能。性能量度映射和綜合效能評估模型輸入輸出關(guān)系和程序運行流程如圖8、圖9所示。

圖8 系統(tǒng)效能綜合評估模型輸入輸出關(guān)系

圖9 系統(tǒng)效能綜合評估模型運行流程

3 效能評估系統(tǒng)運行流程

艦船數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)具有多個部件，每個部件又包含多個功能模塊，合理地運行流程設(shè)計是建立評估系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)運行流程設(shè)計應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)采用的效能評估方法步驟進(jìn)行規(guī)劃，運行過程中要充分進(jìn)行人機(jī)交互，使用戶對評估過程中的一些參數(shù)和要求進(jìn)行實時修正，體現(xiàn)人機(jī)一體的評估優(yōu)勢［5－6］。系統(tǒng)運行流程設(shè)計主要體現(xiàn)在綜合部件總控程序的設(shè)計上，總控程序負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)有序地運行，使模型部件和數(shù)據(jù)部件有機(jī)地結(jié)合起來，對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存取，同時進(jìn)行必要的人機(jī)對話，允許評估者修改數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)或使命任務(wù)的相關(guān)參數(shù)，從而達(dá)到人機(jī)動態(tài)評估的目的。數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)的總控程序設(shè)計如圖10所示，其中實線為程序控制線，虛線為數(shù)據(jù)存取線。

圖10 效能評估系統(tǒng)運行流程示意圖

4 效能評估系統(tǒng)人機(jī)交互界面仿真實現(xiàn)

系統(tǒng)人機(jī)交互界面根據(jù)目標(biāo)、需求設(shè)計，主要界面包括系統(tǒng)人機(jī)交互主界面、原始參數(shù)輸入界面、信息業(yè)務(wù)生成界面、評估模型運行界面、評估參數(shù)設(shè)置界面、評估結(jié)果展示界面等。數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)開始運行時，首先調(diào)用登陸界面，用戶輸入正確的用戶名和密碼后進(jìn)入系統(tǒng)人機(jī)交互主界面，主界面提供進(jìn)入其他子界面和退出系統(tǒng)的按鍵，具體界面及內(nèi)容如圖11所示。

（1）原始參數(shù)輸入界面。該界面可實現(xiàn)任務(wù)和系統(tǒng)原始參數(shù)的輸入功能，輸入數(shù)據(jù)包括想定任務(wù)的兵力數(shù)據(jù)和環(huán)境因素、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)置參數(shù)。具體界面及內(nèi)容如圖12所示。

（2）信息業(yè)務(wù)生成界面。該界面可實現(xiàn)信息業(yè)務(wù)參數(shù)的顯示與修改功能，信息業(yè)務(wù)參數(shù)是由信息生成模型按照任務(wù)類型、敵我兵力情況自動生成，可能與實際情況存在偏差，用戶可以實時進(jìn)行動態(tài)修正。具體界面及內(nèi)容如圖13所示。

（3）評估模型運行界面。該界面可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型和信息傳輸模型的運行調(diào)用功能，顯示模型的運行進(jìn)度，并在模型運算結(jié)束后向用戶展示系統(tǒng)的運行性能參數(shù)，如有較大偏差，用戶可以實時進(jìn)行動態(tài)修正。具體界面及內(nèi)容如圖14所示。

圖11 艦船數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)效能評估主界面

圖12 原始參數(shù)輸入界面

圖13 信息業(yè)務(wù)生成界面

（4）評估參數(shù)設(shè)置界面。該界面可實現(xiàn)使命任務(wù)要求修正和效能評估指標(biāo)選擇功能，不同的使命任務(wù)有不同的任務(wù)要求，不同的評估目的需要選擇不同的評估指標(biāo)。具體界面及內(nèi)容如圖15所示。

（5）評估結(jié)果展示界面。該界面可實現(xiàn)評估結(jié)果文本展示、報表展示和圖形展示功能。用戶可以文本、報表和圖形方式直觀地觀察評估結(jié)果，并可導(dǎo)出結(jié)果數(shù)據(jù)，圖16、圖17為文本、圖形展示界面。

圖14 評估模型運行界面

圖15 評估參數(shù)設(shè)置界面圖

圖16 評估結(jié)果文本展示界面

圖17 評估結(jié)果圖形展示界面

5 結(jié)束語

基于SEA方法的艦船數(shù)據(jù)鏈效能評估系統(tǒng)能根據(jù)數(shù)據(jù)鏈的作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)環(huán)境進(jìn)行動態(tài)參數(shù)設(shè)定，通過系統(tǒng)運行模型計算，得出定量化的效能評估結(jié)果。系統(tǒng)能對艦船數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)使用提供決策支持，能通過文本、報表與圖形展現(xiàn)的形式直觀表現(xiàn)系統(tǒng)效能評估結(jié)果。

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