李 東，梅 錚

（1.南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094；2.航天系統(tǒng)仿真重點實驗室 北京仿真中心，北京 100854）

隨著計算技術(shù)、信息技術(shù)和以云計算為代表的新型技術(shù)飛速發(fā)展，以云計算為基礎(chǔ)的MSaaS等仿真服務(wù)為仿真應(yīng)用的快速構(gòu)建提供新的思路。MSaaS可信是基于仿真系統(tǒng)對實際世界復(fù)雜對象或系統(tǒng)實現(xiàn)正確觀察、分析與控制的保證[1]。

研究MSaaS仿真可信度計算時需要考慮兩方面的因素：一方面，MSaaS架構(gòu)在滿足可信構(gòu)建的同時，還應(yīng)支持仿真資源的快速部署、高效調(diào)度和按需集成等；另一方面，可信度計算具有一定的獨立性，應(yīng)重視可信度計算的理論和方法研究。針對不同的應(yīng)用背景和需求，國內(nèi)外學(xué)者進行了相關(guān)研究。Erdal Cayirci通過對MSaaS和軟件即服務(wù)（SaaS）進行比較，定義了MSaaS[2]。Tamas Kiss通過介紹云計算在MSaaS方面的潛力，從涉及提供和使用MSaaS和云計算的利益相關(guān)者的角度研究了業(yè)務(wù)模型[3]。Li Zhenlong提出了模型作為服務(wù)（MaaS），利用云計算的最新進展，通過Web接口使各種地球科學(xué)模型作為服務(wù)發(fā)布[4]。Wainer G展示了如何通過使用針對Web服務(wù)Mashup的新架構(gòu)[5]。Sanders C G指出北約提出的MSaaS理念旨在解決云計算、面向服務(wù)的架構(gòu)等技術(shù)與仿真應(yīng)用結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)關(guān)系等問題[6]。

可見目前國內(nèi)外學(xué)者對MSaaS的研究主要將虛擬化和云計算用作軍事和民用建模與仿真的基礎(chǔ)架構(gòu)和平臺，僅開展了頂層技術(shù)的研究和部分關(guān)鍵技術(shù)的原理驗證，而針對MSaaS仿真系統(tǒng)可信度的研究甚少，且其可信度計算中可信傳遞的數(shù)學(xué)模型難以建立及求解。因此，如何建立一個MSaaS仿真系統(tǒng)的綜合可信度評估指標體系，如何對該系統(tǒng)可信程度進行定量描述是亟需解決的問題。

針對上述問題，本文提出了一種MSaaS仿真可信度計算方法。通過分析不同層面的因素，建立MSaaS的仿真架構(gòu)，構(gòu)建MSaaS可信指標體系，通過AHP和模糊綜合評價相結(jié)合的評估方法對系統(tǒng)的可信度進行評估。

1 MSaaS仿真架構(gòu)可信度指標建立

1.1 基于MSaaS仿真可信度指標設(shè)計思想

由于構(gòu)建MSaaS的仿真系統(tǒng)需要涉及用戶層，MSaaS中間件層和MSaaS平臺層，涵蓋了由數(shù)據(jù)、模型等構(gòu)成的多個不同層面的可信計算?；诖?，從模型資源可信度、地理信息系統(tǒng)可信度、數(shù)據(jù)傳輸可信度和仿真監(jiān)視可信度建立MSaaS仿真可信性指標體系，如圖1所示。

圖1 基于MSaaS仿真可信度指標體系

1.2 基于MSaaS仿真的可信度量方法

本文采用層次分析法[7]來確定各評價因素的權(quán)重大小，主要步驟如下：

1.2.1 構(gòu)造判斷矩陣

邀請相關(guān)專家采用9標度法，將同一層次的指標進行兩兩比較，按照指標重要性定性打分，構(gòu)成判斷矩陣。

1.2.2 確定各指標權(quán)值

采用和法求取判斷矩陣的最大特征根和相應(yīng)特征向量，下面對和法的計算步驟進行介紹：

（1）將判斷矩陣A=（aij）n×n按列歸一化，即

1.2.3 一致性檢驗

（1）計算一致性指標CI（Consistence Index）

（2）平均隨機一致性指標RI（Random Index）；

（3）計算一致性比例CR（Consistency Ratio），一致性比例通過下式計算：

CR=CI/RI，其中，RI（Random Index）為平均隨機一致性指標。

2 基于MSaaS海陸空作戰(zhàn)仿真可信度分析

下面以基于MSaaS海陸空作戰(zhàn)仿真為例，進行仿真系統(tǒng)可信度評估。

根據(jù)MSaaS仿真可信度指標體系，將三軍作戰(zhàn)模型和結(jié)果分析模型作為模型資源服務(wù)的細化指標。影響三軍作戰(zhàn)模型可信度的因素包括完備性、正確性、精確度三個方面；對仿真結(jié)果一些性能參數(shù)，如突防能力、打擊能力、防御能力和毀傷能力的完整性、準確性和精度等方面分析仿真結(jié)果的可信性，如圖2所示。

圖2 基于MSaaS的海陸空作戰(zhàn)仿真

2.1 單因素評判

2.1.1 建立因素集與評判集

從圖2中可以看出：

因素集U12=｛U121=突防能力，

U122=打擊能力，

U123=防御能力，

U124=毀傷能力｝。

系統(tǒng)采用五粒度的單因素評判，其描述如表1所示。

表1 評判集的劃分與描述

2.1.2 構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣

本文通過邀請相關(guān)領(lǐng)域的5名專家進行打分，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得判斷矩陣：

2.1.3 確定權(quán)重

根據(jù)上述矩陣A可得出最大特征根的近似值

求得的特征向量為：[0.4773，0.2880，0.1539，0.0809]，該特征向量即所求的權(quán)重向量。

2.1.4 一致性檢驗

本文n=4，RI=0.89，

計算得CI=（λmax-n）/（n-1）=0.0070，

2.2 對上述海陸空作戰(zhàn)仿真進行評價

邀請專家對海陸空作戰(zhàn)仿真結(jié)果分析模型可信度的突防能力、打擊能力、防御能力、毀傷能力進行定性評分，得到模糊關(guān)系矩陣R如表2所示。

表2 模糊關(guān)系矩陣

2.3 綜合評判

為了突出關(guān)鍵因素，在海陸空作戰(zhàn)仿真可信度綜合評判中采用主因素突出型算子進行評判，其評判結(jié)果為：

將評判結(jié)果B進行歸一化得到：

同理最終得到海陸空作戰(zhàn)仿真可信度最終評判結(jié)果為：

由上可知，評判集V中的元素v1對應(yīng)的隸屬值最大，為0.4211，故該仿真可信度等級為“較好”。

3 結(jié)論

本文提出了基于AHP和模糊綜合評價相結(jié)合的方法，對MSaaS仿真評估指標體系進行分析。該方法根據(jù)模糊綜合評價理論得到有效的可信度評估結(jié)果，解決了MSaaS可信度計算中可信傳遞的數(shù)學(xué)模型難以建立并求解的問題，實例結(jié)果表明該方法可對MSaaS仿真系統(tǒng)進行有效的可信度評估。