試驗靶場無線通信系統(tǒng)綜合效能評估方法

王祖良+黃文準(zhǔn)+鄧海生+鄭林華

摘 要： 針對試驗靶場中常用無線通信系統(tǒng)綜合性能評估方法進行研究，在對靶場無線通信特點進行分析的基礎(chǔ)上，提出一種綜合效能評估方法，建立指標(biāo)評估體系模型，提出指標(biāo)權(quán)重的確定算法。最后，利用該方法對某靶場兩種典型無線通信系統(tǒng)，即一點對多點微波通信系統(tǒng)和Mesh無線接入系統(tǒng)進行綜合對比評估分析，對所建模型進行驗證。研究成果可應(yīng)用于對現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)進行綜合效能評估，同時還可用于新建設(shè)備的論證和需求分析中，提供量化、科學(xué)的裝備論證決策。

關(guān)鍵詞： 試驗靶場； 通信系統(tǒng)； 評估模型； 指標(biāo)體系

中圖分類號： TN925+.91?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）01?0001?05

Abstract： The comprehensive performance evaluation method of the wireless communication system commonly used in shooting range for weapon test is studied. On the basis of analyzing the wireless communication characteristics of the shooting range， a comprehensive effectiveness evaluation method is put forward， the indicator evaluation system model is established， and its indicator weight determination algorithm is proposed. The method is used for the comprehensive contrast evaluation analysis of two typical shooting range wireless communication systems （point?to?multipoint microwave communication system and Mesh wireless access system）. The established model was verified with the method. The research results can be used to perform the comprehensive effectiveness evaluation for the available wireless communication system， and provide the quantitative and scientific equipment argument decision?making for the new construction equipment argument and demand analysis.

Keywords： test shooting range； communication system； evaluation model； indicator system

近年來試驗靶場通信不斷發(fā)展完善，形成了多手段綜合通信保障格局，尤其是無線通信在其中發(fā)揮了重要的作用。但各通信系統(tǒng)的效能究竟如何，長期以來并沒有一個有效的評估手段，所以有必要針對常規(guī)靶場特點研究提出通信系統(tǒng)綜合效能評估方法，建立合理的評估指標(biāo)體系。綜合效能評估近年來受到了廣泛的關(guān)注[1?10]，并取得了豐碩的理論成果和評估方法。由于無線通信與有線通信技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用范圍均有著明顯的差別，難以建立統(tǒng)一的評估模型，本文僅研究無線通信效能評估方法。所謂系統(tǒng)效能指的是在一定環(huán)境和條件下，系統(tǒng)完成給定作戰(zhàn)（試驗）任務(wù)的程度[1?2]。通信系統(tǒng)的總體效能是各項指標(biāo)協(xié)調(diào)、有序共同作用的結(jié)果，只有指標(biāo)集合，即指標(biāo)體系才能衡量并反映應(yīng)用目標(biāo)的全部。綜合效能評估一般采用層次分析法、模糊綜合評判法、模擬仿真法等多種方法[4?5，11]。本文采用層次分析（AHP）法和模糊理論相結(jié)合建立無線通信系統(tǒng)綜合效能評估模型，在特定試驗環(huán)境中建立一套客觀有效的評估方法。

1 評估流程與方法

綜合效能評估流程如圖1所示，圖1（a）為一般性評估流程，圖1（b）為引入層次分析法（AHP）和模糊理論相結(jié)合的常規(guī)靶場無線通信系統(tǒng)效能評估流程。

圖1（b）中采用AHP分析方法確定評估指標(biāo)權(quán)重，該方法首先把復(fù)雜問題分解成各個組成要素，并將這些要素按支配關(guān)系進行分組以形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)；然后通過兩兩比對判斷的方式確定每一層次中各要素的相對重要性程度；最后在遞階層次結(jié)構(gòu)內(nèi)進行合成，得到?jīng)Q策因素相對于目標(biāo)層重要性程度的總排序。

2 評估模型與算法

2.1 評估指標(biāo)體系模型

2.1.1 評估指標(biāo)選取原則

指標(biāo)體系應(yīng)是對評估對象本質(zhì)特征、結(jié)構(gòu)及其構(gòu)成要素的客觀描述，應(yīng)為評估活動的目的服務(wù)。常規(guī)試驗無線通信系統(tǒng)綜合效能評估指標(biāo)的選取應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)的特點及無線通信技術(shù)的指標(biāo)特點進行具體分析，根據(jù)不同決策問題，選擇適當(dāng)?shù)脑u估指標(biāo)。一個恰當(dāng)?shù)脑u估指標(biāo)應(yīng)符合以下要求：針對研究的特定問題，表示完成相應(yīng)試驗任務(wù)的真實目的；對無線通信系統(tǒng)性能參數(shù)或設(shè)計變量有極強的關(guān)聯(lián)性，可以依據(jù)評估指標(biāo)確定或優(yōu)化系統(tǒng)的性能或設(shè)計要求；具有明顯的物理意義，可利用現(xiàn)有的或新建的模型求解，并力求簡單、便于計算；可用實驗或仿真方法加以評估。為了保證評估指標(biāo)適合于常規(guī)試驗靶無線通信系統(tǒng)效能的評估，在選取時必須遵循針對性、可測性、完備性、客觀性、有效性、重要性、獨立性等原則，保證指標(biāo)應(yīng)盡可能的相互獨立，不要交叉冗余。

2.1.2 試驗通信保障需求分析

常規(guī)武器試驗對通信保障要求具有以下特點：

（1） 靶場一般呈狹長地形，主靶道縱深覆蓋遠，比如某常規(guī)靶場要求達到60 km以上，而寬度要求一般不超過10 km。雖然場區(qū)無山峰、高層建筑物遮擋，但具有低凹地區(qū)，并且這些低凹地區(qū)在有的試驗中必須要實現(xiàn)無線通信覆蓋。

（2） 試驗進點時間短、試驗周期長短不一、參試點位數(shù)量變化大、傳輸業(yè)務(wù)要求多樣化等特點，所以通信系統(tǒng)進場布站開設(shè)時間、試驗結(jié)束撤收時間、試驗任務(wù)交替切換時間等都對其綜合效能的發(fā)揮起著重要影響。

（3） 通信業(yè)務(wù)要求具有話音、視頻圖像及數(shù)據(jù)綜合傳輸能力。

（4） 部分節(jié)點需要具備動中通能力，以滿足清場等勤務(wù)通信需要。

（5） 根據(jù)某些特殊試驗任務(wù)需求，常常需要到遠離靶場的外場進行試驗，外場試驗具有短時性、臨時性特點，無法架設(shè)有線通信網(wǎng)絡(luò)和依賴基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)，這就要求無線通信網(wǎng)絡(luò)具有不依賴中心基礎(chǔ)設(shè)施的自組織特點，并且根據(jù)任務(wù)的不同，網(wǎng)絡(luò)容量需具備良好的可擴展性。

2.1.3 評估指標(biāo)體系模型

根據(jù)以上分析，采用層次結(jié)構(gòu)對通信需求總目標(biāo)逐級分解，對每個性能指標(biāo)進行細化，建立一套能夠綜合反映試驗靶場無線通信系統(tǒng)整體效能的指標(biāo)體系。在詳細調(diào)研論證的基礎(chǔ)上，根據(jù)常規(guī)武器試驗對無線通信的保障要求，將指標(biāo)分為靶場適應(yīng)性指標(biāo)和技術(shù)性能指標(biāo)兩大類。靶場適應(yīng)性指標(biāo)反映被評估對象系統(tǒng)對常規(guī)靶場試驗任務(wù)需求的吻合度，該類指標(biāo)為專用性指標(biāo)，任何通信系統(tǒng)的建設(shè)，其目的都是為試驗服務(wù)的，不能滿足該類指標(biāo)則再先進再優(yōu)越的系統(tǒng)其效能也無法發(fā)揮；技術(shù)性能指標(biāo)則反映被評估對象本身技術(shù)的先進性和成熟度，該類指標(biāo)為通用性指標(biāo)。每一類指標(biāo)包含六個因素集，共12個因素集，每一因素集由重要程度不等數(shù)量不等的模糊子集構(gòu)成。指標(biāo)體系模型如圖2所示。

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定算法

指標(biāo)權(quán)重是比較評價指標(biāo)相對重要性的定量表示，通過構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣計算，即以上層元素作為準(zhǔn)則將下一層支配元素兩兩比較，比較使用1～9標(biāo)度法對其相對重要程度賦予一定數(shù)值而構(gòu)造。

標(biāo)度定義如表1所示。

2.3 模糊綜合評判

第一步：對指標(biāo)集作劃分，即式中即中含有個指標(biāo)，并且滿足。

第二步：初級評估，對每個的個指標(biāo)按初始模型做綜合評估。設(shè)的指標(biāo)重要程度模糊子集為應(yīng)滿足的個評價指標(biāo)總的評價矩陣為于是得到式中為的單指標(biāo)評估值。將系統(tǒng)使用的效能定為五個等級，即優(yōu)、良、中、一般、差，對應(yīng)評判等級集合為：由專家（或使用人員）組成的評價對系統(tǒng)使用效能的各項評判指標(biāo)在不同等級的重視程度，得到一個模糊矩陣：

第三步：模糊綜合評估，總的綜合評判結(jié)果為按照最大隸屬度原則，其中最大隸屬度對應(yīng)的評判等級作為最終評判結(jié)果。

3 實例評估分析

利用以上建立的指標(biāo)體系模型和評估算法，對目前靶場典型通信系統(tǒng)一點對多點的微波系統(tǒng)和Mesh無線接入系統(tǒng)進行綜合評估。為了使評估結(jié)論更適合常規(guī)靶場實際，本文將指標(biāo)評估人員劃分為兩組，一組評估靶場適應(yīng)性指標(biāo)，由包括試驗項目主持人、崗位操作人員在內(nèi)的10位人員組成；另一組評估技術(shù)性能指標(biāo)，由包括通信主管領(lǐng)導(dǎo)、通信參謀以及通信工程師在內(nèi)的10位人員組成。

3.1 權(quán)重計算

按照最大隸屬度原則，Mesh無線接入系統(tǒng)效能綜合評估值為0.411 7，對應(yīng)的評判等級為“優(yōu)”作為最終評判結(jié)果。利用同樣方法對現(xiàn)有一點到多點的微波系統(tǒng)進行評估，最終評估結(jié)果為“良”。

4 結(jié) 語

本文針對試驗靶場實際建立了無線通信系統(tǒng)綜合效能評估體系模型，提出指標(biāo)獲取方法及指標(biāo)重要性權(quán)值的確定算法。并利用所提方法對一點對多點的微波通信系統(tǒng)和Mesh無線接入系統(tǒng)進行對比評估分析，得出客觀的評估結(jié)論。本文研究成果可應(yīng)用于對現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)進行綜合效能評估，也可用于新建設(shè)備的論證和需求分析中，用于提供量化的科學(xué)的裝備論證決策。下一步將對靶場有線通信系統(tǒng)綜合效能評估方法進行研究，提出緊貼靶場實際的評估模型和算法，以形成一套完整的試驗靶場通信系統(tǒng)綜合效能評估方法。

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