基于Agent數據采集的改進AHP系統測評技術研究

李　楠，陳　勇

(1．海裝天津局，北京100192; 2．中國艦船研究院，北京100192)

基于Agent數據采集的改進AHP系統測評技術研究

李楠1，陳勇2

(1．海裝天津局，北京100192; 2．中國艦船研究院，北京100192)

摘要:系統效能評估在綜合電子信息系統的研制建設中發揮著重要作用，系統效能評測的關鍵技術主要包括試驗數據采集和系統評測方法。本文重點研究了Agent技術在綜合電子信息系統試驗數據采集中的應用，構建了Agent試驗數據采集模型和網絡模型。可支撐大系統試驗從廣域網、異構系統/平臺中的試驗數據中挖掘出有用信息，提高了試驗數據采集、傳輸過程中的安全性、私有性及自治性。研究了綜合電子信息系統評測框架流程以及測試方法，為綜合電子信息系統測試評估提供了理論支持和測試方法。

關鍵詞:綜合電子信息系統;測試評估; Agent; AHP

Test＆evaluating technology of agent based data collection and improved AHP

LI Nan1，CHEN Yong2
(1．Tianjin Bureau of Armaments Department of Navy，Beijing 100073，China; 2．China Ship Research and Development Academy，Beijing 100192，China)

Abstract:The test technology plays an important role in the research and construction of Integrated Electronic Information Systems，include the test data collection and the system test＆evaluation．This paper researches the application of Agent technology for test data recording，build a test data collecting model and a network model based on Agent technology，to extract useful information from the large scale test data in distributed scenarios and heterogeneous platforms，that improves the security，privacy and autonomy of test data collection and transmitting．This paper researches the test architecture and test＆evaluation method，to establish a theory and method for the Integrated Electronic Information Systems．

Key words:integrated electronic information systems; test＆evaluation; agent;AHP

0　引言

綜合電子信息系統測試評估技術在指揮自動化信息系統研制、開發和系統集成中起著至關重要的作用。在一體化聯合作戰背景下，綜合電子信息系統的現場試驗、演習訓練中，一般需要岸、海、空各級兵力，雷達，預警飛機、通信系統、電子對抗等大量兵力的參與和配合，具有參試裝備要素多、試驗規模龐大、配套設備體系性強，安全和保密要求高等特點。為了更好滿足對試驗數據采集和系統性能效能評測，實現對被測系統無損的、透明的、高安全等級的數據采集存儲和有效的系統測試評估，急需深入研究綜合電子信息系統的試驗數據采集和評估方法。

本文研究采用具備智能化、綜合化、可視化、一體化等特點的Agent試驗數據采集技術，同時研究了與綜合電子信息系統相適應的科學可行的試驗與測試方法，采用AHP (層次分析法)作為系統效能評估的計算方法。

1　采用Agent技術實現試驗數據采集技術研究

數據采集作為綜合電子信息系統測試評估的

一項核心工作，直接決定大系統性能及效能評估的成敗。岸、海、空、天、潛一體化作戰體系下的試驗數據采集，典型的有集中式和分布式2類。

集中式數據采集在系統中只有一個唯一的采集點。實現較簡單，該方式解決了大系統試驗數據匯總整編的問題，可直接生成集中式的數據倉庫。該方式的缺點是，由于需將試驗數據匯集到唯一的數據采集點上，因此必然對綜合電子信息系統信息連接關系和網絡結構有影響。受限于系統的規模和網絡性能，僅適用于試驗場地地域分布相對集中和系統規模較小的系統。

分布式數據采集指在系統中有多個采集點。在綜合電子信息系統的各分系統/設備的局域網內配置采集代理，采集的試驗數據存儲于局域網本地。該方式可以有效地解決集中式數據采集受限于網絡性能和適用系統規模小等問題，在一定程度上提高了數據采集的可靠性。但該方式需事后構建集中式數據倉庫，難以實現實時數據查詢和分析;數據采集過程中的同步、協同交互困難;試驗數據匯集、整理繁瑣。因此，仍需進一步提高其數據采集的及時性和有效性。

Agent是由分布式人工智能發展而來的一種新型計算機模型，具有獨立的智能性，在構造分布式系統方面具有獨特的，較常規的數據采集方式無法比擬的優勢。考慮數據的安全性、私有性及自治性，將Agent和分布式數據采集結合起來，可解決常規數據采集方法的一些固有局限。可實現在試驗地域分布廣、通信系統多樣化、分系統/平臺異構等條件下的綜合電子信息系統試驗數據采集。Agent數據采集模型具有以下特點:

1) Agent具有智能性和代理能力;

2)對網絡的依賴性小;

3)具有與環境的交互能力;

4)具有異步自主執行的能力;

5)對異構平臺的適應性。移動Agent獨立于特定的主機和傳輸協議，可解決大系統分布式異構環境下的數據采集和傳輸;

6)并行處理能力。

1.1數據采集Agent在綜合信息系統中的采集模型

數據采集Agent可部署在被測系統網絡中或嵌裝于被測系統的特定設備中，實現數據采集Agent的透明接入。分別針對岸、海、空、潛等平臺設計數據采集Agent，使其實現自主式、與環境交換數據的數據采集傳輸機制，實現試驗數據的實時采集、傳輸，并在指定的數據倉庫進行匯集。

分布式環境下綜合電子信息系統評測信息采集的結構示意如圖1所示。

圖1　數據采集Agent體系結構示意圖Fig.1Architecture diagram of data recording Agent

1.2數據采集Agent的信息網絡模型

數據采集Agent相互之間可形成一個信息網絡，可實現信息的交換。數據采集Agent信息網絡的結構模型如圖2所示。

圖2　數據采集Agent網絡結構模型Fig.2Structure diagram of data recording Agent network

2　綜合電子信息系統評測技術

2.1綜合電子信息系統可測性指標

綜合電子信息系統評估指標體系，包括主戰系統能力評估、指揮控制系統能力評估以及通信系統能力評估3大部分。在綜合電子信息系統評測體系結構框架下，研究系統的可測性指標，主要是從能力的角度來研究系統的岸、海、空、潛互連互通互操作能力、系統感知能力、無線通信組網能力等可測性指標。按系統能力分類對可測性指標說明如下:

1)互連互通互操作能力

評估系統互連、互通、互操作能力。互連互通能力可測性指標包括:互連接口協議正確性、信息互通交換格式正確性、互通信息類型、通信網絡綜合應用規范等。互操作可測性指標包括情報、指揮、文電、作戰方案/計劃等應用的互操作規范。

2)情報獲取能力

評估運用多種觀察偵察手段發現、錄取、初判、上報等能力，主要通過目標覆蓋范圍，目標發現能力、目標錄取能力、目標定位精度、目標初判能力5個方面的指標來衡量。具體有:航跡穩定跟蹤率、錯漏批率、目標覆蓋范圍、目標定位精度、目標初判識別率等。

3)海空情融合處理能力

評估多源海、空情目標航跡融合、目標綜合識別、目標跟蹤等能力。具體可測性指標有:航跡關聯正確率、關聯錯誤率、目標融合精度、誤差均方差、數據更新率以及目標綜合識別能力等。

4)無線通信組網能力

評估組網容量、網絡完整性、網絡通信性能、傳輸性能等。具體可測性指標有:組網節點數量、鏈路數、負載能力、容量、節點/鏈路故障率、連通率、傳輸速率、網絡延遲、延遲抖動、數據差錯率、網絡帶寬、傳輸時延、傳輸誤碼率等。

5)目標綜合處理能力

評估目標綜合處理能力。可測性指標包括:目標發現能力、定位能力、目標態勢一致性、目標態勢更新實時性、錯批率、劣批率、目標識別能力、目標信息總時效等。

2.2用于測試評估的一類數學方法

最后，介紹一種可用于上述試驗數據采集和評測流程的數學方法，即層次分析法。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)，即根據問題的性質和要達到的目標分解出問題的組成因素，并按因素間的相互關系及隸屬關系，將因素層次化，組成一個層次結構模型，然后按層分析，最終獲得最低層因素對于最高層的重要性權值，再進行優劣性排序。層次分析法的基本原理是把一個復雜的無結構問題分解組合成若干部分或若干因素(統稱為元素)，例如目標、準則、子準則、方案等，并按照屬性的不同，把這些元素分組形成互不相交的層次，上一層次對相鄰的下一層次的全部或某些元素起支配作用，這就形成了層次間自上而下的逐層支配關系，這就是一種遞階層次關系。依照以下步驟實現:

1)建立層次結構模型

層次的劃分及各影響因素的選擇必須根據工程的具體情況而定，一般包含:目標層(提出總目標)、準則層(目標層的主要影響因素)、子準則層(準則層的影響因素)、方案層(可供選擇的方案)。

2)構造判定要素

對于綜合電子信息系統內部子系統、部位等依照其對系統的特定目標的重要程度進行劃分，并分層次列出性能、效能指標，指標選取原則是在清晰描述該設備的主要功能特性基礎上，指標盡可能少。對于以上各指標，分別給出測試數據樣本，樣本空間要求盡可能大。

3)構造判斷矩陣并且計算最大特征值和特征向量

用一定標度(比例標度、區間標度等)來表示元素之間兩兩比較結果的矩陣就是所謂判斷矩陣。判斷矩陣一般需要經過調研以及經過專家系統咨詢后確定。判斷矩陣構建完成后須計算其最大特征值以及特征向量。

判斷矩陣表示針對上一層次某因素而言，本層次與之有關的各因素之間相對重要性。假設A層中因素Ak與下一層次中因素B1，B2，…，Bm有聯系，則構造的判斷矩陣如下所示:

一般的:判斷矩陣為:

特征向量為:

并以W= (W1，W2，…，Wn)T作為權向量。

4)判斷矩陣的一致性檢驗

在構造判斷矩陣時，由于客觀系統的復雜性，矩陣構造過程中的主觀局限性、以及判斷相似元的多樣性，所以判斷經常伴隨有誤差，判斷矩陣不可能具有完全一致性(即當i，j，k∈Naij×ajk= aik)，這正是AHP法要求對n階判斷矩陣作n(n－1) /2次兩兩比較的原因。

5)計算各層元素對系統目標的合成權重，并進行排序

根據上述第3步驟計算出來的各級指標的權重值，在經過第4步驟的一致性檢驗后，即可由各級指標的權重值來計算各層元素對系統目標的合成權重，其方法是采用性線求和的方法來求取合成權重，最后再根據求得的合成權重值來進行優劣排序或作進一步的計算。

6)系統效能量化計算

根據以上步驟得出的是作為評估綜合電子信息系統效能的各個元素，即相似元在整個系統中的重要程度的權系數。接下來需要運用這些數據計算被測綜合電子信息系統與效能測評評定標準之間的比較，也就是計算被測綜合電子信息系統的效能量化值。一種簡單的方法就是依照各評價指標的歷史數據以及工程經驗、專家評估直接給出各指標對系統效能的貢獻，再結合指標的權系統作線性求和，從而得出整個系統的效能。但這種方式過分依賴專家經驗，不能對多次試驗采集的數據進行專項、有針對性地分析。因此，我們準備就效能計算這部分工作采用結合每次專項試驗數據，使用判斷矩陣進行效能計算。從而得出在不同的試驗條件下，針對不同的試驗項目得出一個歷史的綜合電子信息系統效能水平，比較全面的反應系統效能這一指標。

以上各步可以總結為:依據AHP算法，以被測綜合電子信息系統的功能或效能為目標層，以評價要素作為評估因素層，建立的層次結構，構造模糊判斷矩陣，并確定各個評價要素的權重。經過上述步驟求得系統相似度后，結合專家打分等結合手段即可對綜合電子信息系統效能進行評價。

4　結語

本文研究一種以仿真與實兵試驗相結合的科學可行的試驗與測試方法，主要論述了作為實兵測試輔助的仿真系統的功能組成;綜合電子信息系統試驗分析數據的采集技術;研究綜合電子信息系統測試評估的可測性指標的確立，以及測試方法的研究。為復雜大系統試驗、測試和評估提供理論支持和測試方法。最后，介紹了一種適用于綜合電子信息系統評測的數學方法即改進AHP評判算法。

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作者簡介:李楠(1981－)，男，工程師，研究方向為指揮自動化及綜合信息系統。

收稿日期:2015－05－25

文章編號:1672－7649(2015) 07－0120－04doi:10.3404/j.issn.1672－7649.2015.07.027

中圖分類號:U627．7

文獻標識碼:A