基于Agent数据采集的改进AHP系统测评技术研究

李　楠，陈　勇

(1．海装天津局，北京100192; 2．中国舰船研究院，北京100192)

基于Agent数据采集的改进AHP系统测评技术研究

李楠1，陈勇2

(1．海装天津局，北京100192; 2．中国舰船研究院，北京100192)

摘要:系统效能评估在综合电子信息系统的研制建设中发挥着重要作用，系统效能评测的关键技术主要包括试验数据采集和系统评测方法。本文重点研究了Agent技术在综合电子信息系统试验数据采集中的应用，构建了Agent试验数据采集模型和网络模型。可支撑大系统试验从广域网、异构系统/平台中的试验数据中挖掘出有用信息，提高了试验数据采集、传输过程中的安全性、私有性及自治性。研究了综合电子信息系统评测框架流程以及测试方法，为综合电子信息系统测试评估提供了理论支持和测试方法。

关键词:综合电子信息系统;测试评估; 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

综合电子信息系统测试评估技术在指挥自动化信息系统研制、开发和系统集成中起着至关重要的作用。在一体化联合作战背景下，综合电子信息系统的现场试验、演习训练中，一般需要岸、海、空各级兵力，雷达，预警飞机、通信系统、电子对抗等大量兵力的参与和配合，具有参试装备要素多、试验规模庞大、配套设备体系性强，安全和保密要求高等特点。为了更好满足对试验数据采集和系统性能效能评测，实现对被测系统无损的、透明的、高安全等级的数据采集存储和有效的系统测试评估，急需深入研究综合电子信息系统的试验数据采集和评估方法。

本文研究采用具备智能化、综合化、可视化、一体化等特点的Agent试验数据采集技术，同时研究了与综合电子信息系统相适应的科学可行的试验与测试方法，采用AHP (层次分析法)作为系统效能评估的计算方法。

1　采用Agent技术实现试验数据采集技术研究

数据采集作为综合电子信息系统测试评估的

一项核心工作，直接决定大系统性能及效能评估的成败。岸、海、空、天、潜一体化作战体系下的试验数据采集，典型的有集中式和分布式2类。

集中式数据采集在系统中只有一个唯一的采集点。实现较简单，该方式解决了大系统试验数据汇总整编的问题，可直接生成集中式的数据仓库。该方式的缺点是，由于需将试验数据汇集到唯一的数据采集点上，因此必然对综合电子信息系统信息连接关系和网络结构有影响。受限于系统的规模和网络性能，仅适用于试验场地地域分布相对集中和系统规模较小的系统。

分布式数据采集指在系统中有多个采集点。在综合电子信息系统的各分系统/设备的局域网内配置采集代理，采集的试验数据存储于局域网本地。该方式可以有效地解决集中式数据采集受限于网络性能和适用系统规模小等问题，在一定程度上提高了数据采集的可靠性。但该方式需事后构建集中式数据仓库，难以实现实时数据查询和分析;数据采集过程中的同步、协同交互困难;试验数据汇集、整理繁琐。因此，仍需进一步提高其数据采集的及时性和有效性。

Agent是由分布式人工智能发展而来的一种新型计算机模型，具有独立的智能性，在构造分布式系统方面具有独特的，较常规的数据采集方式无法比拟的优势。考虑数据的安全性、私有性及自治性，将Agent和分布式数据采集结合起来，可解决常规数据采集方法的一些固有局限。可实现在试验地域分布广、通信系统多样化、分系统/平台异构等条件下的综合电子信息系统试验数据采集。Agent数据采集模型具有以下特点:

1) Agent具有智能性和代理能力;

2)对网络的依赖性小;

3)具有与环境的交互能力;

4)具有异步自主执行的能力;

5)对异构平台的适应性。移动Agent独立于特定的主机和传输协议，可解决大系统分布式异构环境下的数据采集和传输;

6)并行处理能力。

1.1数据采集Agent在综合信息系统中的采集模型

数据采集Agent可部署在被测系统网络中或嵌装于被测系统的特定设备中，实现数据采集Agent的透明接入。分别针对岸、海、空、潜等平台设计数据采集Agent，使其实现自主式、与环境交换数据的数据采集传输机制，实现试验数据的实时采集、传输，并在指定的数据仓库进行汇集。

分布式环境下综合电子信息系统评测信息采集的结构示意如图1所示。

图1　数据采集Agent体系结构示意图Fig.1Architecture diagram of data recording Agent

1.2数据采集Agent的信息网络模型

数据采集Agent相互之间可形成一个信息网络，可实现信息的交换。数据采集Agent信息网络的结构模型如图2所示。

图2　数据采集Agent网络结构模型Fig.2Structure diagram of data recording Agent network

2　综合电子信息系统评测技术

2.1综合电子信息系统可测性指标

综合电子信息系统评估指标体系，包括主战系统能力评估、指挥控制系统能力评估以及通信系统能力评估3大部分。在综合电子信息系统评测体系结构框架下，研究系统的可测性指标，主要是从能力的角度来研究系统的岸、海、空、潜互连互通互操作能力、系统感知能力、无线通信组网能力等可测性指标。按系统能力分类对可测性指标说明如下:

1)互连互通互操作能力

评估系统互连、互通、互操作能力。互连互通能力可测性指标包括:互连接口协议正确性、信息互通交换格式正确性、互通信息类型、通信网络综合应用规范等。互操作可测性指标包括情报、指挥、文电、作战方案/计划等应用的互操作规范。

2)情报获取能力

评估运用多种观察侦察手段发现、录取、初判、上报等能力，主要通过目标覆盖范围，目标发现能力、目标录取能力、目标定位精度、目标初判能力5个方面的指标来衡量。具体有:航迹稳定跟踪率、错漏批率、目标覆盖范围、目标定位精度、目标初判识别率等。

3)海空情融合处理能力

评估多源海、空情目标航迹融合、目标综合识别、目标跟踪等能力。具体可测性指标有:航迹关联正确率、关联错误率、目标融合精度、误差均方差、数据更新率以及目标综合识别能力等。

4)无线通信组网能力

评估组网容量、网络完整性、网络通信性能、传输性能等。具体可测性指标有:组网节点数量、链路数、负载能力、容量、节点/链路故障率、连通率、传输速率、网络延迟、延迟抖动、数据差错率、网络带宽、传输时延、传输误码率等。

5)目标综合处理能力

评估目标综合处理能力。可测性指标包括:目标发现能力、定位能力、目标态势一致性、目标态势更新实时性、错批率、劣批率、目标识别能力、目标信息总时效等。

2.2用于测试评估的一类数学方法

最后，介绍一种可用于上述试验数据采集和评测流程的数学方法，即层次分析法。

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)，即根据问题的性质和要达到的目标分解出问题的组成因素，并按因素间的相互关系及隶属关系，将因素层次化，组成一个层次结构模型，然后按层分析，最终获得最低层因素对于最高层的重要性权值，再进行优劣性排序。层次分析法的基本原理是把一个复杂的无结构问题分解组合成若干部分或若干因素(统称为元素)，例如目标、准则、子准则、方案等，并按照属性的不同，把这些元素分组形成互不相交的层次，上一层次对相邻的下一层次的全部或某些元素起支配作用，这就形成了层次间自上而下的逐层支配关系，这就是一种递阶层次关系。依照以下步骤实现:

1)建立层次结构模型

层次的划分及各影响因素的选择必须根据工程的具体情况而定，一般包含:目标层(提出总目标)、准则层(目标层的主要影响因素)、子准则层(准则层的影响因素)、方案层(可供选择的方案)。

2)构造判定要素

对于综合电子信息系统内部子系统、部位等依照其对系统的特定目标的重要程度进行划分，并分层次列出性能、效能指标，指标选取原则是在清晰描述该设备的主要功能特性基础上，指标尽可能少。对于以上各指标，分别给出测试数据样本，样本空间要求尽可能大。

3)构造判断矩阵并且计算最大特征值和特征向量

用一定标度(比例标度、区间标度等)来表示元素之间两两比较结果的矩阵就是所谓判断矩阵。判断矩阵一般需要经过调研以及经过专家系统咨询后确定。判断矩阵构建完成后须计算其最大特征值以及特征向量。

判断矩阵表示针对上一层次某因素而言，本层次与之有关的各因素之间相对重要性。假设A层中因素Ak与下一层次中因素B1，B2，…，Bm有联系，则构造的判断矩阵如下所示:

一般的:判断矩阵为:

特征向量为:

并以W= (W1，W2，…，Wn)T作为权向量。

4)判断矩阵的一致性检验

在构造判断矩阵时，由于客观系统的复杂性，矩阵构造过程中的主观局限性、以及判断相似元的多样性，所以判断经常伴随有误差，判断矩阵不可能具有完全一致性(即当i，j，k∈Naij×ajk= aik)，这正是AHP法要求对n阶判断矩阵作n(n－1) /2次两两比较的原因。

5)计算各层元素对系统目标的合成权重，并进行排序

根据上述第3步骤计算出来的各级指标的权重值，在经过第4步骤的一致性检验后，即可由各级指标的权重值来计算各层元素对系统目标的合成权重，其方法是采用性线求和的方法来求取合成权重，最后再根据求得的合成权重值来进行优劣排序或作进一步的计算。

6)系统效能量化计算

根据以上步骤得出的是作为评估综合电子信息系统效能的各个元素，即相似元在整个系统中的重要程度的权系数。接下来需要运用这些数据计算被测综合电子信息系统与效能测评评定标准之间的比较，也就是计算被测综合电子信息系统的效能量化值。一种简单的方法就是依照各评价指标的历史数据以及工程经验、专家评估直接给出各指标对系统效能的贡献，再结合指标的权系统作线性求和，从而得出整个系统的效能。但这种方式过分依赖专家经验，不能对多次试验采集的数据进行专项、有针对性地分析。因此，我们准备就效能计算这部分工作采用结合每次专项试验数据，使用判断矩阵进行效能计算。从而得出在不同的试验条件下，针对不同的试验项目得出一个历史的综合电子信息系统效能水平，比较全面的反应系统效能这一指标。

以上各步可以总结为:依据AHP算法，以被测综合电子信息系统的功能或效能为目标层，以评价要素作为评估因素层，建立的层次结构，构造模糊判断矩阵，并确定各个评价要素的权重。经过上述步骤求得系统相似度后，结合专家打分等结合手段即可对综合电子信息系统效能进行评价。

4　结语

本文研究一种以仿真与实兵试验相结合的科学可行的试验与测试方法，主要论述了作为实兵测试辅助的仿真系统的功能组成;综合电子信息系统试验分析数据的采集技术;研究综合电子信息系统测试评估的可测性指标的确立，以及测试方法的研究。为复杂大系统试验、测试和评估提供理论支持和测试方法。最后，介绍了一种适用于综合电子信息系统评测的数学方法即改进AHP评判算法。

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作者简介:李楠(1981－)，男，工程师，研究方向为指挥自动化及综合信息系统。

收稿日期:2015－05－25

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

中图分类号:U627．7

文献标识码:A