大型指挥信息系统边界性能的一种测评方法

党林阁，石景岚，袁翔宇

（中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

大型指挥信息系统边界性能的一种测评方法

党林阁，石景岚，袁翔宇

（中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

针对某类大型指挥信息系统，在分析国内外军事、民用领域相关概念的基础上，给出了其边界性能的定义和内涵，从指挥信息系统测评需要回答的关键作战问题出发，提出了包含13个性能边界指标和12个条件边界指标的指标体系，并给出了一个包括试验场景设计、试验环境构建、试验数据采集计划、试验实施方法的测评方案。

指挥信息系统，边界性能，测评，负载压力测试

0 引言

现代战争中，大型指挥信息系统不仅是辅助指挥员和指挥机关实施作战指挥活动的中心，同时也是把各种作战力量、作战单元、作战要素综合集成为体系作战能力的核心装备。本文针对某大型指挥信息系统，在分析国内外军事、民用领域信息系统边界性能相关概念的基础上，提出了一个较为完备的指挥信息系统边界性能试验评价指标体系和测评方案，并已实际应用于大型指挥信息系统试验条件建设论证工作，较好地弥补了指挥信息系统试验在这方面的不足。

1 大型指挥信息系统边界性能测评的定义与内涵

1.1 国内装备试验领域相关概念

国内装备试验领域与边界性能测评相关的概念主要有极限应力条件、装备性能指标的最大最小值等。极限应力条件［1］是指装备战术技术要求或装备技术条件规定的气候环境、机械环境、电磁环境、生物环境、化学环境等应力及电应力的严酷极限条件。极限应力条件下的性能指标测试，其目的是为了判定被试系统各项性能指标是否符合装备战术技术要求或装备技术条件规定的容限范围，若不在规定容限范围内，则应判为失效。装备性能指标的最大最小值反映了指标规定的装备最佳性能和最低可接受性能，即指标规定的装备性能边界值。以最大最小值形式描述的指挥信息系统性能指标如：最大指挥控制数量、最大指挥控制距离、信息查询最大时延、系统最高与最低工作温度等。

1.2 美国装备试验领域相关概念

美国装备试验领域和边界性能测评相关的概念，主要包括设计极限试验（DLT）、临界值、目标值等。设计极限试验［2-3］（Design Limit Testing，DLT）主要验证系统在处于设计极限运行状态或极端环境条件时是否仍然可以提供充分的性能。设计极限试验应基于系统的任务剖面进行，应当注意使系统处于最恶劣的环境中，但是也要注意不应使系统在超过设计极限的条件下运行。临界值［2］（Threshold Value）也称阈值或门限值，包括临界条件［4］（Threshold Condition）和临界性能［4］（Threshold Performance）。条件是指完成关键作战事件、任务或子任务的条件。条件可能来源于物理环境（如海洋状况、地形、气候）、军事环境（如兵力分配、威胁、指挥关系）或社会环境（如政治、文化、经济因素）。临界性能列出了最低可接受作战使用值，如果低于这个值，系统的效用就成问题。

1.3 民用领域相关概念

民用信息系统测评领域与边界性能测评相关的概念主要是负载压力测试、边界值测试等。负载压力测试［5］是指在一定的约束条件下，测试系统所能承受的并发用户量、运行时间、数据量，以确定系统所能承受的最大负载压力。负载压力测试包括并发性能测试、疲劳强度测试、大数据量测试等内容。边界值测试是一种信息系统软件测评的方法。边界值测试的基本原理是故障往往出现在输入变量的边界值附近，大量软件缺陷都是和边界有关的缺陷。

1.4 本文给出的定义

指挥信息系统边界性能测评就是从实战出发，在人、机、环和对抗等要素共同作用的情况下，检验系统指标规定的最低可接受性能、最大能力以及在极端恶劣环境下的作战能力，充分暴露系统存在的问题和隐患，摸清装备底数。指挥信息系统边界性能测评是实战化要求在指挥信息系统装备试验中的具体体现，重点考核系统处于临界技术状态、临界环境条件下的性能和指标规定的最大能力。

2 大型指挥信息系统边界性能指标体系的建立

2.1 关键作战问题

关键作战问题［2］（Critical Operational Issues）是指那些与系统使用、技术、保障或其他能力相关的疑问。关键作战问题通常用问句来表述，其中一些问题会在系统初始开发文件中明确，其他问题则来自针对系统性能所提的问题或针对系统如何影响必须与其一同运行的系统所提的问题。对大型指挥信息系统而言，与其边界性能有关联的关键作战问题见表1。

表1 与大型指挥信息系统边界性能有关联的关键作战问题列表

2.2 边界指标

对关键作战问题进行分解，可得到1组性能边界指标（见下页表2）和1组条件边界指标（见下页表3）。

2.2.1 性能边界指标

大型指挥信息系统的性能边界指标是一组用于描述系统处于稳定工作状态时的技术参数，即衡量指挥信息系统辅助各级指挥人员、作战人员正常开展指挥控制、作战筹划、情报保障等作战活动质量的一组指标，详见下页表2。

2.2.2 条件边界指标

大型指挥信息系统的条件边界指标是系统保持稳定工作时所面临的临界条件，详见下页表3。可视情测评单一条件或不同负载压力组合条件下的性能边界指标。

表2 大型指挥信息系统性能边界指标列表

表3 大型指挥信息系统条件边界指标列表

3 测评方案设计

3.1 场景设计

3.1.1 影响因素分析

试验场景设计需要考虑的主要因素见下页表4。

3.1.2 试验场景设计方案

如表4所示，影响大型指挥信息系统极限与边界条件性能的主要因素主要包括任务类型、用户规模、信息量、运行时间、气象环境、地形环境、电磁环境、信息攻击威胁环境等，将这些主要作为试验场景的设计变量，试验场景设计方案如表5所示。

表4 影响大型指挥信息系统极限与边界条件性能的主要因素

表5 试验场景设计方案

试验实施中，以试验期间可能遇到的天气、温度、湿度条件和地形条件为试验场景设计中的气象环境条件和地形环境条件，高温、低温、湿热、雨雪天气以及山地、森林等环境条件下的系统性能，选择部分典型装备在室内可控环境或典型野外环境下进行测试。电磁环境条件只设置轻度复杂电磁环境，也可视情增设试验科目考核系统对中度、重度复杂电磁环境的适应能力。同时，试验中只考核信息安全防护设备嵌入系统之中运行时的适应性，其信息安全防护能力由其他专业机构考核。

3.2 试验环境构建方案

如图1所示，被试系统的部分实体装备、部分半实物仿真装备、部分数学模型仿真系统，以及靶场的试验保障装备、环境生成器、威胁系统、可重用库、数据档案库、场景/试验过程库、事件计划工具、对象模型工具等分布在不同地理位置的各类试验资源，通过联合试验基础设施［3］（主要包括事件控制中间件、公用中间件等软硬件设备）连接构成一个虚拟的一体化试验环境。同时，以评价被试系统极限与边界条件性能为目的，依据作战想定规划试验程序，即定义所有的系统、系统配置、数据采集与存档策略、事件时间安排以及其他配置信息，使试验是时空一致的和可重复的。

图1 大型指挥信息系统边界性能测试环境集成示意图

3.3 试验数据采集计划

在大型指挥信息系统的边界性能试验中，采集不同内容、不同装备位置的数据，需要采用不同的采集方法［5］，同时为了提高采集可靠性，也需要进行冗余处理，试验数据采集计划见表6。

表6 大型指挥信息系统边界性能测试数据采集计划表

3.4 试验实施方法

图1中，试验计划人员通过试验指挥控制与分析中心，从试验资源库中选择各种实体装备、半实物仿真系统、数学模型仿真系统等试验资源，利用联合试验基础设施与被试系统进行连接，构成一体化的试验环境。试验时，将被试系统接入到能提供与各种配试的系统和威胁力量进行交互的代表性试验环境中（分别按试验场景1至4生成），按表6采集被试系统、配试装备的试验数据，对试验数据进行分析处理，评价被试系统在各种负载压力组合条件下形成的指挥控制、情报保障、通信等边界性能。

4 结论

大型指挥信息系统边界性能测评是军事信息系统测评领域的重要内容，采用本文建立的指标体系进行测试评估，可以综合评价大型指挥信息系统在用户规模、战场信息密度、战场信息量、系统运行时间、用户间距等条件下的指挥控制、情报保障的边界性能，也可以测评不同组合条件下的系统边界性能，切实摸清系统性能的底数和短板，为维护和进一步改进系统的整体能力提供依据。但是，对于不同用途的大型指挥信息系统，其边界性能测评的侧重点并不相同，今后需要进一步结合实践情况对上述方法进行改进和完善，研究开发功能齐全、针对性强的测试评估模型、方法和软硬件技术设施。

［1］中国人民解放军国防科学技术工业委员会.GJB 1145-91军用通信设备定型试验和鉴定试验规程［S］.北京：国防科学技术工业委员会，1991.

［2］The Defense Acquisition University.Test and evaluation management guide［M］.Washington：The Defense Acquisition U-niversity，2012：63-66，80-90.

［3］武小悦.装备试验与评价［M］.北京：国防工业出版社，2010：79-93.

［4］叶明芷.信息系统测评技术［M］.北京：电子工业出版社，2007：116-118，145-158.

［5］ALBERTS D S.军事试验最佳规程［M］.北京：电子工业出版社，2009：116-118，145-158.

Test and Evaluation for Threshold Performance of Large-Scale Command Information System

DANG Lin-ge，SHI Jing-lan，YUAN Xiang-yu
（Luoyang Electronic Equipment Test Center of China，Luoyang 471003，China）

Aiming at a certain large-scale command information system，the definition and connotation of its threshold performance are given based on the analysis of concepts related to military and civil fields at home and abroad.Start from the key operational issues that the command information system evaluation，the index system including 12 threshold performance indexes and 13 threshold condition indexes are provided，and a test and evaluation project is given，including test scenario design，test environment construction，test data acquisition plan，test implementation method.

command information system，threshold performance，test and evaluation，load and stress testing

1002-0640（2017）10-0188-05

TP393.06

A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.10.039

2016-09-07

2016-10-18

党林阁（1976- ）男，河南西平人，硕士，高级工程师。研究方向：指挥信息系统试验鉴定技术，装备体系试验、联合试验及体系作战能力评估。