导弹武器系统时间同步网的综合性能评估方法

何华锋，王依繁，何耀民，苏敬，韩晓斐

火箭军工程大学 导弹工程学院，西安 710025

伴随时间同步技术广泛应用于国防科技、电力通信等领域，系统协同工作对时间同步精度和稳定度等指标提出了更高要求。因此，开展时间同步技术的评估工作对于导弹的精确打击、目标定位以及电力系统提高数据输送能力等任务具有重要意义。现阶段，时间同步网性能评估工作包括系统单一特性或某一核心部件的性能评估、指标评估体系的建立与优化以及基于智能算法的评估模型建立。然而在实际应用过程中，仅对系统单一特性或某一核心部件进行性能评估，容易忽视系统的整体性，难以反映系统总体实际特征。同时，指标体系通常结合系统结构或工作流程进行建立，易出现评估指标相关性强、冗余等问题。最后，基于智能算法的评估模型[1]的建立为评估工作提供可靠的科学依据和分析方法，但易忽视主观因素的重要性。

目前对于时间同步网的性能评估工作，需综合考虑应用环境、技术要求等多项内容，得出主客观相融合的有效评估结果，并具备通用性、可操作性。中国科学院国家授时中心[2]和北京卫星导航中心[3]对基于卫星导航系统的时间同步技术进行精度评估。文献[2]针对远距离站间时间同步精度进行评估；文献[3]分析评估了星载钟和星间相对钟差估计对星座自主时间同步精度的影响。在满足精度需求的同时，时间同步网运行的可靠性也不容忽视。张友鹏等[4-6]针对铁路时间同步网的可靠性开展一系列评估工作。其中，文献[4]基于模糊贝叶斯网络对铁路时间同步网的可靠性进行了评估，得出光纤及同步网失效是引起系统故障的关键事件；文献[5]采用随机Petri网络建立铁路时间同步网的通信模型和故障处理模型，对时间同步网的实际运行状态进行定性分析，结果表明现阶段时间同步网具有较高的正确同步率；文献[6]针对铁路时间同步网评估过程的不确定性，提出了一种云模型和证据理论法等多种评估方法相融合的铁路时间同步网可靠性评估模型。针对武器系统时间同步网的核心部件评估，工业部门常通过设计单机设备测试评估实验，实现对核心部件工作性能的评估与验证。针对系统评估体系建立方法，文献[7]提出了一种“系统性能+固有能力+作战能力+作战任务”的武器系统动态指标体系构建方法。文献[8]基于过程分析法建立了合成孔径雷达(SAR)导引头试验鉴定指标体系。文献[9]基于层次分析法建立了星间时间同步任务规划评价问题的评价指标体系。上述评估体系建立方法均可有效反映被评估系统的实际工作状态，弥补了现阶段指标体系建立不充分、缺乏依据等问题。

基于智能算法的评估模型是现阶段较为客观的评估方法。常用的评估方法包括神经网络[10-11]、主成分分析[1]等算法。文献[11]考虑到评估模型精度和客观性等问题，提出了一种基于改进反向传播(BP)神经网络的评估模型。文献[12]结合电力系统时间同步网故障因素，提出了一种基于主成分分析法与故障树法的时间同步系统可靠性分析方法，但只进行了定性分析，缺乏客观性。文献[13]基于已有的评估体系，采用熵值法和层次分析法对飞机的实际健康状态模型进行组合赋权，进而得出综合评估值，但采用专家经验的方式选取权重的分配系数，大大降低了评估结果的准确性。

上述文献或针对系统的单一特性或核心部件进行了评估，或又只进行了定性分析，或采用的评估方法主观因素较强，但系统或网络的评估需具备全面性、完备性和客观性。因此，本文根据时间同步工作流程，结合导弹武器系统实际需求，建立了导弹武器系统时间同步网(MWSTSN)的性能评估体系和评估模型，通过构建权重分配系数最优化模型，求解最优权重分配系数，融合层次分析法和熵值法所得权重，获得兼具主、客观意义的综合评估结果。最后，通过实验验证了该评估方法的准确性和有效性。

1 导弹武器系统时间同步网性能评估体系

1.1 评估体系建立

导弹武器系统时间同步网是一种具有较强独立性的多模块系统，具有一定的网络健壮性与鲁棒性。因此，以导弹武器系统时间同步网的时间获取-传输-同步-保持的工作链为依据，建立导弹武器系统时间同步网的性能评估体系。首先，应针对导弹武器系统时间同步网内各核心部件进行健康状态评估，然后在已知核心部件健康状态的基础上，对整个系统性能进行综合评估。该体系通过层次划分的形式建立，第1层为综合评估层，用于对时间同步网的综合性能进行评价。第2层为综合评价指标层，用于描述被评估网络的5项重要功能指标，即有效性判断能力、信号收发能力、故障处理能力、环境适应能力以及安全保障能力。其中，有效性判断能力用于评估子系统核心部件的可用程度；信号收发能力用于评估系统信号收发的稳定程度；故障处理能力用于评价系统在出现故障时的恢复能力；环境适应能力用于评估不同工作环境下时间同步任务的完成程度；安全保障能力用于评估复杂环境作战下系统的安全程度。第3层作为核心部件性能指标层，依据3项网络性能指标，进一步划分出11项核心部件评估指标，组成核心部件评估指标的基层指标参数以及指标参数测算方法于第2节详细阐述。

综上，导弹武器系统时间同步网性能评估体系见图1。

1.2 时间同步网性能等级划分

通过建立性能评估等级的方式对导弹武器系统时间同步网的性能进行定量评价[13]。依据实际评价标准，将其划分为4个等级，具体如下：

1) 优秀(Perfect)。系统所有指标值均优于技术要求中的标称值一个量级以上，无任何故障发生，且系统可抵抗各类干扰，综合评估结果位于0.85～1.00之间。此时，该系统无需进行检修，可直接供用户使用。

2) 正常(Normal)。系统所测指标值均基本满足技术要求，可能存在普通故障，但能有效抵抗各类干扰，综合评估结果位于0.60～0.85之间。此时，根据技术要求安排周期性检修，无任何问题后，可提供用户使用。

3) 较差(Inferior)。系统所测指标值大部分满足技术要求，存在个别指标未达到要求，且存在一般性故障，无法有效抵抗干扰影响，综合评估结果位于0.4～0.6之间。此时，需要安排进一步检修，不可提供给用户使用。

4) 差(Bad)。系统所测数据大多不满足技术要求，且抗干扰性能差，需进行反复检修，性能劣化趋势十分明显，综合评估结果位于0～0.4之间。此时，系统应停止使用，作报废处理。

2 基层指标参数及其测算方法

评估体系中的各项指标需具备简单明了、可测或可量化性强等特性。因此，依据核心部件的工作流程以及技术要求，将第3层的核心部件性能指标层划分为32个基层指标，并对基层指标进行量化。

2.1 有效性判断能力

2.1.1 通信链路有效性

通信链路有效性是时间同步技术的实现基础。该指标采用应答检测方式，检查协议层以及应用层通道是否畅通，检测网络路由切换时延是否符合技术要求，记通信链路有效性为ERE。

通信链路有效性为定性指标，仍采用常规二态方式进行描述。要求主动向待同步设备连续发送3次通信检查请求命令。若出现无应答、请求命令无法发送以及应答时间大于0.5 s时，均判定该条通信链路无效，记为0，反之为1。

(1)

1) 通信链路有效率

通信链路有效率是记录上述检测过程中，通过有效性检验的概率，记为

(2)

式中：yi为第i次实验中通过有效性检测的次数；n1为实验次数。

2) 通信链路利用率

通信链路利用率是指链路的每秒传输信息的效率，链路利用率越大，信息传输产生延迟越大，网络中事件处理能力越差。因此，通信链路平均利用率是评价通信链路信息传递的实时性的重要指标，记为

(3)

式中：τs为发送时延；τr为接收时延。

3) 网络路由切换时延

网络路由切换时延是有效性检验过程中，网络数据包从发送端到接收端之间的平均时间间隔，记为e3。

2.1.2 外部独立标准时间源有效性

外部独立标准时间源有效性可充分表征系统时间获取的自主性和独立性。外部标准时间源的有效性判定可分为时间源状态测试和输出时间源信号电气性能测试两部分，电气性能指标包括：频率准确度、频率稳定度、预热锁定时间、时间信息可信度以及输出秒脉冲平均时间间隔。首先，应对系统外部时间源的状态进行检测，待系统状态完好的情况下，进一步进行时间信号电气性能测试，具体检验流程见图2。

图2 时间有效性检验流程图

1) 频率准确度

频率准确度[14]用于表征时间源的实际频率与标称频率间的偏离或符合程度，记频率准确度为

(4)

式中：fi为被测设备频率；f0为标称频率。

依据《天文授守时设备技术要求》《校时设备技术要求》，要求铷原子钟的频率准确度<3×10-11。

2) 预热锁定时间

常温下，预热锁定时间应不超出固定时限，记最大预热锁定时间为e5。铷原子钟在测试期间，应满足预热锁定时间小于10 min(常温下)。

3) 频率短期稳定度

频率的短期稳定度[15]是评价一个标准频率源在一段时间内频率质量优劣的重要参数，记为e6。铷原子钟作为校时设备的核心部件，短期频率稳定度要求<2×10-11/s。

4) 时间信息有效性

时间信息有效性为定性指标，认为时间信息只存在“有效”和“无效”两种状态，并将其记为

(5)

专家通过判断时间信息格式和内容是否正确来判断有效性，有效记为1，无效则为0。

5) 1PPS平均时间间隔

1PPS平均时间间隔[16]是表征秒脉冲精度的重要指标。常通过测量一定周期Ti内，连续多个1PPS时间间隔的平均值，记为

(6)

式中：τi为每两个秒脉冲上升沿所对应时刻之差，即1PSS时间间隔；i为所测周期内时间间隔数。

2.2 信号收发能力

2.2.1 多路独立时间源信号输出能力

1) 时间同步精度

时间同步精度，即时间偏差值的均方误差值，是检验时间同步系统输出时间一致性的重要指标，记为

(7)

式中：n为测试样本总数；Δt0为时间同步标称精度；Δtrel/abs为相对/绝对时间同步偏差，计算公式为

(8)

2) 时间源可信任程度

时间同步网存在多种时间标准源。以天文授守时设备为例，其内部存在卫星接收机接收时间信号、校时装置中铷原子钟传输时间信号、主从站传输的时间信号以及备用晶振单元输出的长期驯服时间。

根据《天文授守时装置设计技术要求》所述：天文授守时设备时间源可靠程度通常采用数字等级的方式表示。根据时间源的传递方式、信号来源以及使用环境，将时间源可信赖程度分为1(不信赖)、2(一般信赖)、3(信赖)以及4(十分信赖)共4个等级。记时间源可信赖程度为e10。

2.2.2 接收设备信号获取能力

1) 首次捕获时间

首次捕获时间[17]指在一定信噪比和环路带宽条件下，接收机从接收信号到锁定状态所需时间，其用于表征接收机对信号的敏感程度。记首次捕获时间为e11。系统要求正常状态下，接收机首次捕获时间应<120 s。

2) 接收机误码率

接收机误码率指接收机恢复卫星电文的错误概率，用于表征接收机灵敏度的重要指标，可作为评价接收机对信号的追踪能力、捕获能力以及信号稳定接收能力的重要指标，一般要求误码率≤10-8。记接收机误码率为

(9)

式中：rerr为接收机通道数据误码总数；rsum为接收机各通道码元总数。

3) 失锁重捕获时间

失锁重捕获时间[17]指系统正常工作下，信号全部中断后，接收机重捕获并正常输出所需时间。假设外部标准源信号突然丢失，以信号丢失时刻作为时间间隔计数器开门信号，重捕时刻作为关门信号，所测的时间间隔即为失锁重捕获时间e13，一般要求≤60 s。

2.3 故障处理能力

2.3.1 故障检测/诊断能力

1) 故障漏报率

故障漏报率是指设备故障状态被系统误认为正常状态的概率，技术说明要求故障漏报率≤10-6，记该指标为

(10)

式中：nl为故障漏报数；Nl为总故障数。

2) 故障虚报率

故障虚报率是指设备的正常状态被系统误认为故障状态的概率，技术说明要求故障误报率≤10-6。记故障误报率为

(11)

式中：ne为故障误报数；Ne为总故障数。

3) 平均无故障时间间隔

平均无故障时间间隔[18]指在一定长时间内，前后两次故障发生的时间间隔，技术要求规定设备平均无故障时间间隔应在2年以上。记平均无故障时间间隔为e16。

4) 故障检测/诊断率

故障检测/诊断率是故障处理系统能成功检测、并确定核心设备有无故障以及故障原因的概率，可作为评价系统故障检测能力的重要指标，常采用False Discovery Rate(FDR)或tp rate[19]进行计算。技术说明要求故障检测/诊断率≥0.99。记平均故障检测/诊断率为e17。

2.3.2 故障修复能力

1) 平均故障修复时间

平均故障修复时间[18]用于表征故障处理速率和系统维修能力，一般要求处理时间≤25 min。记平均故障处理时间为e18。

2) 平均故障修复率

平均故障修复率是指在规定的条件下和规定的时间内，产品在任一规定的维修级别上被修复的故障总数nr与在此级别上修复性维修总时间ts之比，是评价产品故障处理能力的一项基础指标，记为

(12)

2.4 环境适应能力

2.4.1 干扰环境适应能力

接收机抗压制/欺骗式干扰失效概率是评价接收机抗干扰能力的主要指标，而接收机抗干扰能力又是检验接收机可靠性的重要特性。记接收机抗压制/欺骗式干扰失效概率为e20、e21。

在外部干扰存在情况下，接收机接收时间失效性判断依据为

|treal-ttest|<Δt

(13)

式中：treal为实际时间；ttest为测试时间；Δt为精度极限。

接收机满足上述失效依据时，则判定接收时间信息失效，且失效概率为

(14)

式中：pn为第n组实验中失效次数；T3为测试时长。

2.4.2 振动环境适应能力

振动环境试验是指在现场或实验室通过模拟的方法使产品承受振动环境的试验，目的是检验产品在振动环境中工作的环境适应能力，估算产品寿命等。

1) 3级振动环境设备测试实验

振动实验共分为3级，筛选条件见表1。3级振动环境的区别在于功率谱密度不同。其中，一级振动环境是指功率谱密度(PSD)为20～80 Hz、振动条件为3 dB/oct的振动条件；二级振动环境是PSD为80～350 Hz、0.01 g2/Hz的振动条件；三级振动环境是PSD为350～2 000 Hz、-3 dB/oct的振动条件。

表1 随机振动应力筛选条件

设备和模件(组件)在振动实验过程中，需通电进行性能监测，振动后再检测，并记录其失效次数。若缺陷剔除阶段出现故障，修复后要补做无故障振动，依次施加每向5 min或同时施加5 min。

2) 3级振动环境设备失效概率

一、二、三级的振动条件下，对设备进行测试实验，计算其失效率e22、e23、e24。

(15)

式中：z为失效次数；Nz为总实验次数。

2.4.3 高低温环境适应能力

由于战场环境复杂多变，设备需耐受-35～ +55 ℃的温度变化，并能够正常工作。

1) 高/低温环境下设备测试实验

排除外界其他变化，对设备进行高低温测试，首先，将温度从室温以每5 ℃的增长幅度逐步增大至+55 ℃，每增大10 ℃对设备的功能进行一次检测；若功能正常，则继续升温直至设备出厂规定的高温极限值；最后，完成高温测试，观察设备功能、外观及内部元器件完好情况，并记录。

2) 温度循环筛选测试实验

设备需100%完成温度循环筛选试验，受筛设备需完成每一道工序，才能判定检验是否合格。温度循环筛选条件见表2。

需按表2所示条件进行≥10次的温度筛选，并要求最后两个循环无故障，若在最后两个循环中出现故障，修复后需补做两个无故障循环。可按照温度循环筛选剖面及监测(见图3)进行测试，且应尽量在温循过程中通电进行性能监测。温循后检测设备功能是否正常及其组件是否出现明显损坏问题，无上述问题则可判定设备温循试验合格。

表2 温度循环应力筛选条件

图3 温度循环筛选剖面

3) 高/低温环境下设备失效概率

高/低温环境下设备失效概率是用于表征设备在技术要求所规定的高/低温环境下正常工作的能力，记为

(16)

式中：nx为失效次数；Nx为总实验次数。

在完成上述实验后，需由专家按照技术要求，对设备的合格状态进行评判，统计总失效次数，由式(16)计算得出设备的失效概率。

2.5 安全保障能力

2.5.1 通信链路防攻击/篡改能力测试实验设计

通信链路防攻击/篡改能力测试实验要求在无其他干扰情况下，连续m次攻击接收设备或篡改设备接收信息，共进行n组测试实验，记录安全防护系统有效拦截并反馈的总次数；系统未有效拦截造成时间信息失效总次数；系统时间信息错判总次数。

2.5.2 通信链路防攻击/篡改能力指标计算

1) 通信链路被攻击/篡改检测率

通信链路被攻击/篡改检测率是评估通信链路安全性的重要指标，记为

(17)

式中：Ji为每组实验中检测到攻击的总次数。

检测率是指系统在遭受该项攻击时，安全防护系统能够自主准确地完成检测、防护以及故障反馈任务的概率。

2) 通信链路被攻击/篡改虚警率

通信链路被攻击/篡改虚警率是指安全保障系统将有效时间信息误认为无效信息的概率，通常由设备周围电磁/噪声或敌方攻击等干扰引起，记链路被攻击/篡改虚警率为

(18)

式中：Xi为每组实验中时间信息错判的总次数。

3) 通信链路被攻击/篡改失效率

通信链路被攻击/篡改失效率是通过时间信息的失效概率进行评估，记为

(19)

式中：Si为每组实验中时间信息失效的总次数。

3 导弹武器系统时间同步网性能评估模型

3.1 总体性能评估模型

根据导弹武器系统时间同步网性能评估体系，建立其总体性能评估模型为

E=(γ1EEFF+γ2EREC+γ3ESRR+

γ4EEA+γ5ESAF)(1-μs)

(20)

式中：EEFF为有效性判断能力；EREC为信号收发能力；ESRR为故障处理能力；EEA为环境适应能力；ESAF为安全保障能力；μs为评估性能损失系数；γi(i=1,2,…,5)分别为各性能指标参数所占的权重。

3.2 有效性判断能力评估模型

有效性判断能力主要从通信链路与外部独立标准时间源的有效性两方面进行评估，其评估模型为

EEFF=λ1ERE+λ2ETE

(21)

式中：ERE为通信链路有效性；ETE为外部独立标准源信号有效性；λ1、λ2分别为子系统评估指标的权重。

通信链路有效性是3项基础指标的迭加，其指标模型为

ERE=ε1e1+ε2e2+ε3e3

(22)

式中：e1、e2、e3为网络有效率、通信链路利用率、网路路由切换时延；ε1、ε2、ε3分别为上述3项指标所占权重。

外部标准时间源信号有效性为多项基础指标的迭加，其指标模型为

ETE=ε4e4+ε5e5+ε6e6+ε7e7+ε8e8

(23)

式中：e4、e5、e6、e7、e8为标准时间源信号的频率准确度、预热锁定时间、频率短期稳定度、时间信息有效性，1PPS平均时间间隔；εi(i=4，5，…，8)分别为上述指标所占权重。

3.3 信号收发能力评估模型

信号收发能力是由多路独立时间源信号输出能力、接收设备信号获取能力两方面组成，记为

EREC=λ3ETS+λ4EED

(24)

式中：ETS为多路独立时间源信号输出能力；EED为接收设备信号获取能力；λ3、λ4分别为对应子系统评估指标的权重。

多路独立时间源信号输出能力为时间同步精度和时间源可信赖程度两项基础指标的迭加，其指标模型为

ETS=ε9e9+ε10e10

(25)

式中：e9、e10为时间同步精度和时间源可依赖程度；ε9、ε10分别为各特性指标所占的权重。

接收设备信号获取能力，为上述评估模型中的3项基础指标的迭加，其指标模型为

EED=ε11e11+ε12e12+ε13e13

(26)

式中：e11为首次捕获时间；e12为接收机误码率；e13为接收机失锁重捕获时间；ε11、ε12、ε13分别为各特性指标所占的权重。

3.4 故障处理能力评估模型

对于故障处理能力评估模型，记为

ESRR=λ5EEF+λ6EEM

(27)

式中：EEF为故障检测/诊断能力；EEM为故障修复能力；λ5、λ6分别为子系统评估指标权重。

故障检测/诊断能力由故障漏报率e14、故障虚报率e15、平均无故障时间间隔e16、故障检测/诊断时间e17这5项指标组成，记为

EEF=ε14e14+ε15e15+ε16e16+ε17e17

(28)

式中：ε14、ε15、ε16、ε17分别为各指标特性所占的权重。

故障修复能力评估模型为

EEM=ε18e18+ε19e19

(29)

式中：e18为平均故障修复时间；e19为平均故障修复率；ε18、ε19分别为各指标特性所占的权重。

3.5 环境适应能力评估模型

对于环境适应能力评估模型，记为

EEA=λ7EDA+λ8EVA+λ9ETA

(30)

式中：EDA为干扰环境适应能力；EVA为振动环境适应能力；ETA为高低温环境适应能力；λ7、λ8、λ9分别为子系统评估指标权重。

设备在干扰、振动以及高低温环境下的适应能力的评估模型为

(31)

式中：ei(i=20，21，…，26)分别为接收机抗压制式干扰失效概率、接收机抗欺骗式干扰失效概率、一级振动环境设备失效概率、二级振动环境设备失效概率、三级振动环境设备失效概率、高温环境设备失效概率、低温环境设备失效概率；εi(i=20，21，…，26)分别为各特性指标所占的权重。

3.6 安全保障能力评估模型

根据评估体系，建立安全保障能力评估模型为

ESAF=λ10ELP+λ11ERS

(32)

式中：ELP为防攻击能力；ERS为防篡改能力；λ10、λ11分别为子系统评估指标权重。

防攻击能力评估模型为

ELP=ε27e27+ε28e28+ε29e29

(33)

式中：e27为通信链路被攻击检测率；e28为通信链路被攻击虚报率；e29为通信链路被攻击失效概率；ε27、ε28、ε29分别为各指标特性所占的权重。

同理可得，防篡改能力评估模型为

ERS=ε30e30+ε31e31+ε32e32

(34)

式中：e30为通信链路被篡改检测率；e31为通信链路被篡改虚报率；e32为通信链路被篡改失效概率；ε30、ε31、ε32分别为各指标特性所占的权重。

3.7 组合赋权

权重代表了所建指标体系的各个指标对其描述对象的影响程度，是实现综合评价的重要体现[20]。层次分析法[21-22]具有较强的主观因素，无法保证指标权重的科学性。熵值法[23]对指标进行客观赋权，但该方法会忽视指标间的相对重要性差异。因此，本文采用组合赋权[24-27]的定量评估算法对导弹武器系统时间同步网性能进行综合评估，既客观分配指标权重，同时综合考虑指标相对重要性，充分融合上述方法的优点。组合赋权法具体流程为

步骤1原始数据规范化处理。为建立指标数据间的可比性，消除指标数据的量纲影响，需进行数据规范化处理。因此，将指标数据分为数值型和非数值型。针对数值型指标，选取“极差修正法”和“定基标准化法”进行规范化，使数据值规范化到[0,1]之间。针对非数值型数据，根据专家意见对数据进行规范化处理。

因此，对于越大越优型指标数据，规范化公式为

(35)

对于越小越优型指标数据，规范化公式为

(36)

对于越接近技术要求标称值越优的适度性指标数据，其规范化公式为

(37)

对于指标EWR采用“倒数规范化法”，规范化公式为

(38)

步骤2采用层次分析法得出主观权重εi。

步骤4为获取最优权重分配系数[27]，以时间同步网的每组数据的总性能评估的极大值作为目标函数，求解如下非线性模型。通过式(39)计算主、客观权重分配系数k。

(39)

步骤5融合主、客观权重，获得最优组合权重zi。不失一般性，令

(40)

步骤6重复以上步骤，解算各层级指标权重，并与实测指标数据进行融合，得出综合评估值。

4 案例研究

本节以1.1节中的时间同步网为例进行分析，现有3组历史数据和1组标准理论值(第1组)，见表3。利用第3节中建立的评估模型进行分析，获得系统的综合性能评估值和评价等级。最后，将综合评估结果与实测结果进行比对，以验证上述指标体系和模型的正确性、可测性和可操作性。

4组数据情况具体如下：

数据1该组数据各项有效性指标均优于技术要求的标称值一个量级以上，且无故障发生。同时，系统可有效抵抗各类干扰和攻击，数据指标优越，可作为其他数据的参照。系统等级优秀。

数据2该组数据各项指标均满足技术要求，但系统抗干扰能力不足。同时，该组设备发生一次普通故障，并在规定指标范围内完成故障处理。系统等级正常。

数据3该组指标数据基本满足技术要求，但抗压制式和欺骗式干扰能力不满足技术要求，并出现信号丢失故障现象，且无法通过人工维修处理。系统等级较差。

数据4该组指标数据大部分不满足技术要求，尤其是抗干扰能力、抗攻击、篡改能力严重不足，且出现多次重大故障。系统等级为差。

4.1 指标权重

根据表3数据，利用第3节中评估模型以及权重确立方式，进行性能评估，具体步骤如下：

步骤1对表3中的4种状态下实测的32项基层指标数据进行规范化处理，规范化处理数据如表4所示。

表3 导弹武器系统时间同步网样本数据

表4 基层指标规范化数据

步骤2利用层次分析法解算指标权重。以外部标准时间源信号有效性指标为例，根据其基层指标的相对重要程度，按照文献[21]中的1～9标度表构造判断矩阵A2。

(41)

首先，对判断矩阵A2的一致性进行检验；然后，求解出矩阵的最大特征值以及对应的特征向量，即指标的权重为

(42)

同理可得，其他10项核心部件性能指标间的权重为

(43)

步骤3利用熵值法解算指标权重。根据文献[23]中的熵值法求权重步骤，计算外部标准时间源有效性的基层指标间权重为

(44)

同理可得，其他10项基层指标间的权重为

(45)

步骤4主、客观权重分配系数求解。通过MATLAB求解式(38)，可得主、客观权重的分配系数k为

(46)

式中：

(47)

其中：ki(i=1，2,…，5)为综合评价指标层所对应的各个核心指标层的分配系数。

步骤5计算32项基层指标的组合权重值。如表5所示。

表5 组合赋权后解算出的基层指标权重

步骤6重复上述步骤，计算下一层级指标权重，见表6和表7。

表6 组合赋权后解算出的核心部件指标的指标权重

表7 组合赋权后解算出的性能指标权重

4.2 结果分析

根据上述内容，可得4组导弹武器系统时间同步网的综合评价结果，如表8所示，与实际测试结果一致。此处，评估性能损失系数μs取0.1。

表8 导弹武器系统时间同步网综合评估结果

采用所提出的综合性能评估方法对导弹武器系统时间同步网的性能状态进行综合评估，评估结果均与实际状态一致。根据评估结果可知，第1组数据所反应的时间同步网的外部标准时间源有效，其他核心部件的性能均优于技术要求，且该网络无需检修或可延长检修计划。第2组数据所反映的时间同步网的外部时间源有效，其他指标基本满足技术要求，但存在轻微故障，需按照技术要求定期进行检修。第3组外部标准时间源有效，但部分指标不满足技术要求，如接收机抗压制干扰失效概率、被攻击失效概率等，且存在一般故障，评价等级为较差，需对时间同步网进行大型检修。第4组数据所反映的时间同步网的外部标准时间源无效，且指标大多数不满足技术要求，同时存在严重故障，故评价等级为差，需进行报废处理。

5 结 论

所建立的导弹武器系统时间同步网的评估体系，摆脱了采用传统单一指标或单一设备评估的不全面性，可为导弹武器系统试验鉴定指标体系建立奠定基础。同时，文中给出了各指标的测算方法，并将定性指标量化，验证了指标体系的可用性和可量化性。

所提出的以综合评估结果为优化目标，解算层次分析法与熵值法的权重分配系数，实现了对导弹武器系统时间同步网的组合赋权，并根据所建立的评估模型，对系统进行评估。该方法有效弥补了主、客观权重求解方法的不足，并能很好地解决以往通过专家打分方法确定权重分配系数所带来的人为主观不确定性问题，进而提高评估结果的准确性和客观性。

仿真实验结果表明，采用本文提出的导弹武器系统时间同步网的综合性能评估方法对4种不同状态下的时间同步网进行综合评估，评估结果与实际测试结果基本一致，可为导弹武器系统评估工作奠定基础。