指挥链路通联能力评估软件设计

指挥链路通联能力评估软件设计

1黄强  2曹学博

1陆军工程大学通信士官学校，重庆400035

2战略支援部队中部信息通信旅，天津300171

内容摘要：指挥链路以战场信息网络为依托，网络通联能力的强弱将直接影响指挥链路释能。通联能力的评估工作涉及内容多，需要设计开发专门的评估软件系统，为通联能力的评估和提升提供有效支撑。本文阐述了指挥链路通联能力的评估流程，在此基础上设计了评估软件，并介绍了软件功能和工作流程。

关键词：指挥链路；通联；评估；软件设计

I. 前言

指挥链路是指在作战体系的各个参战节点之间传递作战指挥相关信息的数据链路。在联合作战中，指挥链路是各级指挥员、指挥机构、作战单元之间信息交互的联通纽带，是实施联合作战指挥、打赢信息化局部战争的重要依托。指挥链路以战场信息网络为依托，网络通联能力的强弱将直接影响指挥链路释能。通联能力的评估工作涉及指标体系建立、权重分析、指标量化、数据采集、评估计算、统计分析、结果呈现等多项内容，目前与此类似的体系能力评估中，主要依靠商用工具、MATLAB等软件来实现，但这些工具只具备部分功能，操作不便捷，呈现不直观，难以对指挥链路通联能力评估提供有效支持。为此，需要设计开发一个专门的指挥链路通联能力评估软件系统，为通联能力的评估和提升提供有效支撑。

一、指挥链路通联能力评估流程

指挥链路通联能力的评估过程，包含了评估指标体系设计构建、指标数据采集和处理、指标权重分配、评估计算、评估结果验证和展示等步骤，其流程如图1所示：

图1 指挥链路通联能力评估流程

（1）评估指标体系构建。遵循指标体系的构建原则，按照指标体系建立方法，将各级指标要素组合成一个具有一定层次结构的整体[1]，构建合成旅指挥链路通联能力的评估指标体系。指标体系一般遵循系统性、层次性、客观性等原则，指标体系初建 的方法有分析法、Delphi法、综合法等。

（2）指标数据采集和处理。设计数据采集表，获取底层指标的数据值，定量定性分析合成旅指挥链路通联能力各指标数据值，对底层指标数据进行归一化等预处理。

（3）指标权重分配。不同的指标对合成旅指挥链路通联能力的影响程度是不同的，要选用科学合理适用的方法分配各指标在通联能力评估时所占的权重。一般的权重分配方法有层次分析法、熵权法、变异系数法等，基于通信网络的复杂性和涌现性，一般采用网络层次分析法。

（4）评估计算。根据第2、3步骤中确定的归一化底层指标值和指标权重，从底层指标开始，选择评估计算方法对通联能力自下而上逐层进行聚合计算，直至得到顶层指标的评估值。常见的评估计算方法有ADC、TOPSIS、加权算法、灰色关联法等。

（5）评估结果验证和展示。对评估结果进行分析和验证，最后得出结论，利用评估软件功能，将结果进行可视化展示。以表格、柱状图、饼状图、图片、文字等显示方式将已完成评估数据进行直观展现，同时提供对最终分析结果的报告输出功能。

二、指挥链路通联能力评估软件系统设计

能力评估软件系统应当具备评估数据库对评估中涉及到的数据进行统一管理，可以为用户提供方便的指标数据导入功能、全面的指标体系构建方法、灵活的权重分析算法、高效可选的评估方法、直观可靠的结果呈现形式，能够支持合成旅指挥链路通联能力评估的全过程。同时，面向不同需求的用户，还应提供不同的分析结果展示视角。

    （一）系统功能

指挥链路通联能力评估软件系统负责对评估采集数据进行分析评估，支撑装备需求论证、系统组织运用等研究工作，系统功能包括：

（1）数据处理。支持加载采集数据进行数据预处理以及对异构数据源的分析导入，且数据预处理提供多种算法对导入后的数据进行统计分析、提供自定义导入规则。

（2）评估指标体系设计。提供构建和管理指标体系的功能，支持指标体系结构的可视化、图形化设计，能够设置指标体系各节点数值来源以及指标权重等。

（3）评估指标设计。提供指标计算流程管理，支持可视化、图形化设计指标计算流程；提供指标计算设计的基础算子库，包括数据源、流程控制、数据操作等。

（4）评估算法。主要包括效能评估算法和权重算法，提供专家赋权法、标准离差法、离差最大化法等权重分配方法，支持ADC、TOPSIS、加权算法、灰色关联等多种方法的对比评估；

（5）评估结果呈现。结果的呈现包括整体效能、单项指标贡献度、随指标参数变化的动态效能等，呈现的视角包括普通视图、指挥员视图、技术人员视图等。能够按照评估计算的结果，基于评估展示设计完成评估结果的展现，同一界面可以显示一个或者多个指标、指标体系评估结果，展示支持多种形式，如表格、交叉表、柱状图、饼状图、图片、文字、3D分组散点图等显示方式[2]，同时提供对最终分析结果的报表输出功能。

    （二）系统组成

指挥链路通联能力评估软件系统由采集数据处理分系统和数据评估分析分系统两部分，如图2所示。

采集数据处理分系统包括数据导入和数据加载两部分，实现评估数据的文件的导入和管理。数据评估分析分系统负责对试验数据进行分析评估，支撑装备性能优化改进、指挥链路组织运用等研究工作，包括评估指标开发、评估算法实现、评估结果展现等子模块。

图2 能力评估软件系统组成图

    （三）系统流程

   按照指挥链路通联能力的评估过程，将软件系统流程划分为3个步骤。通过评估数据采集，将要评估的数据导入到分析评估中；根据要评估的对象和指标进行指标计算流程设计和指标体系设计完成评估计算；最后根据已设计的评估展现形式，展示指标体系和指标的计算结果。如图3所示。

图3 能力评估软件系统工作流程图

    （四）关键技术

    1.通用化评估建模框架技术

    通用化评估建模框架技术是包括了可视化指标体系设计、指标计算流程，支持扩展指标算子，支持评估模型的接口规范化描述文件和动态库/包的生成。支持数据预处理、评估指标分析、指标体系综合分析及因素分析。提供评估结果的查看和评估报告的生成，如图4所示。

图4 通用化评估建模框架技术

    2.评估计算服务技术

    评估计算服务包括对采集数据的评估、分析、预测三个过程，其中评估是按照给定的装备、作战行动及数据，结合评估模型来对不同的方案进行计算，形成最终的能力值、指标值。分析是按照给定的因素对影响指标变化的关键因素进行辨识，找到影响较大的因素，反映与评估目标的关键要素及其关联关系。预测是利用已有的样本数据，拟合因素与指标之间的定量的近似数学模型，并通过数学模型对尚未探索的因素空间进行探索。评估计算服务技术主要是为了研究将三种应用过程兼容到一起，在使用中可以按需选择对应的应用模式，从而解决更为复杂的应用问题。

    3.数据可视化显示分析技术

    系统通过可扩展可视化插件的方式集成ECharts和D3.js等可视化技术，可视化插件的使用有助于软件的二次扩展，在一定程度上延长了软件的使用力。可扩展性良好的软件能够适应各种变化，能够很快的响应用户的需求。评估结果可视化分析通过定义统一的可视化插件接口对可视化分析插件进行集成和使用，如图5所示。

图5 评估可视化分析插件集成设计

三、指挥链路通联能力评估软件功能描述

    （一）指标体系设计功能

     评估指标体系设计能够设置具体的指标项及指标项属性，能够通过图形化、可视化方式灵活地建立树形层次的指标体系，并对其进行管理，能够提供向导对指标体系效能算法进行配置，形成评估指标计算方案，并对其进行管理。其处理流程和体系管理如图7所示，具体包括：

     (1)提供对指标体系分类和指标体系图的新建、编辑、删除的管理；

     (2)提供对指标体系的简单合并、对比合并；

     (3)提供对指标体系的自定义设计；

     (4)提供对指标体系的放大、缩小、还原的操作；

     (5)支持显示网格，可视化拖拽调整指标的部署位置和对整体布局进行设计；

     (6)支持对指标的节点形状进行设计；

     (7)支持选中指标节点完成相关属性的配置；

     (8)支持对指标体系的根节点配置效能算法，对体系的非叶子节点配置权重算法；

     (9)支持显示权重算法图例进行查看已配置的权重算法；

    (10)支持指标体系的导入、导出功能；

     (11)能够通过图形化的方式，构建树形层次的指标体系。

图7  新建指标体系处理流程

    （二）评估算法设计功能

    定制用户所需评估算法和权重算法，为指标评估提供算法支撑。其中，定制的典型评估算法包括：TOPSIS法、加权平均法、ADC法等3类；典型权重分配算法包括：专家赋权法、标准离差法、离差最大法等3类。

    评估算法实现模块包括评估算法开发、权重算法开发、评估算法库、权重算法库等，其工作流程如图8所示。

图8  权重算法配置工作流程

软件系统提供的典型权重算法的设置采用向导式设置界面，算法首页配有原理说明，以向导式设置方式逐步介绍算法设置步骤，提供一致性检验支持，对不能通过一致性检验的算法设置给出提示，还提供注意问题说明和应用实例说明等，图9、图10是以层次分析法为例展示的典型权重算法设置说明。

图9 设置判断矩阵

图10  一致性检验

    软件系统提供的典型评估算法设置采用和权重分配方法相同的向导式设置界面，算法首页配有原理说明，以向导式设置方式逐步介绍算法设置步骤，提供一致性检验支持，对不能通过一致性检验的算法设置给出提示，还提供注意问题说明和应用实例说明等，不再举例说明。

    （三）评估结果展现功能

评估结果展现模块提供对评估指标体系、评估基础数据和评估结果数据的可视化展现，从评估任务的视角进行数据展现和报表生成。在评估结果展现时，将评估结果数据按照预先设定的展现方式进行显示，评估结果数据通过评估计算引擎得到。评估结果展现主要由评估结果显示和评估报告生成等功能组成，功能组成如图11所示。

图11 评估结果展现功能组成

    1.评估结果显示

评估结果显示实现评估结果的可视化显示功能。主要包括评估结果显示、实时评估结果显示、评估结果多样化显示、导出图像文件和导出数据文件等功能，其流程如图12所示。

(1)评估结果多样化显示：支持采用表格、柱状图、饼状图、图片、文字等5种图形显示评估结果，如图13所示；

(2)导出数据文件：支持将表格数据结果导出到文件，文件形式包括txt、excel等形式。

图12 评估结果显示工作流程

图13 评估结果显示界面

    2.评估报告生成

评估报告生成主要实现自动生成评估报告和word报告自动下载等功能。

(1自动)生成评估报告：支持依据评估报告模板自动生成评估报告文档；

(2)word报告自动下载：支持将评估报告文档转换为Word格式，并自动下载到用户本地。

四、结束语

本文对指挥链路通联能力评估软件的功能需求进行了分析，设计了评估软件的系统组成和工作流程，并对软件功能进行了详细描述。与目前常见的评估软件相比，本文设计研制的评估软件创新点在于，一是支持不同格式的数据简易导入；二是支持便捷高效地对指标体系和指标进行可视化编辑；三是计算流程简洁明了，提供多种评估计算方法进行对比；四是评估结果可以多样化的展示。

参考文献

[1]王运明，崔怀健，陈波等．基于边连接策略的指控网络模型研究[J].指挥与控制学报，2016，2（1）：40－46.

[2]叶玲，王芳等．指挥控制网络通联性评估软件设计[C].中国指挥与控制学会.第九届中国指挥控制大会论文集.北京，2021：609-613.

作者简介：

1.黄  强（1987-）：男，硕士，主要研究方向为陆军指挥链路建设作战运用。

2.曹学博（1989-），男，硕士，主要研究方向为军事指挥作战运用。