大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能的一種測評方法

黨林閣，石景嵐，袁翔宇

（中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003）

大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能的一種測評方法

黨林閣，石景嵐，袁翔宇

（中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003）

針對某類大型指揮信息系統(tǒng)，在分析國內(nèi)外軍事、民用領(lǐng)域相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，給出了其邊界性能的定義和內(nèi)涵，從指揮信息系統(tǒng)測評需要回答的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題出發(fā)，提出了包含13個性能邊界指標(biāo)和12個條件邊界指標(biāo)的指標(biāo)體系，并給出了一個包括試驗場景設(shè)計、試驗環(huán)境構(gòu)建、試驗數(shù)據(jù)采集計劃、試驗實(shí)施方法的測評方案。

指揮信息系統(tǒng)，邊界性能，測評，負(fù)載壓力測試

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，大型指揮信息系統(tǒng)不僅是輔助指揮員和指揮機(jī)關(guān)實(shí)施作戰(zhàn)指揮活動的中心，同時也是把各種作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)要素綜合集成為體系作戰(zhàn)能力的核心裝備。本文針對某大型指揮信息系統(tǒng)，在分析國內(nèi)外軍事、民用領(lǐng)域信息系統(tǒng)邊界性能相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，提出了一個較為完備的指揮信息系統(tǒng)邊界性能試驗評價指標(biāo)體系和測評方案，并已實(shí)際應(yīng)用于大型指揮信息系統(tǒng)試驗條件建設(shè)論證工作，較好地彌補(bǔ)了指揮信息系統(tǒng)試驗在這方面的不足。

1 大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能測評的定義與內(nèi)涵

1.1 國內(nèi)裝備試驗領(lǐng)域相關(guān)概念

國內(nèi)裝備試驗領(lǐng)域與邊界性能測評相關(guān)的概念主要有極限應(yīng)力條件、裝備性能指標(biāo)的最大最小值等。極限應(yīng)力條件［1］是指裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求或裝備技術(shù)條件規(guī)定的氣候環(huán)境、機(jī)械環(huán)境、電磁環(huán)境、生物環(huán)境、化學(xué)環(huán)境等應(yīng)力及電應(yīng)力的嚴(yán)酷極限條件。極限應(yīng)力條件下的性能指標(biāo)測試，其目的是為了判定被試系統(tǒng)各項性能指標(biāo)是否符合裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求或裝備技術(shù)條件規(guī)定的容限范圍，若不在規(guī)定容限范圍內(nèi)，則應(yīng)判為失效。裝備性能指標(biāo)的最大最小值反映了指標(biāo)規(guī)定的裝備最佳性能和最低可接受性能，即指標(biāo)規(guī)定的裝備性能邊界值。以最大最小值形式描述的指揮信息系統(tǒng)性能指標(biāo)如：最大指揮控制數(shù)量、最大指揮控制距離、信息查詢最大時延、系統(tǒng)最高與最低工作溫度等。

1.2 美國裝備試驗領(lǐng)域相關(guān)概念

美國裝備試驗領(lǐng)域和邊界性能測評相關(guān)的概念，主要包括設(shè)計極限試驗（DLT）、臨界值、目標(biāo)值等。設(shè)計極限試驗［2-3］（Design Limit Testing，DLT）主要驗證系統(tǒng)在處于設(shè)計極限運(yùn)行狀態(tài)或極端環(huán)境條件時是否仍然可以提供充分的性能。設(shè)計極限試驗應(yīng)基于系統(tǒng)的任務(wù)剖面進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)注意使系統(tǒng)處于最惡劣的環(huán)境中，但是也要注意不應(yīng)使系統(tǒng)在超過設(shè)計極限的條件下運(yùn)行。臨界值［2］（Threshold Value）也稱閾值或門限值，包括臨界條件［4］（Threshold Condition）和臨界性能［4］（Threshold Performance）。條件是指完成關(guān)鍵作戰(zhàn)事件、任務(wù)或子任務(wù)的條件。條件可能來源于物理環(huán)境（如海洋狀況、地形、氣候）、軍事環(huán)境（如兵力分配、威脅、指揮關(guān)系）或社會環(huán)境（如政治、文化、經(jīng)濟(jì)因素）。臨界性能列出了最低可接受作戰(zhàn)使用值，如果低于這個值，系統(tǒng)的效用就成問題。

1.3 民用領(lǐng)域相關(guān)概念

民用信息系統(tǒng)測評領(lǐng)域與邊界性能測評相關(guān)的概念主要是負(fù)載壓力測試、邊界值測試等。負(fù)載壓力測試［5］是指在一定的約束條件下，測試系統(tǒng)所能承受的并發(fā)用戶量、運(yùn)行時間、數(shù)據(jù)量，以確定系統(tǒng)所能承受的最大負(fù)載壓力。負(fù)載壓力測試包括并發(fā)性能測試、疲勞強(qiáng)度測試、大數(shù)據(jù)量測試等內(nèi)容。邊界值測試是一種信息系統(tǒng)軟件測評的方法。邊界值測試的基本原理是故障往往出現(xiàn)在輸入變量的邊界值附近，大量軟件缺陷都是和邊界有關(guān)的缺陷。

1.4 本文給出的定義

指揮信息系統(tǒng)邊界性能測評就是從實(shí)戰(zhàn)出發(fā)，在人、機(jī)、環(huán)和對抗等要素共同作用的情況下，檢驗系統(tǒng)指標(biāo)規(guī)定的最低可接受性能、最大能力以及在極端惡劣環(huán)境下的作戰(zhàn)能力，充分暴露系統(tǒng)存在的問題和隱患，摸清裝備底數(shù)。指揮信息系統(tǒng)邊界性能測評是實(shí)戰(zhàn)化要求在指揮信息系統(tǒng)裝備試驗中的具體體現(xiàn)，重點(diǎn)考核系統(tǒng)處于臨界技術(shù)狀態(tài)、臨界環(huán)境條件下的性能和指標(biāo)規(guī)定的最大能力。

2 大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能指標(biāo)體系的建立

2.1 關(guān)鍵作戰(zhàn)問題

關(guān)鍵作戰(zhàn)問題［2］（Critical Operational Issues）是指那些與系統(tǒng)使用、技術(shù)、保障或其他能力相關(guān)的疑問。關(guān)鍵作戰(zhàn)問題通常用問句來表述，其中一些問題會在系統(tǒng)初始開發(fā)文件中明確，其他問題則來自針對系統(tǒng)性能所提的問題或針對系統(tǒng)如何影響必須與其一同運(yùn)行的系統(tǒng)所提的問題。對大型指揮信息系統(tǒng)而言，與其邊界性能有關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題見表1。

表1 與大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能有關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵作戰(zhàn)問題列表

2.2 邊界指標(biāo)

對關(guān)鍵作戰(zhàn)問題進(jìn)行分解，可得到1組性能邊界指標(biāo)（見下頁表2）和1組條件邊界指標(biāo)（見下頁表3）。

2.2.1 性能邊界指標(biāo)

大型指揮信息系統(tǒng)的性能邊界指標(biāo)是一組用于描述系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時的技術(shù)參數(shù)，即衡量指揮信息系統(tǒng)輔助各級指揮人員、作戰(zhàn)人員正常開展指揮控制、作戰(zhàn)籌劃、情報保障等作戰(zhàn)活動質(zhì)量的一組指標(biāo)，詳見下頁表2。

2.2.2 條件邊界指標(biāo)

大型指揮信息系統(tǒng)的條件邊界指標(biāo)是系統(tǒng)保持穩(wěn)定工作時所面臨的臨界條件，詳見下頁表3?？梢暻闇y評單一條件或不同負(fù)載壓力組合條件下的性能邊界指標(biāo)。

表2 大型指揮信息系統(tǒng)性能邊界指標(biāo)列表

表3 大型指揮信息系統(tǒng)條件邊界指標(biāo)列表

3 測評方案設(shè)計

3.1 場景設(shè)計

3.1.1 影響因素分析

試驗場景設(shè)計需要考慮的主要因素見下頁表4。

3.1.2 試驗場景設(shè)計方案

如表4所示，影響大型指揮信息系統(tǒng)極限與邊界條件性能的主要因素主要包括任務(wù)類型、用戶規(guī)模、信息量、運(yùn)行時間、氣象環(huán)境、地形環(huán)境、電磁環(huán)境、信息攻擊威脅環(huán)境等，將這些主要作為試驗場景的設(shè)計變量，試驗場景設(shè)計方案如表5所示。

表4 影響大型指揮信息系統(tǒng)極限與邊界條件性能的主要因素

表5 試驗場景設(shè)計方案

試驗實(shí)施中，以試驗期間可能遇到的天氣、溫度、濕度條件和地形條件為試驗場景設(shè)計中的氣象環(huán)境條件和地形環(huán)境條件，高溫、低溫、濕熱、雨雪天氣以及山地、森林等環(huán)境條件下的系統(tǒng)性能，選擇部分典型裝備在室內(nèi)可控環(huán)境或典型野外環(huán)境下進(jìn)行測試。電磁環(huán)境條件只設(shè)置輕度復(fù)雜電磁環(huán)境，也可視情增設(shè)試驗科目考核系統(tǒng)對中度、重度復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)能力。同時，試驗中只考核信息安全防護(hù)設(shè)備嵌入系統(tǒng)之中運(yùn)行時的適應(yīng)性，其信息安全防護(hù)能力由其他專業(yè)機(jī)構(gòu)考核。

3.2 試驗環(huán)境構(gòu)建方案

如圖1所示，被試系統(tǒng)的部分實(shí)體裝備、部分半實(shí)物仿真裝備、部分?jǐn)?shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)，以及靶場的試驗保障裝備、環(huán)境生成器、威脅系統(tǒng)、可重用庫、數(shù)據(jù)檔案庫、場景/試驗過程庫、事件計劃工具、對象模型工具等分布在不同地理位置的各類試驗資源，通過聯(lián)合試驗基礎(chǔ)設(shè)施［3］（主要包括事件控制中間件、公用中間件等軟硬件設(shè)備）連接構(gòu)成一個虛擬的一體化試驗環(huán)境。同時，以評價被試系統(tǒng)極限與邊界條件性能為目的，依據(jù)作戰(zhàn)想定規(guī)劃試驗程序，即定義所有的系統(tǒng)、系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)采集與存檔策略、事件時間安排以及其他配置信息，使試驗是時空一致的和可重復(fù)的。

圖1 大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能測試環(huán)境集成示意圖

3.3 試驗數(shù)據(jù)采集計劃

在大型指揮信息系統(tǒng)的邊界性能試驗中，采集不同內(nèi)容、不同裝備位置的數(shù)據(jù)，需要采用不同的采集方法［5］，同時為了提高采集可靠性，也需要進(jìn)行冗余處理，試驗數(shù)據(jù)采集計劃見表6。

表6 大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能測試數(shù)據(jù)采集計劃表

3.4 試驗實(shí)施方法

圖1中，試驗計劃人員通過試驗指揮控制與分析中心，從試驗資源庫中選擇各種實(shí)體裝備、半實(shí)物仿真系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)等試驗資源，利用聯(lián)合試驗基礎(chǔ)設(shè)施與被試系統(tǒng)進(jìn)行連接，構(gòu)成一體化的試驗環(huán)境。試驗時，將被試系統(tǒng)接入到能提供與各種配試的系統(tǒng)和威脅力量進(jìn)行交互的代表性試驗環(huán)境中（分別按試驗場景1至4生成），按表6采集被試系統(tǒng)、配試裝備的試驗數(shù)據(jù)，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，評價被試系統(tǒng)在各種負(fù)載壓力組合條件下形成的指揮控制、情報保障、通信等邊界性能。

4 結(jié)論

大型指揮信息系統(tǒng)邊界性能測評是軍事信息系統(tǒng)測評領(lǐng)域的重要內(nèi)容，采用本文建立的指標(biāo)體系進(jìn)行測試評估，可以綜合評價大型指揮信息系統(tǒng)在用戶規(guī)模、戰(zhàn)場信息密度、戰(zhàn)場信息量、系統(tǒng)運(yùn)行時間、用戶間距等條件下的指揮控制、情報保障的邊界性能，也可以測評不同組合條件下的系統(tǒng)邊界性能，切實(shí)摸清系統(tǒng)性能的底數(shù)和短板，為維護(hù)和進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)的整體能力提供依據(jù)。但是，對于不同用途的大型指揮信息系統(tǒng)，其邊界性能測評的側(cè)重點(diǎn)并不相同，今后需要進(jìn)一步結(jié)合實(shí)踐情況對上述方法進(jìn)行改進(jìn)和完善，研究開發(fā)功能齊全、針對性強(qiáng)的測試評估模型、方法和軟硬件技術(shù)設(shè)施。

［1］中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會.GJB 1145-91軍用通信設(shè)備定型試驗和鑒定試驗規(guī)程［S］.北京：國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會，1991.

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

［3］武小悅.裝備試驗與評價［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2010：79-93.

［4］葉明芷.信息系統(tǒng)測評技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2007：116-118，145-158.

［5］ALBERTS D S.軍事試驗最佳規(guī)程［M］.北京：電子工業(yè)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

黨林閣（1976- ）男，河南西平人，碩士，高級工程師。研究方向：指揮信息系統(tǒng)試驗鑒定技術(shù)，裝備體系試驗、聯(lián)合試驗及體系作戰(zhàn)能力評估。