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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電子信息論文
1綜合電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)方法發(fā)展概述
為了解決各軍兵種自建系統(tǒng)間互聯(lián)、互通、互操作的問題，提升軍隊(duì)整體作戰(zhàn)效能，美國、英國、北歐等國都陸續(xù)開發(fā)了本國的體系結(jié)構(gòu)框架，其中以美國的體系結(jié)構(gòu)框架（DepartmentofDefenseArchitectureFramework，DoDAF）最為領(lǐng)先、實(shí)用。DoDAF從最初的以產(chǎn)品為中心的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為中心的理念，研究者進(jìn)一步明確了規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)概念定義是保證系統(tǒng)之間互連互通的基礎(chǔ)所在。進(jìn)入21世紀(jì)，在詭譎多變的戰(zhàn)場環(huán)境下，作戰(zhàn)需求對實(shí)時(shí)共享信息的能力提出了越來越高的要求。美在DoDAF的基礎(chǔ)上，提出了信息企業(yè)體系結(jié)構(gòu)（DepartmentofDefenseInformationEnterpriseArchitecture，DoDIEA），用于指導(dǎo)美國信息系統(tǒng)的建設(shè)。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處于系統(tǒng)早期的頂層設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)效能的高低。由此，在系統(tǒng)投入建設(shè)之初，體系結(jié)構(gòu)的評價(jià)就顯得尤為重要，而評估指標(biāo)體系的建立是實(shí)現(xiàn)有效評估的基礎(chǔ)，本文將對綜合電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)進(jìn)行探討研究。
2體系結(jié)構(gòu)評估框架
最新版本的美國體系結(jié)構(gòu)框架確定了以數(shù)據(jù)為中心開發(fā)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的過程。DoDAF元模型（DoDAFMeta-model，DM2）定義了相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品所使用的數(shù)據(jù)元素。DoDIEA沿用了部分DoDAF的產(chǎn)品和元數(shù)據(jù)定義。DM2分為三個(gè)層級，分別是概念級、邏輯級和物理級，所對應(yīng)的數(shù)據(jù)元模型分別為概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型及物理交換規(guī)范。這三類數(shù)據(jù)模型分別相應(yīng)地從效用、邏輯、語法三個(gè)方面反映了體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考量。語法評估，是指對體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否符合相應(yīng)語法規(guī)則進(jìn)行評估。其中，語法規(guī)則既包括體系結(jié)構(gòu)框架及元模型對體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的規(guī)范，也包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所選用的建模語言的語法規(guī)則。此外，語法評估還包括體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)完備性和一致性評估。A.規(guī)則合理性：體系結(jié)構(gòu)中動(dòng)態(tài)行為所遵循的規(guī)則是否合理；B.狀態(tài)可達(dá)性：體系結(jié)構(gòu)中各元素現(xiàn)有狀態(tài)是否現(xiàn)實(shí)可達(dá)，資源狀態(tài)轉(zhuǎn)換是否可行；C.時(shí)序正確性：動(dòng)態(tài)行為執(zhí)行過程中，角色交互、行為先后關(guān)系是否正確。效用評估，與概念層相對應(yīng)，是指在該體系結(jié)構(gòu)指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能否滿足決策者、系統(tǒng)使用者所需的系統(tǒng)性能和效能要求，同時(shí)包括是否滿足系統(tǒng)所需的非功能性要求。
3綜合電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)語法評估包括四方面內(nèi)容
3.1語法評估指標(biāo)分析
由于語法規(guī)則是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)建立之初要遵循的基本規(guī)則，如果前述四方面有任一方面驗(yàn)證結(jié)果為否，則該體系結(jié)構(gòu)即可判定為不合格產(chǎn)品。所以，語法評估采用數(shù)學(xué)集合論方法，其評估指標(biāo)可以表述為：體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品規(guī)范指標(biāo)A1：若全部滿足規(guī)范A1=1，否則A1=0；建模語言規(guī)范指標(biāo)A2：若全部滿足規(guī)范A2=1，否則A2=0；數(shù)據(jù)完備性指標(biāo)A3：若全部滿足A3=1，否則A3=0；數(shù)據(jù)一致性指標(biāo)A4：若全部滿足A4=1，否則A4=0；語法評估綜合指標(biāo)A0：A0=A1∩A2∩A3∩A4。
3.2邏輯評估指標(biāo)分析
體系結(jié)構(gòu)邏輯評估需要建立動(dòng)態(tài)可執(zhí)行模型，通過仿真運(yùn)行進(jìn)行判斷。常用的動(dòng)態(tài)可執(zhí)行模型建模方法有結(jié)構(gòu)化可執(zhí)行模型生成方法、基于對象Petri網(wǎng)的可執(zhí)行模型生成方法等。邏輯評估同樣是“一票否決”，其評估指標(biāo)描述如下：
�。�1）規(guī)則合理性指標(biāo)B1：若全部規(guī)則合理B1=1，否則B1=0；
�。�2）狀態(tài)可達(dá)性指標(biāo)B2：若設(shè)計(jì)中能夠相互轉(zhuǎn)換的狀態(tài)之間確實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)可達(dá)，則B2=1，否則B2=0；
�。�3）時(shí)序正確性指標(biāo)B3：若設(shè)計(jì)中的所有時(shí)序關(guān)系正確，則B3=1，否則B3=0；
�。�4）邏輯評估綜合指標(biāo)B0：B0=B1∩B2∩B3。
3.3效用評估指標(biāo)分析
效用評估同樣需要在動(dòng)態(tài)可執(zhí)行模型基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)、進(jìn)行評價(jià)。常用的效用評估方法有體系架構(gòu)權(quán)衡分析方法（ATAM）、軟件體系結(jié)構(gòu)分析方法（SAAM）等，其基本原理是針對特定的目標(biāo)對象構(gòu)建仿真場景和流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)評估。效用評估包括系統(tǒng)性能評估、系統(tǒng)效能評估及系統(tǒng)非功能性需求評估。系統(tǒng)性能指標(biāo)是指軟件系統(tǒng)在自身軟硬件等技術(shù)條件基礎(chǔ)上能夠達(dá)到的運(yùn)行能力指標(biāo)。常見的系統(tǒng)性能指標(biāo)有：
�。�1）系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間：從用戶發(fā)送指令到系統(tǒng)反饋其所需服務(wù)或信息所用的時(shí)間。
（2）系統(tǒng)吞吐量：指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)處理的請求或數(shù)據(jù)的輸入輸出量。
�。�3）系統(tǒng)資源使用率：常見的有CPU占有率、內(nèi)存使用率。系統(tǒng)效能指標(biāo)是指針對特定的作戰(zhàn)場景和作戰(zhàn)對象，通過系統(tǒng)集成，使得作戰(zhàn)過程能夠滿足的戰(zhàn)績指標(biāo)。針對不同的作戰(zhàn)場景和任務(wù)，效能指標(biāo)各不相同。如美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（BallisticMissileDefenseSystem，BMDS）針對來襲導(dǎo)彈預(yù)警作戰(zhàn)場景，典型的指標(biāo)有：
�。�1）預(yù)警覆蓋范圍：指BMDS系統(tǒng)針對威脅目標(biāo)的作用空域范圍。
�。�2）預(yù)警時(shí)間：從判斷確定目標(biāo)為來襲導(dǎo)彈時(shí)刻起，到導(dǎo)彈到達(dá)保護(hù)區(qū)的時(shí)間。
（3）信息精度：系統(tǒng)提供信息的真實(shí)性，常用誤差來表示。如探測精度、數(shù)據(jù)率、信息融合處理精度、預(yù)測算法精度等。
�。�4）目標(biāo)容量：系統(tǒng)能應(yīng)對的最大目標(biāo)數(shù)，用于衡量系統(tǒng)抗飽和攻擊的能力。
�。�5）識(shí)別準(zhǔn)確率：正確識(shí)別來襲導(dǎo)彈的概率。系統(tǒng)非功能性指標(biāo)應(yīng)從安全易用、移植擴(kuò)展及決策管理三個(gè)角度考慮。安全易用考量了現(xiàn)有系統(tǒng)的可用性，移植擴(kuò)展保障了系統(tǒng)的發(fā)展，決策管理則是從現(xiàn)實(shí)角度度量了系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性。非功能性指標(biāo)定義如表1所示。
3.4體系結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)與體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的關(guān)系
DoDIEAv2.0包含13個(gè)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，評價(jià)過程中需要從各個(gè)產(chǎn)品中提取出指標(biāo)信息。對于語法評估，要按照評估指標(biāo)對每一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行語法驗(yàn)證；對于邏輯和效用評估，則主要根據(jù)評估指標(biāo)組織產(chǎn)品、建立動(dòng)態(tài)可執(zhí)行模型進(jìn)行評估。
4小結(jié)
本文結(jié)合最新的美國體系結(jié)構(gòu)框架和國防信息企業(yè)體系結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展，從綜合電子信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)評估著眼，分析了體系結(jié)構(gòu)評估框架，并在此基礎(chǔ)上深入開展了對體系結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)的研究。作者從語法評估、邏輯評估及效用評估三個(gè)方面詳細(xì)闡述了體系結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)的選擇及定義。體系結(jié)構(gòu)評估對系統(tǒng)建設(shè)具有深遠(yuǎn)的的意義。提出一套完備、科學(xué)的綜合信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)體系，尚需我們進(jìn)行更加深入的研究、探討。
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