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系統結構電子信息論文
1綜合電子信息系統體系結構方法發(fā)展概述
為了解決各軍兵種自建系統間互聯(lián)、互通、互操作的問(wèn)題，提升軍隊整體作戰效能，美國、英國、北歐等國都陸續開(kāi)發(fā)了本國的體系結構框架，其中以美國的體系結構框架（DepartmentofDefenseArchitectureFramework，DoDAF）最為領(lǐng)先、實(shí)用。DoDAF從最初的以產(chǎn)品為中心的設計，轉變?yōu)橐詳祿䴙橹行牡睦砟�，研究者進(jìn)一步明確了規范、統一的數據概念定義是保證系統之間互連互通的基礎所在。進(jìn)入21世紀，在詭譎多變的戰場(chǎng)環(huán)境下，作戰需求對實(shí)時(shí)共享信息的能力提出了越來(lái)越高的要求。美在DoDAF的基礎上，提出了信息企業(yè)體系結構（DepartmentofDefenseInformationEnterpriseArchitecture，DoDIEA），用于指導美國信息系統的建設。體系結構設計處于系統早期的頂層設計階段，設計的好壞直接關(guān)系到系統效能的高低。由此，在系統投入建設之初，體系結構的評價(jià)就顯得尤為重要，而評估指標體系的建立是實(shí)現有效評估的基礎，本文將對綜合電子信息系統體系結構評估指標進(jìn)行探討研究。
2體系結構評估框架
最新版本的美國體系結構框架確定了以數據為中心開(kāi)發(fā)體系結構產(chǎn)品的過(guò)程。DoDAF元模型（DoDAFMeta-model，DM2）定義了相應的體系結構產(chǎn)品所使用的數據元素。DoDIEA沿用了部分DoDAF的產(chǎn)品和元數據定義。DM2分為三個(gè)層級，分別是概念級、邏輯級和物理級，所對應的數據元模型分別為概念數據模型、邏輯數據模型及物理交換規范。這三類(lèi)數據模型分別相應地從效用、邏輯、語(yǔ)法三個(gè)方面反映了體系結構的設計考量。語(yǔ)法評估，是指對體系結構設計的產(chǎn)品是否符合相應語(yǔ)法規則進(jìn)行評估。其中，語(yǔ)法規則既包括體系結構框架及元模型對體系結構產(chǎn)品的規范，也包括產(chǎn)品設計過(guò)程中所選用的建模語(yǔ)言的語(yǔ)法規則。此外，語(yǔ)法評估還包括體系結構數據完備性和一致性評估。A.規則合理性：體系結構中動(dòng)態(tài)行為所遵循的規則是否合理；B.狀態(tài)可達性：體系結構中各元素現有狀態(tài)是否現實(shí)可達，資源狀態(tài)轉換是否可行；C.時(shí)序正確性：動(dòng)態(tài)行為執行過(guò)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，是指在該體系結構指導下設計的系統能否滿(mǎn)足決策者、系統使用者所需的系統性能和效能要求，同時(shí)包括是否滿(mǎn)足系統所需的非功能性要求。
3綜合電子信息系統體系結構評估指標語(yǔ)法評估包括四方面內容
3.1語(yǔ)法評估指標分析
由于語(yǔ)法規則是一個(gè)體系結構建立之初要遵循的基本規則，如果前述四方面有任一方面驗證結果為否，則該體系結構即可判定為不合格產(chǎn)品。所以，語(yǔ)法評估采用數學(xué)集合論方法，其評估指標可以表述為：體系結構產(chǎn)品規范指標A1：若全部滿(mǎn)足規范A1=1，否則A1=0；建模語(yǔ)言規范指標A2：若全部滿(mǎn)足規范A2=1，否則A2=0；數據完備性指標A3：若全部滿(mǎn)足A3=1，否則A3=0；數據一致性指標A4：若全部滿(mǎn)足A4=1，否則A4=0；語(yǔ)法評估綜合指標A0：A0=A1∩A2∩A3∩A4。
3.2邏輯評估指標分析
體系結構邏輯評估需要建立動(dòng)態(tài)可執行模型，通過(guò)仿真運行進(jìn)行判斷。常用的動(dòng)態(tài)可執行模型建模方法有結構化可執行模型生成方法、基于對象Petri網(wǎng)的可執行模型生成方法等。邏輯評估同樣是“一票否決”，其評估指標描述如下：
�。�1）規則合理性指標B1：若全部規則合理B1=1，否則B1=0；
�。�2）狀態(tài)可達性指標B2：若設計中能夠相互轉換的狀態(tài)之間確實(shí)能夠實(shí)現可達，則B2=1，否則B2=0；
�。�3）時(shí)序正確性指標B3：若設計中的所有時(shí)序關(guān)系正確，則B3=1，否則B3=0；
�。�4）邏輯評估綜合指標B0：B0=B1∩B2∩B3。
3.3效用評估指標分析
效用評估同樣需要在動(dòng)態(tài)可執行模型基礎上收集數據、進(jìn)行評價(jià)。常用的效用評估方法有體系架構權衡分析方法（ATAM）、軟件體系結構分析方法（SAAM）等，其基本原理是針對特定的目標對象構建仿真場(chǎng)景和流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)評估。效用評估包括系統性能評估、系統效能評估及系統非功能性需求評估。系統性能指標是指軟件系統在自身軟硬件等技術(shù)條件基礎上能夠達到的運行能力指標。常見(jiàn)的系統性能指標有：
�。�1）系統響應時(shí)間：從用戶(hù)發(fā)送指令到系統反饋其所需服務(wù)或信息所用的時(shí)間。
�。�2）系統吞吐量：指系統在單位時(shí)間內處理的請求或數據的輸入輸出量。
�。�3）系統資源使用率：常見(jiàn)的有CPU占有率、內存使用率。系統效能指標是指針對特定的作戰場(chǎng)景和作戰對象，通過(guò)系統集成，使得作戰過(guò)程能夠滿(mǎn)足的戰績(jì)指標。針對不同的作戰場(chǎng)景和任務(wù)，效能指標各不相同。如美國彈道導彈防御系統（BallisticMissileDefenseSystem，BMDS）針對來(lái)襲導彈預警作戰場(chǎng)景，典型的指標有：
�。�1）預警覆蓋范圍：指BMDS系統針對威脅目標的作用空域范圍。
�。�2）預警時(shí)間：從判斷確定目標為來(lái)襲導彈時(shí)刻起，到導彈到達保護區的時(shí)間。
�。�3）信息精度：系統提供信息的真實(shí)性，常用誤差來(lái)表示。如探測精度、數據率、信息融合處理精度、預測算法精度等。
�。�4）目標容量：系統能應對的最大目標數，用于衡量系統抗飽和攻擊的能力。
�。�5）識別準確率：正確識別來(lái)襲導彈的概率。系統非功能性指標應從安全易用、移植擴展及決策管理三個(gè)角度考慮。安全易用考量了現有系統的可用性，移植擴展保障了系統的發(fā)展，決策管理則是從現實(shí)角度度量了系統的可實(shí)現性。非功能性指標定義如表1所示。
3.4體系結構評估指標與體系結構產(chǎn)品的關(guān)系
DoDIEAv2.0包含13個(gè)體系結構產(chǎn)品，評價(jià)過(guò)程中需要從各個(gè)產(chǎn)品中提取出指標信息。對于語(yǔ)法評估，要按照評估指標對每一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行語(yǔ)法驗證；對于邏輯和效用評估，則主要根據評估指標組織產(chǎn)品、建立動(dòng)態(tài)可執行模型進(jìn)行評估。
4小結
本文結合最新的美國體系結構框架和國防信息企業(yè)體系結構的研究進(jìn)展，從綜合電子信息系統體系結構評估著(zhù)眼，分析了體系結構評估框架，并在此基礎上深入開(kāi)展了對體系結構評估指標的研究。作者從語(yǔ)法評估、邏輯評估及效用評估三個(gè)方面詳細闡述了體系結構評估指標的選擇及定義。體系結構評估對系統建設具有深遠的的意義。提出一套完備、科學(xué)的綜合信息系統體系結構評估指標體系，尚需我們進(jìn)行更加深入的研究、探討。
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