作战仿真系统可信度评估研究
刘 勇, 阳贵兵
(中国人民解放军92941部队，辽宁 葫芦岛 125001)
摘 要： 作战仿真系统具有多层次性、多要素性、整体涌现性、不确定性、病态性、模型粒度多样性以及缺乏可对比的实际数据来源等特征。这些特征会给作战仿真系统的可信度评估带来一定的困难，因此作战仿真系统可信度的评估必须贯穿系统建模与仿真的全过程。结合现有仿真系统评估方法，针对作战仿真系统的特点，从评估过程、评估对象以及指标体系等方面出发，提出了作战仿真系统可信度评估的整体方案，为作战仿真系统的可信度评估工作提供理论支撑。
关键词： 作战仿真；可信度评估；指标体系
0 引 言
作战仿真是基于相似理论采用建模和物理方法对作战系统或作战过程的抽象、映射、描述和复现[1]。因此，作战仿真必须回答及证实如下三个问题：①作战模型是否正确描述了实际作战系统的外部特征和内在特性；②作战仿真是否有效地反映了作战模型的数据、性状和行为；③仿真结果是否体现了作战应用模板和用户需求。这就是通常所说的作战仿真可信度问题。国内外仿真界普遍认为“可信性是仿真科学与技术发展的生命线”，缺乏足够可信度的仿真是没有实际意义的[2]。
国外对于仿真系统可信度评估研究可以追溯到20世纪60年代，从事研究的国家和地区主要有美国、欧洲和加拿大，其中以美国最为突出，其研究特点可以概括为起步早、范围广、成果多、系统性强、规范性好等。国内则紧密跟踪国外的先进技术，并结合国内工程实际，在院校和科研机构中广泛开展相关技术研究。国内比较突出的成果包括：国防科技大学分别以导弹仿真系统和HLA(high level architecture，高级体系结构)仿真系统为背景进行的可信性研究；北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等对分布交互式仿真的VV&A(verification， validation and accreditation，校核、验证与确认)与可信度评估进行的概念、过程、指标和工具研究；国防科技大学、军事科学院以及西北工业大学等院校在作战可信度评估理论和方法等方面所做的大量研究。
由于作战仿真系统自身的特点，其可信度评估比一般仿真系统的可信度评估难。因此，为了获取作战仿真系统的可信度，必须对系统建模与仿真的全过程进行可信度评估[3]。本文基于作战仿真系统的特点，从评估过程和评估对象的确立、指标体系的构建以及评估结果的给出等方面，提出了作战仿真系统可信度评估方案，为作战仿真系统的可信度评估工作提供理论支撑。
把好食品储存关。食品要满足良好的储存条件，一是分类存放，二是按需要的冷藏温度储存食品原料。尽量缩短食品存放时间，定期清理库存，清除过期变质食品。加工好的半成品和成品亦要做到生熟分开，注意贮存时间和温度，出品餐饮食品不要超过2小时，应使温度保持在60℃以上，或10℃以下。
1 总体评估方案
根据作战仿真系统的特点及可信度评估需求，其VV&A与可信度评估工作可分为6个阶段，如图1所示：①根据综合设计与作战仿真系统的特点及评估要求，确定其可信度评估过程；②从中提取可信度评估对象；③根据各评估对象的具体情况建立可信度评估指标体系；④在评估节点上采用适当的评估方法(定性或定量)得到评估值；⑤采用指标综合算法计算出系统的可信度结果；⑥基于指标体系进行系统的可信度结果分析，提交给用户以支持系统的应用或改进。
图1 作战仿真系统可信度评估的总体方案
Fig.1 Warfare simulation system credibility evaluation scheme
1.1 可信度评估过程的制定
系统级的可信度评估工作首先需要建立其评估过程，用于指导后续评估工作的开展。为了建立可操作的、合理的仿真系统可信度评估过程，从以下3方面开展工作。
瑞华所认为，完成工商变更登记的日期为 2017 年 1 月 6 日， 因此不能将该资产收购产生的收益在 2016年度确认。此外，双方还有几项会计处理上的分歧。
首先建立系统可信度评估指标体系，该体系主要包含军事需求模型评估指标、军事概念模型评估指标、数学模型评估指标以及软件模型评估指标4个方面，通常称为一级指标，如图2所示。
2) 描述各可信度评估工作的内容，如评估对象、采用的评估方法、需要的数据支持、关联的参考对象、评估人员和工作执行者等。
时间很快，孩子们期待的生日会如期举行。孩子们带来的节目有小品、歌曲、拉丁舞、吉他弹唱、武术、魔术、哑剧等等。在节目中，穿插了今年班级生日会最重要的环节——感恩父母。我们邀请5位妈妈到教室中间和他们的孩子面对面。我说：“有一句话是这样的，你的生日就是你妈妈的受难日，因为妈妈需要承受巨大的痛苦甚至冒着生命危险才能把你顺利生下来。所以，这时候你们有什么话想对你们的妈妈说吗？”
3) 在相关过程标准的框架内，合理设置仿真系统的可信度评估过程粒度，使其既详尽完备，又具有较强的可操作性。
1.2 可信度评估对象的确定
作战仿真系统是一个相对复杂的仿真系统，直接对其进行系统级的评估是不可能的。在可信度评估中将大系统分解为若干个评估对象是常用的做法，这些对象均与大系统的可信度相关。对评估对象的规模并没有统一的要求，但评估对象越大，对其实施评估的难度就越大，可操作性就越低。如果评估对象规模较大，不便于进行评估，还要对其进行分解以增强可操作性。
1.3 可信度评估指标体系的建立
作战仿真系统的可信度评估指标体系主要包括模型和数据的可信度评估指标体系。其中，作战仿真系统的数据评估指标体系要求高，比较难建立。主要原因有：①作战仿真系统的数据可信度评估要从数据提供者和数据用户两个角度进行，他们对数据关注的重点不一样。②根据数据性质不同，作战仿真系统的数据往往可以分为参考数据、固定数据、实例数据、验证数据和交换数据等；按照数据作用不同，作战仿真系统的数据又可以分为基础数据、想定数据、方案数据、模型数据以及仿真运行管理与控制数据等。因此，作战仿真系统数据的评估指标体系比较复杂，难以建立统一的评估指标体系。大多数情况下，数据均采用标准格式数据，而与模型有关的数据则被置于模型中参与模型的可信度评估[4]。因此，本文主要研究作战仿真系统模型部分的可信度评估指标体系。
1) 明确仿真系统可信度评估的过程、阶段及活动。
图2 作战仿真系统可信度一级评估指标
Fig.2 First level credibility evaluation index of warfare simulation system
一级指标下又根据系统实际情况建立二级和三级指标。以军事需求可信度指标为例，军事需求评估项目主要有作战任务分析、军事背景描述、作战行动描述、作战实体划分、作战关系描述等，称为二级指标；二级指标以下又可以细分为评估细则，称为三级指标。
1.4 可信度评估及其结果转换方法的选取
可信度评估方法是得到指标体系节点上评估结果的途径，而评估结果转换方法则负责将可信度评估结果转换为可信度值，二者是取得仿真系统可信度量化值的工具。可信度评估方法和评估结果转换方法有很多，需根据系统的实际情况、评估节点的情况以及仿真数据和参考数据的可获取情况等选取合适的方法加以改进和应用。
双酚A(BPA)，是一种重要的化工有机原料，苯酚和丙酮的衍生物，用于合成环氧树脂、聚砜树脂、聚碳酸酯等高分子材料，也用于增塑剂、抗氧化剂、热稳定剂等化工产品。然而最受关注的是双酚A对于人类的影响[1-2]，它可通过各类食品包装材料、奶瓶、水杯、餐具，甚至是最常见的水渗入人体，作为一种环境内分泌干扰物造成人中枢、生殖、心血管系统的癌变[3-4]。为了保证食品及水样的安全，对其中BPA残留检测方法的研究具有重大意义。
为了给出合适的可信度评估方法及评估结果转换方法，应从以下4方面开展工作。
有研究表明，白芍中的芍药苷对模型大鼠脑缺血后的血脑屏障具有保护作用[2]，对肿瘤细胞的生长有一定抑制作用[3]，对肝脏具有保护作用[4]；牡丹皮中的丹皮酚具有抗肿瘤[5]、抗神经系统氧化应激损伤[6]、抗动脉粥样硬化[7]和改善血液循环[8]等作用；栀子中的栀子苷具有保肝利胆[9]、改善脑缺血[10]、调节血糖[11]和镇痛抗炎[12]等作用。由此可见，栀子苷、芍药苷和丹皮酚这3个成分与丹栀逍遥散养血健脾、疏肝清热的攻效相呼应，均为该方重要的活性成分。此外有研究表明，该方中栀子苷、芍药苷和丹皮酚含量均较高[13]。因此，本试验选择栀子苷、芍药苷和丹皮酚为指标成分。
情况一：如图4，作△ADB的外接圆⊙E，假设E与D在AB的异侧，连接DE、AE、BE，在⊙E中，∠DEA=2∠DBA=60°，又因为DE=AE，所以△ADE为等边三角形，所以∠DAE=60°.因为AD=AE，CD=AD，AE=BE，所以CD=BE，又因为AC=AB，所以△ADC≌△AEB，所以∠BAE=∠CAD=11°，所以∠BAC=∠DAE-∠BAE-∠CAD=38°，因为AC=AB，所以
接着，鲁迅表明了原因：“诺贝尔赏金，梁启超自然不配，我也不配，要拿这钱，还欠努力。世界上比我好的作家何限，他们得不到（这赏金）。你看我译的那本《小约翰》，我哪里做得出来，然而这作者就没有得到（这赏金）。”
可信度评估方法得到的分析结果并不是仿真可信度描述，需要经过一个转换才能表示为量化可信度值。例如使用不等式系数法得到的是一个[0,1]区间内的有理数，该数值越小则可信度越高，工程上量化可信度值小于0.3就意味着仿真结果可以被接受。然而该结果显然在值域、单调性、摆幅等方面都不同于仿真可信度描述。研究各种评估结果在同一标度空间内向量化可信度的转换，也是本课题需要解决的问题。
虽然仿真系统倾向于采用定量评估方法，但某些定性方法在解决特定问题时也能发挥作用。如在外场试验数据缺乏的情况下，图灵测试法、模糊综合评价法等都是有效的。所谓定性评估不是完全脱离数据，而是指它主要依靠SME(subject matter expert，主题专家)的经验和主观分析来获得评估结果。例如图灵测试法包含5个步骤，分别是选取测试样本、执行测试样本、辨别输出结果、分析辨别结果和得出评估结论。如果领域专家不能明确分辨两条曲线哪条属于仿真数据或参考数据，则证明评估对象拥有较高的可信度。
1) 研究常用的定性评估方法，掌握方法的原理、计算公式、使用步骤等，包括专家评定法、模糊综合评价法、图灵测试法等。
2) 研究常用的定量评估方法，掌握方法的原理、计算公式、使用步骤等，包括参数估计法、假设检验法、TIC法、灰色关联法、窗谱估计法、特征匹配法等。
3) 根据仿真系统各评估对象的指标体系，为每一个评估节点选择合适的评估方法来取得可信度评估结果。
以及观测现场的手薄，在累积沉降量报表中对观测点的标高进行登录，完成对软土路基沉降的日沉降量以及月沉降量的计算，依据计算结果，对填土的具体速率进行控制。完成路堤填筑其观测的3～5次后，相应的工作人员，可以着手对沉降过程曲线图进行绘制。
4) 针对每一种系统中应用的评估方法，研究其评估结果向量化可信度转换的方法，并将指标体系内各节点的评估结果转换为量化可信度值。
1.5 指标综合方法的选取
最终的可信度结果需通过将指标体系各层节点进行综合来获得，即需要一个指标综合方法。仿真系统采用树型的可信度评估指标体系，可借助该树型结构使用改进的加权平均模型等方法进行指标综合。
各治理县政府及相关部门应进一步提高对监测工作的认识和重视，精心组织，加强领导和协调，想方设法解决工作经费困难，加大投入，确保各年度监测工作能够按进度保质保量完成，为石漠化防治宏观决策提供基础数据和科学依据，努力推进防治工作深入开展。
1.6 仿真系统可信度结果的分析
仿真系统的可信度评估主要有3个目的：①规范仿真开发过程和阶段性成果；②获取仿真与真实对象的接近程度；③指导仿真系统的改进。
量化的可信度结果通常是一个[0,1]区间或[0,100]区间内的有理数，这使得在对多个对象进行评估或进行多专家评估时结果具有可比性。除量化值外，一些组织提倡“可信度等级”划分[5]，一般采用5级可信度，即“可信”、“较可信”、“一般”、“不太可信”和“不可信”。这样做可以向用户提供直观的可信度等级判定，而不会使用户对单纯的数值产生困惑。可信度等级也是对应到量化区间内的，如“可信”通常对应在[0.9,1.0]区间或[90,100]区间。
陈少平：广东农垦前身是在建国初期1951年特殊历史背景下，根据党中央、政务院关于发展我国橡胶事业的决定而成立的华南垦殖局，叶剑英元帅任首任局长。1952年，中央抽调中国人民解放军2万多名官兵组建了2个林业工程师和1个独立团，参加华南垦殖局的橡胶垦殖事业。1957年改名为华南农垦总局，1958年改为广东省农垦厅，1969年改为广州军区生产建设兵团，1974年改为广东省农垦总局。1994年成建制转为经济实体“广东省农垦集团公司”，同时保留广东省农垦总局牌子，实行“一个机构、两个牌子”运作。
为了充分分析仿真系统的可信度结果，并支持仿真系统的应用和改进，从以下两方面开展工作。
1) 根据可信度评估指标体系和评估结果，分析影响仿真系统可信度的主要因素。
可信度评估方法分为定性和定量两大类，仿真系统主要采用定量的评估方法。定量评估方法又可分为静态/动态分析方法、时域/频域分析方法等，主要来源于模型验证方法、数据一致性分析方法和统计学分析方法。
2) 基于前文所述评估过程及结果，提交仿真系统可信度评估报告。
2 案例分析
假定有一型导弹武器系统攻防对抗的作战仿真系统，对其进行可信度评估分析。该作战仿真系统分为红蓝两个阵营，红蓝双方在导弹联合试验平台支撑下进行导弹攻防对抗作战仿真。系统结构如图3所示。
图3 某导弹攻防对抗作战仿真系统结构
Fig.3 Structure of missile attack-defense confrontation warfare simulation system
按照图2所示的指标体系结构，建立该仿真系统模型可信度评估指标体系，对各级指标的权重采用专家赋值，一般军事需求与军事概念模型所占权重比数学模型和软件模型的权重要大。采用专家赋值法，将军事需求模型、军事概念模型、数学模型和软件模型的权重分别设定为：0.3、0.3、0.2、0.2。
可信度评估采用定性与定量、主观与客观相结合的方法进行：对于有外场试验数据或者可靠结果输出的项，采用定量评价的方法；对于无输出结果作为对比的项，采用行业专家给出的主观定性评价方法。根据评价结果对各层指标节点进行赋值，再采用主观综合评价方法对模型的可信度进行评估。
主观综合评价法最适合于作战仿真系统的军事需求、军事概念模型、包含经验参数较多的数学模型以及高层作战的软件模型的可信度评估。主观综合评价方法最大特点就是对专家权重进行计算，主观综合评价方法具体执行步骤见参考文献[1]。
根据主观综合评价方法对作战仿真系统进行评估，评估结果如表1所示。
表1 各项评估结果
Tab.1 Evaluation results
根据各项权值进行加权求和，得到系统总的可信度评估结果为
0.3×0.83+0.3×0.86+0.2×0.75+0.2×0.72=0.801
0.801在良好取值范围。因此，本系统的可信度评价结果为良好。
3 结束语
本文基于作战仿真系统的特点，提出了作战仿真系统可信度评估方案，方案包含评估过程和评估对象的确立、指标体系的构建、结果转换方法和指标综合方法的选取以及评估报告的给出6个方面，并以假定作战仿真系统为例，进行了可信度评估分析，为作战仿真系统的可信度评估工作提供了理论支撑。
参 考 文 献
[1] 查亚兵, 唐见兵. 基于主观综合评判的作战仿真可信度评估方法研究[J]. 国防科技大学学报, 2010, 32(6): 153-157.
[2] 吴维元, 李明, 邹雨. 基于可信度评估的作战模型确认方法[J]. 指挥信息系统与技术, 2014, 5(3): 49-53.
[3] 王子才, 张冰. 仿真系统的校核, 验证与验收(VV&A): 现状与未来[J]. 系统仿真学报, 1999, 11(5): 321-325.
[4] 廖英， 邓方林， 梁加红．系统建模与仿真的校核、验证与确认(VV&A)技术[M]． 长沙： 国防科技大学出版社， 2006．
[5] 作战仿真系统校核、验证与确认及可信度评估[M]. 北京： 国防工业出版社, 2013.
Research on Warfare Simulation System Credibility Evaluation
LIU Yong,YANG Guibing
(Unit 92941 of CPLA, Huludao 125001, Liaoning, China)
Abstract ： Compared with other simulation systems, the warfare simulation system has the features of multi-level, multi-factor, uncertainty, ill-posed, model granularity diversity and lacking of actual data. These features bring difficulties for the warfare simulation system credibility evaluation. The credibility evaluation must go throughout the whole process of system modeling and simulation. A scheme of warfare simulation credibility evaluation is proposed based on the evaluation process, evaluation object, index system and so on, which provides theoretical support for warfare simulation credibility evaluation.
Keywords ： warfare simulation； credibility evaluation； index system
中图分类号： E911
文献标志码： A
文章编号： 2096- 4641( 2019) 02- 0049- 04
收稿日期： 2018-11-08; 修订日期：2019- 01- 10
作者简介： 刘勇(1972—)，男，高级工程师，主要研究方向为武器系统及其跟踪制导系统试验鉴定。
标签：作战仿真论文; 可信度评估论文; 指标体系论文; 中国人民解放军92941部队论文;