性能评估体系（精选7篇）
性能评估体系 篇1
摘要：GIG性能评估体系结构主要应用在战术级网络和信息融合两方面。首先, 利用GIG技术对端对端端口的应用和服务性能进行评估。其次, 通过建立战术级实例来定义GIG作战想定环境, 并且通过假设的模型来预测端与端性能的优劣。最后, 应用性能评估工具对GIG性能进行快速的评估和参数分析。该系统的研究对我军信息化建设具有重大意义。
关键词：全球信息栅格,性能评估体系,信息技术,E2E
0 引 言
1999年, 美国国防部提出了建设全球信息栅格 (Global Information Grid, GIG) 的设想, 其目的是将美军分布在全球的计算机、传感器网和作战平台网组成一个大系统, 实现全球范围内时域和空域的一致以及各分系统的协同, 保证在未来战场上将正确的信息, 以正确的时间、正确的格式传送到正确的指战员。
性能评估体系结构的设计是针对网络和信息融合两个方面考虑的。它是用来评估GIG端与端的性能, 确保端与端性能满足终端使用人员的期望和需求。性能评估体系结构能够支持网络中心应用协议的研制与开发[1,2], 同时对GIG性能的不足性进行了分析, 提出了一种能够快速评估端与端解决问题的有效性方法。性能评估体系结构的目的是在一定的度量空间里对端与端性能进行分析评估, 使终端使用人员更直观地理解性能分析评估的结果, 如服务应用软件的有效性和快速反应时间。
性能评估体系结构的提出是基于下面的原因:第一, 个体的GIG传输主要是集中在单一网络的传输性能, 它并不能评估经过多个网络的端与端传输性能。第二, GIG应用和服务开发软件并没有覆盖所有传输网络的性能, 尤其在战术级网络中没有研制开发新的应用软件。这样, 战术级使用人员由于网络低宽带、高延迟和数据包的丢失, 使得在应用中不能发挥本身应有的性能。第三, GIG开发软件也很少考虑所有数据平台与控制协议之间的相互影响。例如, GIG传输程序对于建立在端对端的各层的性能是无效的, 但GIG技术总体性能要远远超过各分层的性能。
1 全球信息栅格概述
1.1 全球信息栅格概念
全球信息栅格是指全球互连、端对端、能根据战斗人员、决策人员和支援人员的要求来收集、处理、存储、分发和管理信息的信息能力及相关过程和人员的集合[1,2,3]。
1.2 GIG结构组成
在系统组成方面, GIG将系统设想总体结构分为基础、通信、计算、全球应用和使用人员五个层次。其中基础层包括体系结构、频谱分配、政策、条令、标准、工程和管理;通信层设施层包括光纤通信、卫星通信、国防信息系统网、无线电台网、移动用户业务和远程接入点等;计算设施层包括Web服务、中心文件库的软件开发、电子邮件和百万级中心的认证服务等;全球应用层包括全球指挥控制系统、全球战斗支持系统、日常事务处理应用程序和医疗保障系统等;使用人员层包括陆、海、空、天军及海军陆战队、特种部队等。
2 性能评估体系结构
2.1 GIG应用需求分析
在研制开发性能评估体系PAF (Performance Assessment Framework) 中, 第一步就是确定GIG使用人员和任务需求。最初通过网络中心一体化概念、网络服务公司、联合任务区域、多路传感器、应用程序软件DODAF和信息交换需求来完成。使用人员和任务需求已经清楚地表明GIG与因特网不同, 他是由具有不同性能局域的网络组成的。同时, GIG使用人员范围之广, 包括战略级、战术级和商业人员。所有使用人员通过GIG从各种各样的局域网进入总部中心, 利用GIG技术, 使用人员可以在许多方面得到各种需求[4,5]。
通常情况下, 应用软件的性能不是根据使用人员的类型、场所和网络来决定的, 而是根据实际应用性能所决定的。GIG网络和入口技术有内在的带宽、潜在和易丢失数据的特性, 这些因素必将会影响应用软件的整体性能。PAF认为, 对于所有的GIG使用人员, 由于系统本身的局限性, 使得定义一个统一标准的应用软件的目标是不可能的。相反, 应用软件的性能必须使每个使用人员通过GIG技术实现网络的互通、互连、互操作。
起初, PAF由于考虑到想定事例简单而试图确定最典型的GIG使用情况进行分析评估。显然这种策略是不切实际的, 由于GIG使用人员范围之广, 要求实现的性能需求也不尽相同。因此, PAF通过选择大量的事例进行分析评估。当前, 利用5 000多个例子进行分析和仿真, 其中一个典型的例子如图1所示。COTM中的指挥员想要知道CJTF所在位置的画面信息。COTM终端通过使用卫星网络WGS或TSAT连接到CJTF端, 通过卫星无线网络相互连接使得入口服务器能高速连接到作战环境中的每一个个体单元。入口服务器负责把询问信息送到锥体信息中心, 通过使用卫星连接到DISN核心部分。这个请求就发送到CONUS数据中心, 如国防部计算中心 (DECC) 。数据中心认证使用人员, 进行联合查寻, 然后把结果发送到入口服务器、接着再把信息结果传送到COTM指挥官。指挥官从最近的传送服务器就可以下载所需画面图像信息。从这个例子中可以看出, 指挥官在指挥中心就可以了解下属所在位置的信息情况。同时, 这个体系结构可以处理大量的数据管理分发信息, 以此来帮助指挥决策者作出快速有效的决策。
GIG使用人员可以发送和接收信息而且可以在人或机器之间传送信息数据。当前PAF版本定义了11种使用人员操作模型的类型, 每一种使用类型都有不同的操作能力和性能。
GIG连通性是连接网络和一系列网络用来发送和接收使用人员所需要的信息。目前, PAF包括6种GIG有线和无线网络类型, 当前PAF网路类型和网络的要素结合成PET (Performance Evaluation Tool) 如表1所示。使用这样的描述是因为每一类型的带宽、数据包的丢失、数据包的延迟和它们的有效性能都是截然不同的。PAF已经得到验证, 在同一给定的等级层中, 网络类型之间的性能差异也是不相同的[6,7]。例如, WGS, AEHF和TSAT都可以认为是卫星网络, 但是它们体系结构之间的性能和运行有着显著的区别。
PAF定义了从每个使用人员的类型到每个GIG网络类型的端口容量。端口指标包括带宽、入口/出口延迟、数据丢失和它的有效性。而且, PAF对每个网络类型的IP服务协议层的功能进行了分类。PAF分了五个IP服务协议层, 由NCID T300服务层组成。网络性能准则包括数据丢失、数据延迟 (最小、平均、标准分发、90%和95%延迟) 和传输内容的有效性。最后, PAF还描述了用来连接网络的相互节点, 如网关、无线POPs和人机接口。主要的GIG网络中心传输性能:如TSAT, JTRS提供的网络数据都是建立在分析、验证或者软件需求的基础之上的, 都证明是有效可行的。
GIG使用人员的服务应用或许多应用都是通过GIG应用软件技术实现的。当前, PAF包括30多种不同的应用软件, 从聚集软件到网络中心服务软件, 如协作和查明。聚集层服务描述的是主要服务功能, 从基于GIG的SIPRNET和由OSD N2 处理的NIPRNET各自的带宽。而且这些服务也描述了未来重要的通信量的确认和卫星网络程序:如WIN-T和TSAT。目前网络服务是模拟NCES的。PAF认定, 许多服务都要用到GIG技术, 尤其在专业团队利益服务中 (COI) 。同时, 体系结构也会随着服务信息量的增多而不断更新验证。
PAF定义了每个使用类型利用每个应用软件, 每个应用软件和服务协议被分解成一系列块状信息交换。每种信息交换都有一个发送器和接收器, 发送器和接收器可能是另一种使用类型或者服务协议的。而且, 每个信息都定义信息的大小尺寸、传输协议和服务层。
GIG使用的情况复杂, 包括很多使用人员、使用人员的协议和协议与协议之间的通信。单一的使用情况涉及到许多节点和许多网络类型。而且, 随着GIG技术使用情况的增加, 就会带来更多的使用类型、更多的网络系统和更多的应用软件, 还要作出更多的分析验证。当前由PET合成的GIG技术, 在应用类型、组成网络、应用和协议、协议框架方面都有可能超过百万级。
2.2 GIG端对端性能模型
PAF网络模型的目标是基于单个GIG技术组合后对E2E (End-to-End) 软件使用情况进行分析评估。GIG网络模型从策略上要达到在准确性和计算复杂度两方面之间寻求一种新的平衡。如果GIG应用软件和网络类型不断增多, 那么单一E2E的GIG模型包括所有的网络和应用软件的特性就不可能存在。而且, 当各层GIG利用各层的模型和仿真工具来评估每个层次的性能, 如果在短期内把那些工具组合在一起是不可行的。因此, PAF决定研制开发短期和长期两种网络模型策略[8,9]。
长期模型的策略就是寻求开发研制组合的E2E模型, 使得那些综合程序支持具体GIG的各个分层模型。这种方法的成功之处就是把每个模型结合在一起, 形成一个标准统一的核心模型, 从而使得各部分的模型很容易组合起来形成一个整体。大多数GIG分层模型用来构造一个OPNET核心模型, 使得合成模型成为可能。但是, 未来GIG网络中心传输和协议程序还没有形成统一的标准界面。因此, PAF决定用短期网络模型策略来预测E2E使用情况的性能。
短期模型策略模仿GIG网络的互连通性作为IP协议, 它的许多性能通过IP协议数据的延迟、丢失和网络的有效性来定义。各部分的延迟特性假设有一定的补偿, 通常是万分之一级。这种万分之一的延迟是经过许多模拟分析以及通过GIG程序的网络延迟性能特性决定的。而且, 这种补偿有一个典型的特征就是会形成网络拥塞现象, 尤其是无线宽带需求网络更是如此。
对每一个GIG传输网络的发送延迟是由服务层最小的延迟、平均延迟和GIG网络各部分延迟产生的。标准万分之一发送信息会产生数据包的延迟, 可能是由于随机的数据包到数据包的变化产生的, 而且, 当一个数据包产生长延迟时, 下一个数据包就会产生短延迟, 这样的现象通常与标准的模拟数据包延迟的性能是不一致的, 而这些性能的延迟是由许多TCP协议传输部分形成的。PAF延迟模型是把那些具有共同特性组合成端对端延迟模型, 通过相互关联的数据包进行延迟, 这种延迟模型策略会产生尾部数据包延迟特性。在PAF中, 这种通过收集性能特性的模型也就是IP协议模型, 与端对端数据包相互关联的完整网络仿真模型相比较。可以表明, 这些模型方法产生的结果是由尾部端与端模型信息延迟产生的结果。
通过评估IP模型的准确性, 本文用55个终端、宽带需求卫星结构体系应用IP服务质量协议、支持3个真实时间 (VoIP, VTC和传感器) 和两个数据应用软件 (FTP和HTTP) 进行模拟仿真E2E性能, 卫星雷达接收机是在平均70%的负载下运行的。表2比较了从IP模型到端对端模型E2E信息的传输时间。E2E模型包括所有的数据链层和BoD协议, 当IP协议模型单单使用平均和最小的数据包延迟, 平均和标准发送数据包延迟都是由E2E模型产生的。结果表明, 最理想的协议 (正负10%) 是500～5 000 KB图像信息传输所用的时间。从5～50 KB指挥控制信息结果表明, 最理想的协议也就达到80%。然而, 在这个体系中, IP模型理想结果可超过90%。假如PAF最终的目标是验证该体系结构性能的不足之处, 那么准确性在当前层就显得非常必要了。
2.3 性能评价工具结构
PAF已经证实, 大量的GIG使用事例是由一系列GIG分层设计和性能参数组成。性能参数通过自动程序产生, 并且对使用事例进行分析评估。PAF开发研制一种交互式性能评估工具的目的也是如此。PET的建立在传输分发方面远远超过GIG模型、仿真群体也远远大于GIG系统工程群体。PET利用图形使用界面能够分析单一GIG使用事例或者许多GIG使用事例。同时, PET也能使新的使用人员添加到GIG群体中, 网络或应用程序软件就会自动产生新的使用事例。PET包括GIG分层的性能, 允许使用人员能分析评估各层性能对E2E性能的影响。各层性能包括的参数:网络的延迟、数据包的丢失、节点的有效性、服务器的反应/处理时间等。
PET包括大量的数据库信息延迟性能, 是通过OPENT基础上的IP模型产生的。数据信息库包括E2E信息传输时间性能, 作为网络入口/出口、信息的尺寸大小、服务层、E2E延迟、E2E数据包丢失和最小连接带宽等功能, 而且, 数据库也包括标准TCP协议性能和提高代理服务器性能的TCP协议。基于TCP的PEP (Performance Enhancement Proxies) 是由许多DoD战术网络作为一种改进的无缝连接手段, 它的使用是为了避免在IP协议端口出现拥塞现象。基于ECN (Explicit Congestion Notification) 的TCP PEP方法是由基于HAIPE核心网络构成的, 提供给GIG路由器以此来提高ECN的整体性能。其他TCP协议性能改进的方法要通过未来PET的升级进行分析评估。
PET工具包括处理后的特征输出, 用来验证对每个GIG服务/应用在最小性能需求方面的不足性。同时也包括产生于NCOE JIC的目标应用性能阈值、服务器需求的程序信息/应用的速度以及信息产业标准性能阈值。PET把每个使用情况与指定的阈值进行比较后, 允许使用人员把任何使性能降低的一些情况排除出去。
PAF建立PET能满足很多需求, 软件对于GIG使用人员、开发研制人员和操纵群体都是有效的。GIG终端使用人员能利用此工具来评估E2E性能对于终端使用人员的任务需求。GIG每层开发研制人员在传输和服务两方面能使用此工具来衡量每层以及整体体系性能相对于E2E性能的灵敏性。当前, 此工具支持CONUS和全球固定中心服务结构以及基于网络中心结构的内部和外部体系。
2.4 团队工作性能结构
团队工作性能团队 (Performance Working Group, PWG) 是在2006年春成立的一个机构, 用来对PAF体系进行提炼和更新。这个团队与传输、服务、下属组织开发研制机构是一致的。它包括来自DISA的成员、联合成员、JFCOM、SPAWAR、国防需求、技术、后勤局、海军研究实验室的人员。PWG每月召开一次会议, 主要是评论网络和任务模型的策略, 提炼GIG使用事例。对GIG运行假设情况达成一致意见, 研究对于GIG每层性能的策略, 评估GIG的E2E性能结果。PWG成员也定期与NCID成员召开会议用来确定PAF模型与NCID需求之间的一致性。
PWG由四个下属群组成:任务模型、网络模型、软件工程的使用开发、应用软件的定义。PWG形成的任务模型用来确认联合使命的地区区域、任务线路、任务特征的有效性以及设计恰当的任务模型策略, 使得信息传输队列与网络模型相一致。信息传输的特征是从体系结构中形成的, 它反应结构文件的大小和运行内容。任务线路包括确认和绘制对于PAF使用类型与应用/服务的任务信息的需求。而且, 网络模型的下属组织的形成用来确认短期和长期模型和仿真策略, 以此来预测GIG端对端应用软件的性能。NM (Network Modeling) 下属组织用来评论内在的GIG网络模型和以及选取的IP模型作为评估E2E性能的短期方法。作为PAF的一部分, NW定义的策略是为了定义GIG传输层的性能和性能参数, 而这些参数都是每个GIG传输层必须取得的。
计算机辅助软件工程开发费用组织的组成是用来评估那些使用情形的准确性和完整性。UCD (Use Case Development) 从属群确认附加的使用者的类型和网络连接路径。而且, UCD下属组织也确认新的GIG服务和服务体系结构, 这部分包括相对于每层服务确认的端口节点、服务体系结构、应用软件协议和信息特征。
3 结 语
建设与实现全球信息栅格是美军实现信息优势、知识优势甚至决策优势的关键。深入研究全球信息栅格性能评估体系结构的建设, 不仅对我军信息化建设具有极其重大的意义, 而且会大大推进我国新军事变革的进程。
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性能评估体系 篇2
关键词：卫星通信,性能评估,抗干扰,指标体系
0 引言
当今卫星通信受到各国的关注和青睐, 但由于受在公开的轨道上运行这一自身条件的限制, 会面临电磁干扰、截获甚至被摧毁的威胁。面对可能遇到的威胁, 各国纷纷提高自身卫星通信系统的抗干扰能力。美国为战略和战术两种环境下的移动用户研发了高抗干扰、高可靠性军事星系统 (MILSTAR) , 又研发了先进极高频 (AEHF) 卫星通信系统。它继承了军事星的诸多特点, 能够提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的、不易探测到的通信服务, 同时提供“动中通”服务[1]。
性能评估作为一项基础性工作, 在系统的设计研发和使用过程中起着重要的作用。评估指标体系不仅能验证系统的合理性, 也可以为研发工作提供建议和研发方向。在卫星通信系统抗干扰性能评估方面, 目前尚没有一套完备而有效的指标体系。为了突出重点, 主要考虑电磁干扰和摧毁这两类威胁, 综合分析跳频技术、自适应调零天线技术和链路抗干扰技术等抗干扰手段在评估中的影响, 引入卫星通信物理层安全的概念和性能评价指标, 建立了一套有效的卫星抗干扰性能评估指标体系, 为卫星通信系统抗干扰技术研究提供基础支撑。
1 抗干扰性能评估指标体系建立原则和过程
指标体系是为评估确定的层次化的准则和与方案相联系的属性集的总称[2]。指标体系中的层次是构成体系的骨骼, 各个指标则是构成体系的血肉。因此在选取指标时要遵循明确性、全面性、可行性和协调性的原则, 在建立指标体系时要遵循完备性、独立性、客观性、简练性、层次性、通用性和开放性的原则[3]。
在建立抗干扰性能评估指标体系的过程中, 首先要对卫星通信系统面临的干扰威胁以及抗干扰手段进行分析, 确定抗电磁干扰性能和抗摧毁威胁性能这两个主要指标。考虑到跳频和天线在抗干扰过程中的重要作用以及网络交换和物理层安全的影响, 抗电磁干扰性能指标包括跳频抗干扰性能、Smart AGC (SMART Automatic Gain Control) 抗干扰性能、天线抗干扰性能、星上处理抗干扰性能、链路抗干扰性能、网络交换抗干扰性能和物理层安全传输性能;抗摧毁威胁性能指标主要有可靠性、抗毁性和电子防御能力。在这些指标的基础上, 根据其自身特点, 还要确定子指标, 子指标要具备清晰化、可量化的特点。
2 卫星通信系统面临的主要干扰威胁和主要抗干扰手段
2.1 主要干扰威胁
由于卫星运行在特定的轨道和高度, 因此不具备隐蔽性, 这就使得卫星会面临来自各个方面各种类型的干扰。按照链路的不同, 常分为上行干扰、星间干扰和下行干扰三种。就上行干扰和下行干扰而言, 通常是侦查到上行信号从而干扰下行信号, 或者是侦查到下行信号而去干扰上行信号。通常是对上行链路实施干扰, 这是由于卫星的轨道和高度固定, 易于瞄准;而对下行链路的干扰而言, 由于通信终端的距离不定, 有些相隔很远, 这使得在干扰时需要消耗更大的功率。但是对于距离相隔很近的终端, 下行干扰也是很有效的[4]。
就具体的威胁来说, 主要考虑电磁干扰和摧毁两大类, 下面就这两类威胁进行具体分析。
电磁干扰可以分为压制式干扰、欺骗式干扰和灵巧干扰三类。具体分类如图1所示。
压制式干扰是最常见的干扰样式, 脉冲干扰、跟踪干扰等都是一些典型的压制式干扰。例如在快速跳频通信中, 利用跟踪干扰的方式会有很好的干扰效果, 但是干扰效果同时也受到跳频通信和干扰之间的跳速等参数的限制[5]。
随着抗干扰技术的发展, 压制式干扰的功率将大幅度增大, 加大了干扰设备的复杂度和规模。然而干扰设备的发展趋势是灵巧性、隐蔽性、便捷性等, 这对干扰样式提出了更高的要求。灵巧干扰是一种新的干扰样式, 主要考虑以下两个方面的“灵巧”:第一种是针对通信过程步骤中的各个特征实施干扰。常规的干扰研究只关心信号本身的特征, 而忽略了通信的过程特征。然而一次完整的通信过程应包括同步引导、帧同步、训练序列等步骤, 每一个步骤对准确通信均有重要作用。灵巧干扰根据通信信号的调制、传输、解调等环节特点设计干扰[6]。第二种是可以利用地基干扰机、空基干扰机、天基干扰机的组合形式对通信系统进行干扰。由于各种干扰机的特性不同, 组合在一起后可以扩大干扰的频率范围, 同时可以减少干扰功率。同时, 针对不同的干扰目标, 可通过调整干扰机的数量和位置来达到较好的干扰效果。
除了常见的电磁干扰对卫星通信的影响, 本文还将分析卫星对抗摧毁的问题。在激光武器等高能武器迅速发展的今天, 利用他们对卫星进行的硬摧毁也是不可忽视的一个重要方面。与电磁干扰不同的是, 利用定向能武器干扰需要付出更高的代价和成本, 但是效果也是电磁干扰无法媲美的。如果说电磁干扰只是导致不能接受正确的指令和不能正常工作, 那么定向能武器则可以使整个系统致盲甚至是彻底摧毁。因此, 在必要时, 即使是要付出更多的代价, 定向能武器也是更好的选择。虽然这类干扰的效果很好, 但是也受到一些客观因素的限制, 例如制导精度、击毁方式和技术难度等都是急需考虑的问题[7]。卫星所面临的摧毁威胁如图2所示。
2.2 主要抗干扰手段及其性能评价指标
卫星通信系统所采用的抗电磁干扰的技术手段很多, 常用的有跳频技术、自适应调零天线技术、多波束天线技术、Smart AGC技术等, 这些常常被用到抵抗电磁干扰威胁上。对于跳频技术而言, 在面临窄带噪声、脉冲干扰这类在部分频段干扰的情况时, 跳频能发挥很好的抗干扰效果, 甚至有些还具有检测功能, 这样就可以避开干扰频段;但是对转发式、跟踪式干扰的抵抗效果一般。如果要抵抗这些干扰, 就对跳速提出了一定要求。同时, 对于跳频系统自身而言, 跳频带宽、跳频码长度、同步时间、跳频增益和干扰容限这几个基本的因素是衡量跳频抗干扰效果的关键[8]。
Smart AGC是一种新型的自适应卫星抗干扰技术, 由于其理想的抗干扰性能, 已被应用于美国军事卫星通信中[9]。在实施抗干扰的过程中, 输入信干比对抗干扰效果的影响很大, 因此在性能评估时要考虑这一指标。对于天线抗干扰技术而言, 由于不同的天线有着不同的抗干扰特点, 因此天线的样式是一个关键的问题, 在样式多变不定的情况下, 天线的数量、覆盖率和绝对增益都会影响抗干扰效果。除此之外, 星上处理抗干扰能力也是需要重视的方面。由于透明转发器自身的抗干扰能力限制, 使得现在的星上主要采用处理转发器, 其处理转发能力和信号再生能力都是衡量转发器性能的重要指标, 其次还需要考虑其编码增益。另外, 网络交换的抗干扰能力也影响了卫星通信抗干扰水平, 主要关注的指标有服务容量、路由开销、拥塞率、路由切换时延和网络平均吞吐量。最后, 链路的抗干扰能力选用干扰容限这一指标。
物理层安全传输性能是近年来提高无线通信系统抗侦测能力的一种新的技术手段。利用无线信道自身特性之间的差异性 (如衰落、信号混合和噪声) 和随机性, 来提高合法用户之间信息传输的安全性。物理层安全性能评价目前尚没有公认的性能评价指标。目前已提出的评价指标主要有保密容量、保密速率、保密中断概率、保密区域等。
保密容量是指合法用户能够以完全保密的方式进行通信时的最大信息传输速率。保密中断概率是指系统的保密传输速率小于某一特定门限速率的概率, 当保密传输速率小于此门限速率时即认为保密中断, 此时发送者不应试图给合法接收者发送任何信息, 即不能达到完全保密的概率。影响系统保密容量及系统中断概率的主要因素是合法用户信道的信噪比与窃听用户信道的信噪比。前者相对于后者越大, 保密容量就越大, 在相同的信息传输速率下, 中断概率也就越小[10]。
在评价抗摧毁威胁时, 不会像分析抗电磁威胁时一样从各个不同的具体的抗干扰技术出发, 而是从最基本的可靠性、抗毁性和电子防御能力三个大的方面进行评价。对于可靠性, 它要既能反映出卫星自身可用的时间限制, 也能反映出卫星在出现故障的情况下能够正常完成任务的能力。卫星使用寿命可以体现第一项, 第二项可以通过星上设备的备份情况、地面故障修复率和运控系统的冗余度体现。抗毁性是应对毁坏性电子攻击或永久性物理破坏的抵御能力, 主要从网络拓扑层的冗余性设计、设备层的硬件备份和设备的可维修概率这三个方面评价。电子对抗已经是未来卫星通信过程中不容忽视的一个方面, 它反映卫星通信系统的通信对抗能力, 主要有抗干扰措施、处理增益和干扰容限、反欺骗能力以及电磁兼容性这几个评价指标。
3 卫星抗干扰性能评估指标体系
卫星抗干扰性能评估指标体系要对各方面的影响因素进行规整并进行层次划分。卫星抗干扰性能评估指标体系如图3所示。
由于卫星通信系统结构复杂, 耗资大, 在层次的考虑上要兼顾全面, 将指标体系分为四层。第一层卫星是总目标层。由于卫星面临的干扰是多方面的, 主要是电磁干扰和摧毁威胁两个大的方面, 因此第二层是以抗电磁干扰和抗摧毁威胁这两点为子目标。第三层从十个方面对上一层进行补充, 这十项指标相互协调, 基本全面地满足上一层指标的要求。第四层所选取的指标是对上一层的具体化, 具有可量化和清晰化的特点, 可以通过这些指标对卫星的抗干扰性能进行直观的评估[11]。
该体系主要从两大干扰威胁出发进行建立。在电磁干扰部分, 综合考虑了常用的抗干扰手段, 包括跳频技术、Smart AGC技术、天线的选择和星上处理能力, 同时考虑具体的链路和网络交换抗干扰性能及物理层安全传输性能方面, 基本能够体现抗电磁干扰性能;在摧毁威胁部分, 由于和电磁干扰的性质和方式都不同, 因此从可靠性、抗毁性和电子防御三个大的方面进行概括, 较为完整地阐述了抗干扰性能的各个方面。
4 结语
抗干扰性能评估指标体系的建立是一个复杂的过程, 本文对电磁干扰和摧毁威胁两个方面进行了具体的研究。如今的抗干扰方式也很多, 对几种典型常用的抗干扰手段进行了分析, 其中包含了评价物理层安全传输性能的相关指标。本文建立的卫星抗干扰性能评估指标体系可为卫星通信系统总体性能评估奠定基础。
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型煤锅炉节能环保性能评估 篇3
近几年一些城市的环保部门为改善城区环境的空气质量状况, 以解决城区内由于锅炉燃烧散煤造成的环境污染问题, 在洗浴行业和部分采暖企业大力推广型煤锅炉。国家也制订了一些相关的产业政策, 旨在鼓励、推广型煤锅炉或锅炉燃用型煤。
笔者经过多年的管理、监测和分析, 发现型煤锅炉在减少环境污染方面确实起到了一定的作用, 正常使用能起到减少大气污染物排放、减轻环境污染的目的, 但在实际运行中也存在一些不足, 暴露了许多弊端, 影响其推广和使用, 有关型煤和型煤锅炉已有相关分析和研究。
本文以2000～2002年丹东市安装的型煤锅炉为研究对象通过对其进行运行监测, 来评估此类锅炉的优缺点, 并分析其原因, 为洗浴行业生产锅炉和采暖选型、锅炉行业及管理部门提供依据。
2 型煤锅炉优缺点
2.1 型煤锅炉现状
以丹东市为例, 型煤锅炉的大面积推广是在2000～2002年, 3年间丹东市建成区内的洗浴和采暖行业共安装此类锅炉61台。到2009年底, 在用锅炉只剩下27台, 占这3年安装总数的44.3% (见表1) 。
2.2 型煤锅炉优点
文中的型煤锅炉指小吨位的民用型煤锅炉, 型煤指由碎煤、黄土、脱硫固硫剂和少量的粘合剂混合压制而成方形蜂窝煤, 具有固硫及防止烟尘污染的优点, 可有效降低烟尘、二氧化硫等的排放。经多年测试表明, 烟尘排放浓度90～130mg/m3, SO2排放浓度120～350mg/m3, 烟气黑度的Ⅰ级以下, 无需另加除尘设备即可达到排放标准, 可在城市居民区中使用;无引风机和鼓风机, 靠自然通风燃烧, 节省设备。
2.3 型煤锅炉缺点
(1) 型煤质量难控制。
一般型煤中挥发分含量较低, 不易引燃, 停炉时易断火;型煤在制作上质量不易监管, 偶有掺入大量的发热值低的电厂粉煤灰充当原煤;黄土的比例都很大, 常常是往锅炉房推进一车黑色的蜂窝型煤, 燃烧后又推出一车黄色的蜂窝黄泥土, 把农村优质土地搬到城市当垃圾本身就是极大浪费。据抽检测定, 市场上的型煤发热多数低于3500kcal, 灰分在60%以上, 达不到标准。
(2) 型煤锅炉出力低, 供热速率慢。
型煤锅炉燃烧的受热面一般都比较分散, 炉温不易提高, 供热速率比烟煤锅炉要低。热效率在50%左右, 适用于平稳理想化的供热方式。这种锅炉用在采暖上还可以适用, 提前点火, 慢慢烧, 可以满足要求。但这种锅炉由于炉温低、型煤热值低、火苗低且小, 其热量供应速率就显得很慢, 使得锅炉使用者想方设法让锅炉供热迅速上去, 不顾环保指标, 造成很多型煤锅炉混烧散煤。由于型煤锅炉燃烧空间和燃烧方式的不同, 燃烧散煤出现大量的漏煤和冒黑烟现象, 使许多可燃气体排放到大气中, 污染环境, 同时散煤投放需要人工操作, 经常开启炉门, 使本来低的炉膛温度多次下降, 燃烧效果不好, 浪费能源, 增加劳动强度。
(3) 型煤锅炉造成室内污染, 使用寿命短。
型煤锅炉在封炉期间, 由于炉膛的温度相对较高, 会烘烤产生大量的挥发性可燃气和CO, 造成室内污染, 丹东地区由于型煤锅炉夜间封炉造成CO中毒事件已有多起。由于炉体的腐蚀漏风或正压燃烧, 燃烧或封炉期间炉体烘烤产生的挥发性可燃气和CO会污染锅炉房内环境, 尤其是在居民楼下安装的锅炉, CO等污染物会从楼道或墙壁空隙窜到楼上住户室内, 造成房屋内环境严重污染。例如四库小区一居民楼下安装型煤锅炉, 其5楼有一住户室内检测CO含量达到12mg/m3, 超过室内空气质量标准;对家中3个人进行血液检查, C反应蛋白 (CRP) 、白细胞 (WBC) 、嗜中性拉细胞比例 (N%) 水平较高, 属CO中毒。另外, 对几家型煤锅炉房进行了检测, 锅炉房内CO浓度达到11～15mg/m3, 严重超标。
型煤锅炉由于是低温常运行, 出口温度不超过60℃, 一般在40℃左右, 易形成化学腐蚀, 造成型煤锅炉使用寿命短。型煤锅炉燃用型煤的价钱却比散煤高出许多, 大约高出30%～40%, 因此, 用户对强行推广型煤和型煤锅炉很不满意。
2.4 原因分析
究其原因, 不是这种环保产品本身的问题, 也不是环境管理部门管理不到位的问题, 是这种产品的能源费用和供热速率等指标在制约着它的推广和使用。由于在研制、推广、使用型煤锅炉时人们往往只注重环保指标, 而忽视与此相关的非环保指标, 如安全性、节能性、煤种、供热效率等环保节能指标, 以及对于这些指标的实施与技术保障等。
正常情况下, 型煤锅炉燃用型煤, 其脱硫、消烟、除尘效果都很好, 排放的烟尘、SO2浓度和烟气黑度可达到或低于Ⅰ级国家排放标准, 这种燃烧型煤的锅炉比燃烧大烟煤的锅炉排放的污染物低得多。通过几年的监测和检查发现, 这种锅炉有很多也在燃烧散煤, 这时排放的污染物更多, 污染更加严重。同时, 由于设计原因燃用散煤出现烧不尽、漏煤、手烧等浪费能源现象, 使用者对此种产品的推广使用怨声载道, 谓之受骗上当, 最后多数是由使用单位自行拆除。
3 结论
型煤锅炉经过几年在洗浴和采暖行业的推广使用, 表明它在供热采暖方面应用较好, 但不能把锅炉建在居民楼下。在洗浴方面应用较差, 型煤质量差, 供热速率慢, 应当加以改进和完善。同时, 型煤锅炉这样的环保产品是环保、安全、节能、运行操作方便及设计美观等各项指标的综合产物, 它的推广应考虑多方面的因素, 既要考虑环保指标, 也要考虑节能指标、供热速率, 还要考虑到实现这种指标的经济、技术、管理上的条件和可行性, 要考虑环保产品的使用范围和应用条件。因此, 评价节能环保产品应考虑多方面的因素, 就环保本身谈环保产品则会使环保产品在推广应用中出现这种那种的漏洞, 造成工作上的失误, 从而起不到节能环保产品应起的作用。
摘要：以型煤锅炉在丹东市的推广为例, 介绍型煤锅炉在丹东市的应用情况。经调查研究, 型煤锅炉在实际运行中暴露出型煤发热值低、锅炉出力低、易造成室内环境污染、使用寿命短等问题, 影响了其推广使用。最后得出结论:在大力推广型煤锅炉环保方面优点的同时, 要改进其缺点从而发挥节能环保产品的作用。
关键词：型煤锅炉,节能,性能,评估
参考文献
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桥梁结构性能检测与评估研究 篇4
1 桥梁检测方法
1.1 静态检测方法
静载试验就是按照预定的试验目的与试验方案, 将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置, 观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝、沉降等参量的试验项目, 然后根据有关规范和规程的指标, 判断桥梁结构的承载能力以及在荷载作用下的工作性能。
在桥梁静载试验中要测量控制截面静应变和静位移。确定良好的加载方案加以量测。根据静态应变值, 推算结构控制截面的应力分布、杆件的实际内力与次应力、裂缝的出现和扩展情况、支座位移、索力位移情况等。在静位移测量时, 要测量竖向静态位移量 (梁的挠度) 、水平静态位移量 (梁活动端位移及墩顶位移等) 。由实测到的应变和位移可以推算出有关的内力 (如轴力和弯矩) 值和挠度值等。将它们与理论计算值进行对比, 以此作为判定桥梁结构工作状态的一个重要指标。
1.2 动态检测方法
桥梁结构的动载试验是利用某种激振方法 (自振法、强迫振动法、脉动法等) 激起桥梁结构的振动, 测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应 (加速度、动挠度) 等参量的试验项目, 从而宏观地判断桥梁结构的整体刚度与运营性能。其试验的目的在于测定结构的动力特性、测定结构在动荷载作用下的强迫振动的响应。这些性能是判断桥梁运营状况和承载能力的重要标志之一。
2 现有桥梁的评估方法
我国现在采用的依旧是1988年颁布的《公路旧桥承载力鉴定方法》 (试行) 和1999年颁布的《铁路桥涵设计基本规范》的设计计算思路。首先对被检定的桥梁结构进行检查 (搜集资料、现状检查、材质与地基的检验等) , 然后结合现场调查的结构各部分尺寸及材料强度, 运用桥梁结构计算理论求得承载力。最后考虑桥梁损坏程度、材料老化程度、桥面行驶条件、实际交通情况、桥梁建造使用期限等因素, 经过广泛的调查研究确定出各项对应的系数, 从而折算出桥梁安全承载力。这种计算充分挖掘现有桥梁的承载潜力, 而对现有桥梁结构的特点及结构损伤造成其受力行为的影响考虑不足。
3 基于人工神经网络的桥梁结构状况评估
人工神经网络 (Artificial Neural Networks, ANN) , 一种模仿动物神经网络行为特征, 进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度, 通过调整内部大量节点之间相互连接的关系, 从而达到处理信息的目的。
人工神经网络是并行分布式系统, 采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理, 克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷, 具有自适应、自组织和实时学习的特点。
神经网络法用于桥梁结构损伤识别的基本思想是:由于结构的损伤必然导致结构参数 (刚度、阻尼和内部荷载) 的改变。利用数值求解法 (如有限元法、能量法) 或实测方法, 获取结构中所需物理量 (如频率、振型等) 作为训练样本的输入参数, 以结构的缺陷作为输出参数, 利用神经网络具有很强的自组织、自学习和自适应能力的特点, 通过一定数量的训练样本让网络学习、神经网络记住这些知识, 实现从输入参数 (如结构频率向量等) 到输出参数 (如结构损伤位置、程度等) 之间的非线性映射, 从而可以求得反问题的解, 也就可以知道桥梁结构的损伤情况。现在常用于损伤诊断的网络模型有BP网络模型、对偶传播神经网络、径向基函数 (RBF) 神经网络和模糊神经网络等。
4 基于动载试验的桥梁结构状况评估
基于振动模态分析技术, 国内外目前在桥梁检测的试验与研究中取得的进展主要表现在:1.通过强迫振动试验, 能够分析模态参数对结构局部变化的反应;2.在车重、车速、路面及支承对桥梁模态参数的影响方面有深入的认识及理论上的依据, 证明了用环境振动法进行桥梁自动检测的可能性;3.对适用于桥梁监测的结构状态敏感参数积累了理论认识和试验基础;4.在一定程度上能够利用测试的数据进行计算模型的修正;5.开发了各种基于频率、振型、振型曲率、应变振型等改变量的损伤检测和定位技术, 在处理方法上探寻了MAC法、COMAC法、柔度矩阵法、矩阵摄动修正法、非线性迭代法以及神经元网络法等。这些方法各具有特色, 在局部的范围内都取得了积极的效果。但这些成就在桥梁健康监测与状态评估系统的研究中还属于基础性的探索, 距离系统的目标尚有很大的差距。这主要是由于:首先, 桥梁的结构不确定性因素和复杂的工作环境对结构模态响应的灵敏性造成了不利的影响, 导致了目前桥梁整体监测的许多困难;其次, 对桥梁在使用年限内工作特性的变化缺乏全面深入的研究, 难以建立客观统一的桥梁状态评估标准。所以整个技术的成功开发乃至系统目标的最终实现有赖于今后更好地结合桥梁的自身特性及工作环境讨论。
5 结语
桥梁检测是一项复杂而细致的工作, 是一项理论实践紧密结合的学科。目前我国的很多既有桥梁进入了维修期, 对既有桥进行检测显得尤为重要。静载和动载试验是目前结构性能评估的常用方法, 振动模态分析技术和系统识别理论具有很广阔的前景。在这方面国内外学者已经进行了研究, 并且取得了一定研究成果。相信有测试软、硬件的改进与配合, 将为大跨径桥梁的实时监测提供可能。
参考文献
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【5】JTJ041-2000公路养护技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2001.
闽南地区砌体结构抗震性能评估 篇5
砌体结构作为一种历史悠久的传统结构形式, 在各类建筑形式中占有75% 以上的比例。砌体结构所需要的材料如粘土、砂、石等, 价格便宜、分布较广、容易就地取材, 在90年代以前相当长的时期内成为我国农村最主要的结构体系。
中国是一个多地震的国家, 所有以前的地震造成房屋倒塌, 人员伤亡非常严重。闽南地区位于我国东南部, 环太平洋地震带, 地震活动现象既频繁又较为强烈, 地震引起的损失较为严重, 主要体现在砌体结构、木结构的破坏。闽南地区虽属于经济较发达地区, 但20世纪70年代以前兴建的砌体工程, 绝大部分未考虑抗震设防, 对于较大地震的袭击, 不具备较强的抵抗力。通过对破坏过去的许多性地震的统计, 房屋倒塌, 砌体结构占绝大多数比例, 现在已成为抗震鉴定与加固的主要对象。
闽南地区城市周边农村的建筑, 其建设相对混乱, 基本上为自建自住, 没有涉及设计图纸, 也没有正规单位进行施工, 建筑材料质量低劣, 野蛮加层与改建等现象普遍存在, 且老旧的建筑破损较为严重, 安全性不容乐观。
1 闽南地区砌体结构建筑抽样调查
闽南地区既有的建筑普遍存在着抗震性能弱的问题, 散点走访了在厦漳泉闽南地区6个县市的16个行政村, 随机抽样调查了312户砌体结构房屋, 对该地区建筑的相关资料进行收集, 分析了了抗震性能的现状, 结果表明, 该地区砌体结构应用得最多。调查结构显示:砖混结构、石结构、石加砖结构建筑的总和接近占所调查房屋总数的90%。
从表1统计分析可以看出, 砖混结构, 石结构, 砖石结构构成福建南部农村地区房屋类型的主体。石结构这类传统的闽南特色建筑, 作为闽南石文化的重要组成部分, 也占了8.01% 的比例。石加砖结构比例为7.05%。调查数据显示, 砖混、石、石加砖、石砖木结构房屋比例达到91.06, 是闽南地区使用得最多的结构。
2 闽南地区砌体结构抗震性能现状
随着国家的改革开放, 闽南地区位于经济开发区, 发展更是快速, 大量砌体结构的出现反映了农村城镇化的进程。但事实上, 这样的结构体系依然存在着大量的结构抗震安全隐患, 且这些隐患普遍的存在于新老建筑中。这些问题主要体现在以下几个方面:
2.1 抗震设计
2.1.1调查结果显示, 几乎所有的砌体房屋都没有按照国家颁布的设计规范来设计。自行依照传统习惯来进行建造的砌体结构房屋无标准及规范约束, 无法保证房屋的安全。
2.2 结构构造
2.2.1选址不当, 未考虑地震及地址灾害对建筑的影响。调查显示17.95% 的房屋处于不利或危险地段。地基处理的忽视, 造成房屋先天不足, 调查显示8.01%地基条件为软弱地基, 10.90% 地基条件为新近填土地基。基础圈梁的设置对于减轻不均匀沉降效果显著, 调查显示40.38% 的房屋设置了基础圈梁。
2.2.2砌体结构的构造措施对于提高房屋的抗震性能非常有效, 汶川地震的震害调查已经证实。调查发现:老旧房屋构造柱和圈梁设置不足, 甚至没有, 或者是配筋不足, 性能堪忧, 新建房屋则不同程度地设置了构造柱和圈梁;有设置构造柱与圈梁的比例均超过50%;设置的构造柱与圈梁存在着不同的问题, 如圈梁未闭合、构造柱偏少偏小、马牙槎设置不当、梁柱链接构造不合理, 等等。
2.2.3任意加层加盖现象较为严重, 随着住房需求的增加、经济能力的限制, 加层改建的情况在村镇中较为普遍。未经设计校核的加盖房屋在地震荷载作用下存在着很大的安全隐患。
2.2.4部分结构构件设置不合理。主要体现在:采用预制钢筋混凝土预制空心板, 整体刚度差;门窗洞尺寸过大, 过梁设置偏小或者无设置;门窗间墙或者洞口边墙截面过小, 洞口边角处出现裂缝;悬挑构件过长, 入墙长度不足, 抗倾覆能力不足且截面尺寸及配筋普遍偏小;内墙纵横向布置随意, 未形成较为规则的抗侧向力体系;墙体的高厚比过大。
2.3 建筑材料
2.3.1 砌筑材料自身存在缺陷, 如石砌体结构, 基础、墙体
及柱等全部或部分构件均采用石材加工、砌筑及安装, 但是石材料属于脆性材料, 抗剪、抗拉、抗弯的强度较低。
2.3.2砌体粘结材料使用不合理, 造成了结构抗震性能的降低。调查显示水泥砂浆与石灰砂浆使用较为普遍, 但是也存在着个别老旧建筑采用红粘土砂浆、泥浆、草泥浆来进行砌筑。主要表现在粘结性、和易性差、强度不足, 灰缝易开裂等问题。
2.3.3部分村民为了节省成本, 采用旧砖、碎砖来进行砌筑墙体;采用不合格的水泥和钢筋, 导致墙体的构造措施形同虚设。
2.3.4同一砌体结构, 甚至同一墙体采用不同的建筑材料, 如下砖上土坯, 左砖右石头, 且两种砌体之间接缝为竖向通缝。
2.4 建筑施工
施工质量不佳是造成砌体结构性能大打折扣的重要原因之一。
2.4.1施工队伍的专业水平有待提高。房建工程通常直接由当地农村有经验的工匠带领村民自行施工。
2.4.2 没有严格按照施工标准进行施工, 无法满足工艺要求。
2.4.3 轴线引测时产生偏移现象, 或者出现无测量仪器辅助工程施工。
2.4.4 混凝土部分的施工质量差, 造成了各种各样的如蜂窝、露筋、麻面等质量通病。
2.4.5 墙体施工无法同时砌筑纵横墙时, 未留设斜槎或者直槎。
2.4.6 构造柱的拉结筋未按规范要求沿墙高每 500mm 留设 1道, 并深入墙体 1000mm, 末端未做 90°弯钩;纵向受力筋未和圈梁进行锚固;与圈梁相交处箍筋未加密。
2.4.7 局部地区砖墙的灰缝饱满度较差, 且宽度不一, 超出10mm±2mm 的要求。
3 提高砌体结构抗震性能的措施与建议
3.1 严格执行国家颁布的建筑抗震设计规范
做好约束砌体的设计计算;做好配筋砌体结构的设计计算;合理的选择场地、地基和基础;选择平面、立面设计合理的方案;选择横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;加强墙体间的连接, 咬槎砌筑或沿墙高设置拉结钢筋;合理的设置抗震措施, 布置好承重墙、构造柱、圈梁、门窗、过梁等构件;使用钢筋混凝土现浇楼板。
3.2 加强建材市场的规范和整治
政府各部门应加强合作, 对建材市场进行规范和整治, 尤其是农村建材市场, 杜绝伪劣不合格建筑材料流入市场。
3.3 建立既有砌体结构的现场检测、鉴定、加固方法
做好砌体结构房屋的全面普查与检测, 了解分析现有房屋的安全情况, 提出切实有效的处理措施。我们不止要重视新建房屋的抗震防灾, 更应该重视已有老旧房屋的安全检测与鉴定, 对于危险程度不高, 经加固可以继续使用的房屋, 从可持续发展、节约成本的角度考虑, 尽量进行加固处理。
3.4 加强抗震防灾知识宣传, 加强建设管理, 保证施工质量
做好抗震防灾的知识宣传, 普及抗震防灾教育。加强对农村住宅建设的管理, 加强对施工队伍的管理, 在审批住宅建设手续时, 进行技术指导, 对图纸进行审查, 提出防震抗震技术要求, 在进行资质管理时, 实施施工队资质与施工员上岗证书管理制度, 在施工过程中, 做好质量控制及管理。
3.5 制定系列的技术标准。
因地制宜的设计多款科学合理且经济适用、满足抗震设防要求、适合本地区需求的不同户型结构的住宅图纸, 供广大居民选择使用。
4 结束语
砌体结构是中国城市和农村住宅建筑的主要结构形式, 将仍然存在于未来很长的一段时期。城镇的建设需要一定的过程, 现阶段无法大规模的对存在安全隐患的砌体结构进行拆除重建, 因此, 对于已建的砌体结构, 主要还是以抗震评估鉴定加固为主;对于拟建的砌体结构, 进行合理的设计、正确的选材、专业的施工, 全面提高砌体结构的抗震防灾能力。
摘要：通过调研, 分析闽南地区既有砌体结构建筑的抗震性能现状, 指出砌体结构房屋在抗震设计、结构构造、建筑材料、建筑施工等方面存在的问题, 剖析产生的原因, 提出一些改进措施和砌体结构抗震性能的建议。
关键词：砌体结构,闽南,抗震性能,抗震加固,措施
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智能学习算法的预测性能评估 篇6
目前各种智能学习、分类、预测算法主要是通过对训练数据集的学习来完成的，而算法的预测性能则主要在测试数据集上进行，在测试数据集上，使用适当的性能评估指标进行计算，就可以得出对算法的预测性能所做的评估分值。
2 预测性能评估问题描述
已知测试数据集序列，其真实的结构数据为D= (d1, …, dN) ，预测算法产生的输出为M= (m1, …m N) 其中，di, m i∈U, i=1, 2, …, N。求解的问题是对预测结果M的性能进行评估，即计算M对D的拟合、近似程度。根据U的不同形式的表示，真实数据D和预测输出M有三类:区间标度变量、二元变量和标称变量。
3 预测性能的检验指标和计算模型
已知样本（检验数据）分为两类：“阳性数据 (P) ”和“阴性数据 (N) ”。P为真实的，被实验所证实的数据；N为被实验证明无功能的数据。真阳性 (True Positive TP) 表示{di=1, mi=1}的次数；真阴性 (True Negative TN) 表示{di=0, mi=0}的次数；假阳性 (False Positive FP) 表示{di=0, mi=1}的次数；假阴性 (False Negative FN) 表示{di=1, mi=0}的次数。对于预测结果的评测，常用的检验指标如下：
敏感性 (Sensitivity, Sn) ，又称测全率、命中率，表示对于真实的数据，能够预测成“真”的部分所占的比例是多少。Sn (D, M) =TP/ (TP+FN)
特异性 (Specificity, Sp) ，即测准率、精度，表示对于阴性的数据，能够预测成“假”的比例是多少。SP (D, M) =TP/ (TP+FP)
准确性 (Accuracy, Ac) ，即总体正确性，表示对于整个数据集 (包括阳性和阴性数据) ，预测总共的准确比例是多少。Ac (D, M) =（TP+TN）/ (TP+FP+TN+FN
马修相关系数 (Mathew correlation coefficient MCC) ，是一种相似性的度量。如果把D和M作为概率随机变量，则可以用相似性来度量D与M的关系。当阳性数据的数量与阴性数据的数量差别较大时，MCC能够更为公平的反映预测能力。
3 预测性能的评估程序
使用svm训练，性能评估代码：
4 结束语
算法的预测性能评估能从特定角度衡量预测算法和预测效果的优劣，建议综合使用多种指标进行评估，使评估结果尽可能客观。
参考文献
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某铁路桥梁动力性能试验与评估 篇7
该桥位于内蒙古地区,为铁路单线桥梁,跨径布置为28×16 m。16 m梁为普通钢筋混凝土简支T梁。该桥各孔梁均位于直线段。16 m钢筋混凝土简支T梁由2片T梁组成,2片T梁腹板横向中心距为1.8 m,每孔梁共设4道横隔板。每孔梁全长16.6 m,梁高1.92 m,采用平板橡胶支座,梁端在每片T梁下各设1个支座,单孔共4个支座,支座横向中心距1.8 m。桥墩采用等截面钢筋混凝土圆端形实体板式桥墩,墩身横桥向宽度3.4 m,纵桥向宽度1.0 m,相应编号依次为1号～27号。基础均为沉井基础,沉井直径5.4 m,深度4.0 m。基底为砾砂、卵石土。
2 动载试验概况及测点布置
2.1 测试荷载
试验列车编组为1节DF4机车+10节C70重车+10节C64空车+10节C70重车+10节C64空车+10节C70重车+1节DF4机车。试验速度为40 km/h,60 km/h,5 km/h共9趟,其中上行5趟,下行4趟。
2.2 测试内容
测点布置见表1。
3 测试结果及分析
3.1 梁体自振频率
实测第17孔梁的一阶竖向自振频率值为4.65 Hz,小于《既有线提速200 km/h技术条件(试行)》(铁科技函[2006]747号)限值80/L=5.0 Hz,大于《新建时速200 km客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函[2005]258号)规定的值n0=23.58L
3.2 梁体竖向挠度
桥梁跨中挠度测试结果表明:
1)试验列车准静态通过桥梁时,实测第17孔梁准静态挠度为3.31 mm,换算得到的中—活载时的挠跨比为1/3 310,大于《铁路桥梁检定规范》(2004年)(下称《桥检规》)通常值的1/4 000,说明梁体竖向刚度偏小。
2)试验列车以57 km/h过桥时,实测第17孔梁跨中最大动挠度为4.02 mm,最大挠度动力系数1.214,小于《桥检规》动力系数参考值1.261。
图1,图2给出了试验列车作用下,第17孔梁体跨中竖向挠度与速度关系,动力系数与速度关系。
3.3 梁体竖向振幅
由试验实测值得:
1)试验列车通过时,各种速度工况作用下,实测第17孔梁体跨中最大竖向振幅为1.40 mm;
2)用20 Hz低通滤波后的第17孔梁体跨中最大竖向加速度实测值为1.31 m/s2,满足《新建时速200 km客货共线铁路设计暂行规定》《既有线提速200 km/h技术条件》梁体竖向加速度限值3.50 m/s2的要求。
图3给出了试验列车作用下,第17孔梁体跨中竖向振幅与车速的关系。
3.4 梁体横向振幅与加速度
1)试验列车作用下,实测第17孔梁体跨中横向振幅最大值为2.27mm,大于《桥检规》梁体跨中横向振幅限值L/9 000=1.78 mm,说明梁体横向振幅偏大,梁体横向刚度不够。
2)按40Hz滤波得到的各次试验列车作用下的第17孔梁跨中横向振动加速度最大值为0.92 m/s2,小于《桥检规》限值1.40 m/s2。
振动加速度值与振幅值随试验列车速度的提高而增大的趋势存在。
3.5 桥墩横向自振频率
实测17号桥墩横向自振频率为3.96 Hz,小于《桥检规》自振频率通常值5.62 Hz。
3.6 墩顶横向振幅与加速度
从实测试验数据得出:实测17号墩墩顶横向振幅最大值0.44 mm,大于《桥检规》墩顶横向振幅限值Amax=0.38 mm;实测墩顶横向加速度最大值为0.47 m/s2,满足《桥检规》墩顶横向加速度限值Amax=1.40 m/s2。
从图4墩顶横向振幅与车速度的关系图可以看出:墩顶横向振幅大体上随着列车速度的增加而呈现增大的趋势。
3.7 梁体应变
从实测值得出:试验列车作用下,第17孔梁跨中上翼缘最大纵向压应变增量为121 με,对应的最大压应力增量为2.54 MPa,理论计算值为3.56 MPa,结构校验系数0.71,该值大于《桥检规》对钢筋混凝土梁混凝土应力结构校验系数的通常值0.45～0.55,说明梁体强度安全贮备偏小。
由第17孔梁跨中纵向应变实测值、应变动力系数与车速的关系可知,实测应力最大动力系数值为1.236,小于但接近《桥检规》参考值1.261。
3.8 支座位移
在试验列车作用下,实测得到支座的横向相对位移最大实测值为1.18 mm,纵向相对位移最大实测值为1.7 mm,均满足《桥检规》支座位移限值±2 mm。
4 结语
1)实测第17孔梁跨中准静态挠度换算到中—活载时的挠跨比为1/3 310,大于《桥检规》通常值;梁体上翼缘实测压应力较大,结构校验系数0.71,该值大于《桥检规》对钢筋混凝土梁混凝土应力校验系数的通常值0.45～0.55,说明梁体强度安全贮备不够。在目前情况下,应禁止超重货物列车过桥;有条件时,应对梁体进行加固处理,可采用粘贴钢板或贴碳纤维布的方法加固,以增加梁体承载能力。2)实测梁体跨中横向振幅最大值,均大于《桥检规》横向振幅安全限值,建议对梁体进行横向加固处理。3)实测17号墩横向自振频率均小于《桥检规》通常值,建议加强对桥墩基础的防冲刷措施。
参考文献
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[2]西南交通大学土木工程学院.秦沈客运专线综合试验科技攻关项目(合同编号:2000G48)[R].桥梁动力性能综合试验研究报告,2003.
[3]西南交通大学土木工程学院.遂渝线200 km/h提速综合试验:草街嘉陵江大桥(88+160+88连续刚构)[R].动载试验研究报告,2005.