0 引　言

船舶交通数据的实时传输是保障船舶航行安全、提高运输效率、优化交通管理的重要手段^[1]。通过实时传输船舶位置、速度、航向、货物信息等数据，可以实现对船舶交通的全面监控和管理，从而有效预防和减少海洋交通事故的发生。此外，船舶交通数据的实时传输还可以为海洋科学研究、海洋环境监测等领域提供宝贵的数据支持。然而，由于海洋环境的特殊性，船舶交通数据的实时传输面临着诸多挑战，进而影响数据传输的稳定性和可靠性。因此，开展船舶交通数据实时传输可靠性评估系统的研究具有重要的理论意义和实践价值。

李毅超等^[2]设计基于最近位置中继选择策略的数据传输可靠性评估系统，明确通信网络中的各个节点，包括源节点、目标节点以及潜在的中继节点；根据最近位置中继选择策略，系统会选择距离源节点或目标节点最近的节点作为中继节点；在此基础上，系统评估源节点到中继节点、以及中继节点到目标节点的通信链路质量；基于链路质量的评估结果，系统可以计算出整个通信路径的可靠性。通信网络中的节点位置、链路质量等参数可能会随时间发生变化。然而，基于最近位置中继选择策略的通信可靠性评估方法通常无法实时适应这些变化，从而导致评估结果的准确性下降。陈永刚等^[3]设计基于集对分析-吸收马尔可夫链的数据传输可靠性评估系统，收集大量的数据传输历史数据，这些数据包括传输成功与失败的情况、传输时间、传输数据量、网络状态等；利用集对分析的方法，对收集到的数据进行处理和分析；在集对分析的基础上，构建吸收马尔可夫链模型；根据吸收马尔可夫链模型的计算结果，对数据传输的可靠性进行评估将评估结果以图表、报告等形式输出，供用户参考和使用。基于集对分析-吸收马尔可夫链的数据传输可靠性评估系统需要大量的历史数据作为支撑。如果数据量不足或数据质量不高，将会影响评估结果的准确性和可靠性。孟凡宇等^[4]设计基于组合赋权和云模型的数据传输可靠性评估系统，收集与数据传输相关的各种数据，确保数据的准确性和完整性；根据数据的不同来源和重要性，采用组合赋权方法确定各个指标的权重；根据收集到的数据和组合赋权的结果，构建云模型；利用构建好的云模型，对数据传输的可靠性进行评估。该方法实际应用过程中，组合赋权方法中的主观赋权部分依赖于专家的经验和判断，可能存在主观性和偏差。

1 船舶交通数据实时传输可靠性评估系统设计 1.1 系统技术路线研究

图1为船舶交通数据实时传输可靠性评估系统设计过程中的技术路线。船舶交通数据实时传输可靠性评估系统的设计是以船舶交通数据实时传输可靠性评估指标为基础，构建评估模型，对未来一段时间内的船舶交通数据实时传输的可靠性进行评估，通过统计图表等形式展示船舶交通数据实时传输可靠性评估结果。

1.2 评估指标体系构建

船舶交通通信网络的主要特征结构复杂，具有多种不同业务类别，因此其数据实时传输可靠性受多种不同类型因素影响。影响船舶交通数据实时传输可靠性的主要因素分为网络条件、节点设备、环境因素与网络管理4个主要方面^[5]，将其作为评估指标体系中的准则层指标，从准则层指标出发，参考相关领域学者的研究成果，选取指标层指标，由此构建表1所示的船舶交通数据实时传输可靠性评估指标体系。指标层指标选取过程中需最大限度降低指标建的内涵交叉与重叠，同时还要分析指标建的关联性与隶属相关性。

1.3 基于模糊层次分析法的指标权重计算

在构建评估指标体系后，依照船舶交通数据实时传输可靠性评估指标的关键度判断标准生成模糊判断矩阵，具体如下：

$ \left\{ \begin{gathered} M = {\left( {{r_{ij}}} \right)_{4 \times 4}}，\\ {r_{ij}} = \left( {{r_1},{r_m},{r_h}} \right) 。\\ \end{gathered} \right. $

(1)

式中：r_ij为评估指标U_i相对于U_j的关键度；r₁、r_m和r_h分别为r_ij的下限值、特征值与上限值^[6]。

利用式(2)确定船舶交通数据实时传输可靠性评估指标的模糊综合度：

$ \left\{ \begin{gathered} F\left( {{U_i}} \right) = S\left( {{U_i}} \right) \otimes {\left[ {S\left( U \right)} \right]^{ - 1}} ，\\ S\left( {{U_i}} \right) = {r_{i1}} \oplus {r_{i2}} \oplus {r_{i3}} \oplus {r_{i4}} ，\\ S\left( U \right) = S\left( {{U_1}} \right) \oplus \cdots \oplus S\left( {{U_1}} \right)。\\ \end{gathered} \right. $

(2)

式中：S(U_i)和S(U)分别为船舶交通数据实时传输可靠性评估指标U_i的模糊度和整体模糊度。

G(U_i)为船舶交通数据实时传输可靠性评估指标U_i的可能度向量，其计算公式如下：

$ \begin{gathered} G\left( {{U_i}} \right) = \left( {W\left( {{F_i} \geqslant {F_1}} \right)} \right),\left( {W\left( {{F_i} \geqslant {F_2}} \right)} \right), \\ \mathop {}\nolimits_{} \mathop {}\nolimits_{} \mathop {}\nolimits_{} \left( {W\left( {{F_i} \geqslant {F_3}} \right)} \right),\left( {W\left( {{F_i} \geqslant {F_4}} \right)} \right)。\\ \end{gathered} $

(3)

式中：$ W\left( {{F_i} \geqslant {F_j}} \right) $为船舶交通数据实时传输可靠性评估指标U_i相对于U_j的关键度。

依照不同船舶交通数据实时传输可靠性评估指标的可能度向量能够获取可能度矩阵：

$ {\boldsymbol{N}} = {\left[ {G\left( {{U_1}} \right)G\left( {{U_2}} \right)G\left( {{U_3}} \right)G\left( {{U_4}} \right)} \right]^{ - 1}} = {\left( \xi \right)_{4 \times 4}} 。$

(4)

式中，ξ为可能度矩阵N第I行第J列元素。

利用式(5)确定船舶交通数据实时传输可靠性评估指标权重向量$ {w'_{}} = \left( {{{w'}_1},{{w'}_2},{{w'}_3},{{w'}_4}} \right) $：

$ {w'_1} =\frac{{\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^4 \xi + \displaystyle\frac{n}{2} - 1}}{{n\left( {n - 1} \right)}} 。$

(5)

式中：$ n $为船舶交通数据实时传输可靠性评估指标的数量。

对$ {w'_{}} $实施归一化处理，由此能够得到船舶交通数据实时传输可靠性评估指标的权重向量w。

1.4 评估模型构建

船舶交通数据实时传输可靠性评估模型的相关计算公式如下：

$ \left\{ \begin{gathered} U = {w_1} \times {U_1} + {w_2} \times {U_2} + {w_3} \times {U_3} + {w_4} \times {U_4}，\\ {U_m} = \sum {{w_{mh}} \times {U_{mh}}} \left( {m = 1,2,3,4;h = 1,2,3,4} \right)。\\ \end{gathered} \right. $

(6)

式中：U₁和U₂分别为网络条件与节点设备；U₃和U₄分别为环境因素和网络管理；w为各准则层指标的权重。

2 实验结果

为验证本文系统的实际应用性能，选取某型号船舶数据库内的交通数据集研究对象，采用本文系统对研究对象内数据实时传输可靠性进行评估。

2.1 评估结果

采用本文系统的模糊层次分析法计算表1评估指标的权重值，结果如表2所示。可知，在4个准则层评估指标中，U₂（节点设备）指标的权重值最高，达到0.362，说明该指标对于最终评估结果的影响最为显著。在指标层评估指标中，U₁₁（通信设备成环率）指标的权重值最高，达到0.064，说明该指标对于最终评估结果的影响最为显著。

依照表2的权重计算结果获取各子集数据实施传输可靠性的评估结果，所得结果如图2所示。可知，采用本文系统进行评估后，1号子集与3号子集的数据实时传输可靠性评估等级为一般可靠，2号子集与5号子集的评估等级为高度可靠，剩余3号子集与6号子集的评估等级为较为可靠。而本文系统的评估结果与各子集数据实时传输可靠性的实际情况完全一致，由此说明本文系统能够准确地评估船舶交通数据实时传输可靠性。

2.2 应用效果分析

对比采用本文系统评估前后，研究对象内各子集中数据实时传输故障产生的概率，由此反映本文系统对于船舶交通数据实时传输的提升效果，所得结果如表3所示。可知，利用本文系统对研究对象各子集数据实时传输可靠性进行评估管理后，由于不同因素造成的船舶交通数据实时传输故障发生概率都表现出明显的下降趋势，下降幅度均达到50%以上，最高可达75%，由此说明采用本文系统能有效保障船舶交通数据实时传输的可靠性。

3 结　语

船舶交通作为海洋经济的重要组成部分，其安全、高效和可靠的信息传输对于保障海洋运输安全、促进国际贸易、支持海洋科学研究等方面发挥着至关重要的作用。因此本文设计船舶交通数据实时传输可靠性评估系统，通过设计科学的评估指标体系与评估模型，实现准确的船舶交通数据实时传输可靠性评估。在后续研究过程中，将持续优化本文系统中评估指标体系，以期提升本文系统的应用效率。