基于Vague集和模糊决策的反辐射无人机作战目标价值评估


2023年12月21日发(作者:最近日本韩国剧情电影)

总第203期 舰船电子工程 VO1.31 No.5 2011年第5期 Ship Electronic Engineering 45 基于Vague集和模糊决策的反辐射无人机 作战目标价值评估 文志信金 栋单洁 (电子工程学院 合肥 230037) 摘要模糊集是一种能够处理复杂性问题和不确定性信息的有效方法,该文将提出一种基于Vague集和集对分析 理论的模糊决策方法进行反辐射无人机作战Et标价值评估方法,以全面地反映评估指标对目标价值的复杂影响关系,实例 分析表明,评估结果可为反辐射无人机作战目标选择提供科学的依据。 关键词Vague集;集对分析;模糊决策;价值评估 中图分类号E955 Research on Value Evaluation to Battle Target of Anti—Radiation UAV Based on Value Sets and Fuzzy Decision-making Wen Zhixin Jin Dong Shan Jie (Electronics Engineering Institute,Hefei 230037) Abstract Fuzzy sets is effective means to solve comlex and uncertain problems.A fuzzy decision-making method to e— valuate value of battle targetof anti-radiation UAV is presented in the paper,which is based on vague sets,to show the corn— plex relation of attributes.Experimental results show that the method is capable of providing scientific basis tO choose battle target of anti—radiation UAv. Key Words Vague sets,SPA,fuzzy decision-making,value evaluation Class Number E955 l 引言 理论来处理反辐射无人机作战目标价值评估中的 不确定信息。 目标价值评估是一个比较复杂的决策过程,评 本文研究的反辐射无人机作战目标价值评估 估目标过程中所涉及到的因素较多,描述这些因素 是一个多指标、多因素的评判过程,目标价值评估 作用的变量既有线性的、也有非线性的,既有连续 就存在这类仅仅依靠模糊集理论不能处理的问题。 的、也有离散的,既有确定性的,也有随机性的和模 评估指标对目标价值的影响关系,可能存在以下情 糊性的。由于评估因素对目标价值的描述存在不 况: 完全、不一致、不准确等问题。目前的各种方法主 1)同一个指标对目标价值同一方面的影响可 要是基于专家和知识系统技术或多属性决策技术, 能是矛盾的。如探测距离对摧毁压制效果的影响, 并运用概率和模糊理论来处理目标威胁评估时的 即有积极的因素又有消极的因素。 ’不确定性信息,模糊集是一种能够处理复杂性问题 2)同一个指标对目标价值不同方面的影响的 和不确定性信息的有效方法,因此本文将采用模糊 效果是相悖的。如对离发射距离近的目标可能具 收稿日期:2010年11月27日,修回日期:2010年12月26日 作者简介:文志信,男,硕士研究生,研究方向:信息对抗情报处理与应用。金栋,男,硕士研究生,研究方向:信息对抗 情报处理与应用。单洁,女,副教授,硕士生导师,研究方向:信息对抗情报体系与情报搜集。 

46 文志信等:基于Vague集和模糊决策的反辐射无人机作战目标价值评估 总第203期 有更好摧毁压制效果,但任务相关性可能就变弱。 关系表现为任务相关性,这里主要用它们之间的距 离来度量,距离越近,相关性越强。 8)离发射点距离。目标离发射点距离越近, 3)关于目标的信息可能是不完备的。很可能 评估该目标价值的某些指标是缺失的,需要一种有 效的方法反映指标缺失造成的影响。 为解决上述问题,本文将采用一种基于Vague 反辐射无人机导航路线就越短,进行目标截获和压 制的时间就越长,从而增强摧毁压制效果。但是, 离我距离越近,针对某一空袭目标而部署的可能性 集和集对分析理论的模糊决策的方法。将摧毁压 制效果、任务相关性、威胁程度作为评估属性,用 Vague集将目标的各个指标对反辐射无人机作战 越低,任务相关性越弱。 9)目标任务。防空系统中的不同雷达担负 目标三个评估属性的影响转换为目标价值的隶属 度矩阵,再为这三个属性分配权重,计算目标价值, 进行目标选择。 2 目标价值评估指标 进行反辐射无人机作战目标的选择的最基本 原则是选择价值最大的目标,目标价值则又是从目 标的作战任务相关性、目标威胁程度、和压制摧毁 效果这三个因素进行评估。这三个因素对目标价 值的影响是正向的,即作战任务相关性越强、目标 威胁程度越高、压制摧毁效果越好,目标价值越高。 主要评估指标如下: 1)技术体制。雷达的技术体制影响雷达的抗 截获能力和抗干扰能力,从而对压制摧毁效果造成 影响。如采用频率捷变体制的雷达可以增强识别 干扰其信号的难度[1]。 2)功率。功率主要是从雷达的抗截获能力和 抗干扰能力这两个方面影响摧毁压制效果。由雷 达接收机从目标接收到信号的距离方程¨】]和雷达 的干扰方程,功率越高,摧毁压制效果越好。 3)天线体积。天线体积则反映的是雷达的抗 摧毁能力,由文献的分析,目标的毁伤概率反比于 天线体积。因此,体积更大的天线具有更强的抗摧 毁能力,从而其摧毁压制效果更差。 4)机动能力。目标机动能力将影响反辐射无 人机对目标的定位精度。速度越高的目标定位难 度越大,其定位精度越低,摧毁压制效果越差。 5)探测精度。探测距离探测精度越高,目标 跟踪、定位能力越强,相关武器系统对我造成的毁 伤几率就越大,目标威胁程度就越高。 6)探测距离。探测距离则影响敌方对我方行 动的反应时间。探测距离越远,可能发现我方攻击 行动的时间就越早,可以进行预警、防御的时间就 越长。因此,对目标摧毁压制效果的影响是负向 的。 7)离空袭目标距离。防空雷达与空袭目标的 不同的作战任务,如果能直接获得关于该雷达担 负任务的详细信息,显然可以对其任务相关性及 威胁程度的影响进行分析,但这种影响很可能是 模糊的。 lO)威胁等级。威胁等级毫无疑问是非常重 要的因素,它反映相关武器系统的类型,是判断目 标威胁程度最重要的因素。对威胁等级的划分如 表1所示。 表1威胁等级划分 威胁等级雷达类型 末制导 制导 导弹跟踪、炮瞄、轰炸瞄准、截击 多功能 目标指示、引导 搜索、警戒、军用导航 民用 11)武器系统性能。与目标相关度武器系统 性能,也将影响目标威胁程度。显然,高性能的武 器系统具有更高威胁程度。 从1)~11)的评估指标,表明任务相关性、威 胁程度、摧毁压制效果三者的相互影响不是统一 的,很可能还是矛盾的。各评估指标对作战任务相 关性、目标威胁程度、压制摧毁效果这三个因素的 影响关系如图1所示。其中,“Y”表示该指标值的 增大将对所直线连接的因素产生正面影响,“N”表 示该指标值的增大将对所直线连接的因素产生负 面影响。 摧毁压制效果l i任务相 N、 技 术 体 制 图1 反辐射无人机作战目标价值评估指标及影响关系 

2011年第5期 舰船电子工程 (Ui)。 47 3 评估原理 3.1模糊集的概念[3] 定义5(交集) 设U是一论域,U上的两个 Vague集A和B的交集C是Vague集,记为C=A ^B,对任意 EU,其真、假隶属度函数分别为tc ( )=rain(fA(乱 ),tB( )),1一-厂c( )一rain(1一 .模糊集使得某元素可以一定程度属于某集合, 某元素属于某集合的程度由“O”与“1”之间的一个 数值来实现的一隶属度来刻画或描述。把一个具 体的元素映射到一个合适的隶属度是由隶属函数 来实现的。 厂A( ),1一/.B( ))一1--max(fA( ),/ ( ))。 定义6(并集) 设U是一论域,U上的两个 Vague集A和B的并集C是Vague集,记为C=A 定义1(模糊集) 设在论域【,上给定了一个 V B,对任意 EU,其真、假隶属度函数分别为£c 映射 A:U一[O,1] 卜_+ A( ) 则称A为【,上的模糊(Fuzzy)集,简称F集, (“)称为 对A的隶属度,也称为A的隶属函 数。 由此可见,模糊集A是一个抽象的概念,其元 素是不确定的,只能通过隶属函数 ( )来认识和 把握A。 ( )的数值大小反映了论域U中的元 素 对于模糊集的隶属程度, ( )的值越接近于 1,表示 属于A的程度越高; (甜)的值越接近于 0,表示 隶属于A的程度越低。特别的,若 ( ) ===1,则认为 完全属于A;若 ( )一0,则认为 完全不属于A。 3.2 Vague集的基本理论[ ] 定义2(Vague集) 设论域U一{ 1, 2,…, “ ),对任意蛳EU,U中的一个Vague集A用一个 真隶属函数t : 一[0,1]和一个假隶属度函数-厂A: +[O,1]表示, ( )是从支持 的证据所导出的 的隶属度下界,^( 。)则是从反对 的证据所导 出的“ 的否定隶属度下界,其中: ( )十fA( ) 1, 隶属Vague集A的程度为EtA( ),1一^ ( )]∈[0,1]。若A为一Vague集,当论域U是 连续的,有 r A—I[ ( ),1一^( )]/ , EU JU 当论域己,是离散的,有 A一∑EtA( ),1一^( ) ̄/ui,UiEU 定义3(补集)设己,是一论域,对任意 :∈U, 一个Vague集的A的补集 定义为tA( )一^ (啦),1一,A( )一1一 ( ),其中,tA(“ )+-厂A( ) 1。 定义4(相等) 设己,是一论域, 上的两个 Vague集A和B是相等的,即A—B,当且仅当对 任意 ∈U,tA( )一tB( ),1一 ( )一l一 ( )===max(tA( ),tB( )),1一 ( )一max(1一 ^( ),1一fB(u1))一1一min(fA(ui),^(地))。 4基于Vague集与模糊决策的反辐 射无人机作战目标价值评估模型 4.1评估的模糊决策模型 反辐射无人机作战目标价值评估通过以下的 模糊决策模型来完成。 定义7(价值评价矩阵)[。] 设U是一组待评 估目标,A是评价属性,其中,U一{ , z,…, }, A一{a ,a 一,a )。则目标 的价值可由其相应 ● ● ● ● ● ● 的 个属性的评价值组成的横向量 表示,将 个 目标的属性的评价值作为行向量构成价值评价矩 m m m 阵为: Vll 12 2l 22 V=: Z 1 2 若各个属性对评价目标价值占有权重构成权 重向量为 :(叫l, 2,…, m) 则通过价值评价矩阵可计算出各个目标的价 值评价值: b— ,・V Vl1 V12 V21 V22 一(叫1 2… )・ 1 2 一(hi,6z,…,6 ) (1) 式中,b 为第i个目标的价值评估值。通过向量b, 就可以确定各个目标的价值评估值,从而对目标进 行排序,作出选择。 对本文的反辐射无人机作战目标价值评估,评 价属性集A一{a ,a ,a。),其中a 为压制摧毁效 果,a。为任务相关性,a。为威胁程度。口 ,a。,盘。的值 

文志信等:基于Vague集和模糊决策的反辐射无人机作战目标价值评估 总第203期 都不是从关于目标的电子对抗情报中可以直接获 得的。设反辐射无人机作战目标的指标集C一 {C1,f2,…,C1 ),cl~ 分别指技术体制、发射功率、 天线体积、机动能力、探测精度、探测距离、离空袭 ,对描述的是目标 与正理想目标的同一 度和对立度, , 描述的是U 与负理想目标的同 一度和对立度。指标对属性的支持度就可以用其 目标距离、离发射位置距离、目标任务、威胁等级、 武器系统性能。这样,问题就转化为如何根据目标 的11个指标得到价值评价矩阵。 与正理想目标的同一度和与负理想目标的对立度 表示,指标对属性的反对度就可以用其与负理想目 标的同一度和与正理想目标的对立度表示,则真隶 属度t 和假隶属度^分别为 =xJz; 通常这类问题的处理,都是采用相对偏差法。 但这里直接采用相对偏差法不太合适。从图1中 (4) 可以看出,同一指标对不同属性的影响方式可能是 不同的;因此,这里引入集对分析(SPA)理论的一 些概念,加入到Vague的理论中进行真隶属度与 假隶属度的计算。再用真隶属度和假隶属度来描 述指标对属性的支持度和反对度,最后通过Vague 集中的记分函数来得到价值评价矩阵。 以下将对上述解决思路进行详细分析。 4.2真、假隶属度的计算 同异反联系数是集对分析理论中的重要概 念 ,其基本形式为 一z+ + z,式中a,b,f分 别称为 的同一度、差异度和对立度;i,J是差异度 和对立的标记,并以这两个标记称之为联系数。这 里不需要考虑差异度,可将同异反联系数简化为同 异联系数,表示为 一z+ 。 同异反联系数描述的是目标与理想目标的同 一对立程度。理想目标分为正理想目标和负理想 目标:正理想目标是能够使属性取得最大值的指标 值所确定的目标;负理想目标是能够使属性取得最 小值的指标值所确定的目标。与正、负理想目标的 接近程度分别称为正、负联系数,通过正负联系数 就可以确定指标的真、假隶属度。 设对指标集C一{c ,C。,…, ),某一指标 的 正理想目标的取值为r ,任一目标撕的指标c 的 取值为r ,则集对(rig, }在相对接近程度意义下 的正联系数定义为[7] { +. 1一 1,rgi 吉一z古+歹 一{I 笔(111等)_/  ̄ -3,rgi>rf (2) 若该指标C 的负理想目标的取值为r__,则集 对{rig, )在相对接近程度意义下的负联系数定义 为 7] 1一 ),rig 一 十 一 (3) 1一 1, > 一 (5) 不同的指标,目标取值的方式不同。对目标平 台,只考虑固定、车载、舰载三种类型,按反辐射无 人机进行打击的困难程度,分别赋予1,2,3三个 值,难度依次递增。对技术体制、目标任务、目标性 能三个指标,通过专家经验评估其对属性的影响程 度,用数字1~5进行赋值,难度依次递增。对威胁 等级,按照表1进行赋值。对其他指标,就采用侦 察到的电子对抗情报的实际数值就可。 对目标平台、技术体制、目标任务、目标性能、 威胁等级这五个指标,正理想目标和负理想目标的 取值为约定值可能的最大值或最小值,取最大值还 是最小值则根据指标对属性的影响关系而定。对 其他指标,正理想目标和负理想目标则取待评价目 标具体值的最大值或最小值,取最大值还是最小值 则根据指标对属性的影响关系而定。 4.3价值评价矩阵的Vague集表示 设目标集U一{ l, 2,…, },属性集A一{al, a 一,口 ),是目标的评价属性,指标集C一{c ,cz, …,C )。对任一属性a ,可确定影响属性a 的一组 数量为z的指标集C C,其中,Ci一{C C ,…, C )。则对任一目标“ ,可确定C 中各指标影响a 的程度可以用Vague集表示如下: A 一{( ,EtJ1,(1一 1)]),( ,It{2,(1一 )]),…,(f ,[壤,(1一^)])) (6) 式中, , 分别表示对目标 ,的指标c ,并有 E [O,1], ∈[O,13, + ≤1,其中, 一1,2,…,m; 一1,2,…, ;5—1,2,…,愚。 设指标集G各指标对ai影响的权重向量为 一( , ,…, ) ,则C 对口 的综合影响程度用 Vague集表示为 一A{・z一[∑(5:1 聪芝 ),l一∑(s一1  )](7) 目标的价值评判矩阵就可用Vague集表示为 

2011年第5期 舰船电子工程 49 f } ; … —的评价矩阵转换为相对隶属度矩阵,这里通过记分 (8) l簟学…呼 函数进行转换。记分函数可定义为s一 一,,其中t 为真隶属度, 厂为假隶属度【4舟]。为方便计算,这里 l … 用Vague集表示的价值评判矩阵可以同时反 映不同影响方式的指标对某一属性的隶属度,并最 定义记分函数为S=t+1_.厂。这样,式(1)中的价值 评价矩阵的第J行第i列的元素就可表示为 k k 终体现为各属性对目标价值的影响,显然比直接用 Vj 一{∑( )+1一∑( z )) (9) 5=1 一1 隶属度进行价值评估更全面客观L7 ]。 其中, ,. 分别表示对目标 ,的指标C ,对属性口 由图1,影响反辐射无人机作战目标价值评估属 的真隶属度和假隶属度。 性n1,a2,口3的指标集分别为C1一{c1,c2,C3,c4 ,C8, C9}, 一{C5,f6,C7}, 一{cl,c6,C8,C9,C10,Cl1}。 5模型仿真及其意义 4.4 Vague集向评判矩阵的转换 假设实施反辐射无人机作战需要对13个目标 通过式(1)计算目标价值,需将用Vague集表示 进行评估,目标的指标如下: 表2待评估目标指标 目标价值评估属性为压制摧毁效果,任务相关 性盘 ,a。,盘。的指标权重向量分别赋值为z 一(O.4, 性,威胁程度,分别用a ,a。,a。表示,指标用c 一C 0.1,0.1,0.3,0.1) , 一(O.3,0.2,0.5) ,,z3一(O.2, 表示。根据图1指标对属性的影响关系,对各属性 0.05,0.05,0.5,0.2) ,由式(7)可得到价值评估矩阵 正、负理想目标的指标值如下 的Vague集表示最终可得价值评估矩阵为 表3影响压制摧毁效果的正负理想目标指标值 0.9081 1.2332 1.2753 0.9398 1.6111 1.0403 0.9509 1.6913 1.2904 O.7973 0.9724 1.4822 表4影响任务相关性的正负理想目标指标值 0.7312 0.855 1.4751 o.7290 1.3668 1.4718 V= 0.6369 O.9184 1.6371 O.7399 1.0728 1.6371 表5影响威胁程度的正负理想目标指标值 0.5848 0.9441 1.2058 0.8972 1.1374 0.7177 0.7047 1.1709 0.948 0.6055 1.2936 1.4025 则根据式(2)、(3)可得影响属性a ,盘 ,a。的各 1.1314 1.0541 0.9154 指标的正、负联系数矩阵,再通过式(6)得到指标对 经专家分析属性的权重向量为 一(O.3,0.2, 属.I生影响的Vague集表示,并将专家评估的影响属 0.5) ,则由式(1)得各目标的价值为 

50 文志信等:基于Vague集和模糊决策的反辐射无人机作战目标价值评估 总第203期 6一(1.1567,1.1244,1.2687,1.1748,1.1279, 1.2279,1.1933,1.2551,0.9669,0.8555,0.9196, [M].吕跃广,等译.北京:电子工业出版社,2008 [2]赵克勤.集对分析及其初步应用[M].杭州:浙江科学 技术出版社,2000 1.1416,1.0080) 则目标选择的顺序为:M3, 8, 6, 7,/.t4,。c1, U12'/'4:5,U2,U13,U9,Ull'UlO。 [3]陈水利,李敬功,王向公.模糊集理论及其应用EM].北 京:科学出版社,2005,9:2~3 E4]Chen S M,Tan J M Handling multi-criteria fuzzy de— 排序结果与实际情况 相符。 cision-making problems based on vague set theory ̄J]. Fuzzy Sets and Systems,1994,67:163 ̄172 6 结语 基于Vague集和集对分析理论的模糊决策方 法集中了Vague集和集对分析理论中的优点,能 [5]林志贵,徐立中,王建颖.基于Vague集的多目标模糊 决策方法[J].计算机工程,2005,31(5):11~13 [6]符海东,雷大江,陈建勋.基于Vague集模糊推理的多 评价指标模糊决策方法EJ].武汉科技大学学报(自然 科学版),2005,28(3):288 ̄291 够较全面地反映各项指标对反辐射无人机作战目 标价值的影响,而一般的模糊决策方法在指标量化 时过于依赖于专家的缺陷。通过实例分析,说明本 文方法应用于反辐射无人机作战目标价值评估的 可行性。 参考文献 [7]杨俊杰,周建中.基于集对分析的不确定多属性决策方 法[J].控制与决策,2008,23(12):1423 ̄1426 Es]王伟平,吴祈宗.关于Vague集理论中记分函数的分析 CJ].北京理工大学学报,2008,28(4):372 ̄376 Eg]周珍,吴祈宗.基于区间值Vague集的多准则模糊决策 方法EJ].北京理工大学学报,2008,25(11):1019 ̄1023 E1]Richard G Wiley.电子情报一雷达信号截获与分析 ! } {! !; 也 乖出 (上接第22页) 目标排序是非常灵活多变的,量化分析的结果 仅仅是为指挥员提供较为科学的数据参考。指挥 员还应结合战场实际情况,运用谋略灵活地处置战 场情况。 参考文献 [1]任富兴.信息化炮兵作战指挥I-M].北京:解放军出版 社,2004,10 [2]赵天翔.炮兵战术[M].北京:解放军出版社,2001,6 [3]赵天翔.信息化条件下炮兵火力打击目标选择研究 [J].炮兵学院学报,2006(5) [4]刘怡昕.炮兵射击学[M].北京:海军出版社,2000 E5]徐志忠.火力战指挥与控制EM].北京:解放军出版社, 2001 4 结语 基于信息系统的作战是系统与系统的对抗, 关键在于打击敌作战网络上的关节点。这些节点 是沟通和保持作战体系内部联系中发挥重要现实 作用的重要目标。其包括重要的交通枢纽、通信 网络、指挥中心和侦察监视系统等目标。基于信 息系统作战,作战双方都力图通过各种手段保护 己方作战体系结构功能的完整性,破坏敌方作战 [6]赵新生.近岸岛屿封控作战炮兵远程精确打击I-J].炮 兵学院学报,2006(5) [7]何拥军.我军联合火力打击目标选择的原则[J].射击 学报,2006(1) 系统结构,以充分发挥整体作战优势。对敌作战 系统节点目标的打击摧毁,起到了切断敌作战系 统各构成要素之间相互联系的作用,将造成敌整 个作战系统的崩溃。因此,在基于信息系统炮兵 火力打击目标选择时要把节点目标作为重点目标 优先选择。 E8]陈雷.美国陆军目标选择与打击研究[D].合肥:炮兵学 院,2006 [9]邱成龙,等.目标选择理论与方法[J].火力与指挥控 制,2004 [1O3任富兴,徐志忠.火力战Era].北京:解放军出版社,2001 [11]甘兴爱,田丰,等.运筹学[M].北京:清华大学出版社, 2002 


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