基于改進證據(jù)理論的反潛直升機作戰(zhàn)效能評估

張 兵，王玉剛，董友亮，曹建平

（海軍航空大學青島校區(qū)，山東 青島 266041）

基于改進證據(jù)理論的反潛直升機作戰(zhàn)效能評估

張 兵，王玉剛，董友亮，曹建平

（海軍航空大學青島校區(qū)，山東 青島 266041）

由于戰(zhàn)場態(tài)勢的多變性，人們對反潛作戰(zhàn)中直升機反潛系統(tǒng)的工作狀態(tài)和能力指標的預測能力有限，導致用于反潛直升機作戰(zhàn)效能評估的數(shù)據(jù)具有不確定性。文章提出一種基于改進證據(jù)理論的效能評估方法，對含有模糊信息的作戰(zhàn)方案進行排序，從而為反潛直升機的作戰(zhàn)效能評估提供了一條全新的途徑。通過實例計算和分析表明，該方法符合實際，能夠應用于反潛直升機作戰(zhàn)效能評估排序。

證據(jù)理論；作戰(zhàn)效能評估；反潛直升機

直升機反潛系統(tǒng)，是由反潛武器、武器平臺、探測、跟蹤、火控、環(huán)境因素等多種要素構成的一個作戰(zhàn)綜合體。由于戰(zhàn)場態(tài)勢的多變性，人們對反潛作戰(zhàn)中直升機反潛系統(tǒng)在實際戰(zhàn)術中的工作狀態(tài)和能力指標的預測能力有限，導致用于反潛直升機作戰(zhàn)效能評估的數(shù)據(jù)具有不確定性。如何處理含有不確定性信息的作戰(zhàn)效能評估問題，引起了學者們的關注，人們提出了許多方法來處理帶有不確定性信息的作戰(zhàn)效能評估問題，如模糊層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡、證據(jù)理論等。這些方法都存在各自的缺點，如：模糊層次分析法過于依賴專家經(jīng)驗；神經(jīng)網(wǎng)絡需要依賴大量的先驗數(shù)據(jù)等等。

證據(jù)理論具有嚴密的理論基礎，被廣泛應用于數(shù)據(jù)信息融合處理。文章提出了一種將證據(jù)理論應用到具有不完全信息的反潛直升機作戰(zhàn)效能評估中的方法，能夠對作戰(zhàn)方案進行排序，從而獲得最優(yōu)方案，為解決此類問題提供了新的思路。

1 基于改進證據(jù)理論的效能評估方法

1.1 構建辨識框架、證據(jù)和焦元

在基于證據(jù)理論的多屬性決策問題中，所有待評估方案所構成的集合構成辨識框架Θ；各個方案的屬性構 成 證 據(jù) 。 對， 且,若

1.2 證據(jù)的無量綱化處理

根據(jù)評價問題的需要，首先確定反潛系 統(tǒng) 作 戰(zhàn) 效 能 的 評 價 等 級 有L個， 分 別 為； 在 不 同 的 屬 性下， 對 應 各 個 評 價 等 級 ， 將 屬 性 值 劃 分 為不 同 的 分 段 ， 劃 分 點 分 別 為； 各 評 價等 級 所 對 應 的 效 能 值 為。 在 此 基 礎上，制定隸屬度的計算公式，對決策矩陣的屬性值進行無量綱化處理，具體的計算公式如下：

① 若 屬 性 r(i為 方 案 編 號 )為 點 值 ，

ij

為 評 價 等 級 ） 時 ， 屬 性 rij隸 屬 于 評 價 等 級的 隸屬程度分別為：

② 若 屬 性 rij為 區(qū) 間 值 ， 即， 且時 ，屬 性 rij隸 屬 于 評 價 等 級 Gl和 Gl+1的 隸屬程度分別為：

ij時 ，

屬 性 rij隸 屬 于 評 價 等 級的 隸 屬 程 度 分 別為：

1.3 計算焦元的效用偏好程度

1.4 確定各焦元的基本信度分配值

1.5 進行證據(jù)合成，確定各方案的信度函數(shù)，以及似真函數(shù)

1.6 方案排序

利用信度函數(shù) Bel( )和似真函數(shù) Pl( )構造待排序方案 ai的 效 用 區(qū) 間。 對 于 方 案效 用 區(qū)間， 設 定 方 案 排 序 的規(guī)則如下：

2 計算實例

以小羚羊，X1（某型機代號），超黃蜂，SH-60,和 X2（某型機代號）五種反潛直升機典型配置方案下的直升機反潛為例，對其作戰(zhàn)效能進行評估排序。考慮典型戰(zhàn)場環(huán)境下的“雷達探測距離（對水面狀態(tài)潛艇）”“吊聲搜潛面積、“浮標探測距離”、“魚雷聲納探測距離”、“載機性能”5個屬性進行評估。有些指標的數(shù)據(jù)無法獲得，因此評估矩陣含有空缺值（用*表示），如表1所示。

表1 直升機反潛作戰(zhàn)效能評估矩陣

表2 各方案效用區(qū)間

3 結果分析

SH60“海鷹”直升機目前仍然是美國海軍主要的反潛直升機。它的載機性能、浮標探據(jù)以及魚雷聲納探據(jù)均遠遠超過其它對比機型，其雷達探據(jù)也處于較高水平，雖然其吊聲搜潛面積無法獲得，但是其綜合性能最好是毋庸置疑的。從表2的數(shù)據(jù)中，我們還可以看出它的信度函數(shù)值要遠遠超出排名第二的X1，這是由于證據(jù)理論中的證據(jù)具有“聚焦”的特性——隨著支持某一論點的證據(jù)數(shù)目的增加，其信度函數(shù)會呈現(xiàn)出逐漸“聚焦”的現(xiàn)象。這一特性將導致方案間得分差距的進一步拉大，對于方案排序來講是有利的。

X1載機機動性能優(yōu)異，配備的反潛設備齊全，是專門針對反潛任務而設計的，其反潛性能較為優(yōu)越，排名靠前跟實際情況也是相符的。X2探測設備的性能要略弱于 X1。雖然其吊聲搜潛面積、浮標探據(jù)和魚雷聲納探據(jù)與“小羚羊”不相上下，但是其載機性能卻遠遠超出后者，因此排名在X1與“小羚羊”之間也符合實際。

“超黃蜂”重量大，機動性能與其他機型相差很大，它項指標也并不突出，造成了其反潛效能排名遠遠落后。

對于類似的效能排序問題，有學者運用 DEA方法、灰色關聯(lián)法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、主成分分析法也得出了較為合理的結論。但是相較于前面這些方法，本文所運用的基于改進證據(jù)理論的效能評估方法能夠很好地處理含有不完全信息的評估問題，而且對專家經(jīng)驗的依賴性較小，不需要大量的先驗數(shù)據(jù)，適合于處理含有不完全信息的作戰(zhàn)效能評估問題，為反潛直升機作戰(zhàn)效能問題提供了一個全新的解決途徑。

[1]李衛(wèi)寧 ,高洪林 ,張笑 .基于模糊層次分析法的魚雷武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估 [J]. 艦船電子工程 ,2010,30(09):58-61.

[2]賈躍 ,趙學濤 ,林賢杰 ,崔紹波 . 基于 BP神經(jīng)網(wǎng)絡的魚雷作戰(zhàn)效能模糊綜合評估模型及其仿真 [J].兵工學報 ,2009,30(09):1232-1235.

[3]梁冠輝 ,王春平 ,韓紅艷 .改進 D-S理論的某型高炮武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估 [J].火力與指揮控制 ,2012,37(06):96-99.

[4]Dempster A. Upper and lower probabilities induced by multivalued mapping[J]. Annals of Mathematical Statistics,1967,38(2).325-339.

[5]Shafer G. A Mathematical Theory of Evidence[M]. Princeton: Princeton University Press,1976.

[6]權文 ,王曉丹 ,周進登 ,鄭春穎 .一種修正的 Dubois-Prade證據(jù)推理組合規(guī)則 [J].控制與決策 ,2012,27(01):139-142.

[7]楊利平 ,鄒赟波 ,吳值民 .主成分分析法在航空反潛機性能評估中的應用 [J].空軍工程大學學報 (自然科學版 ),2007,8(02):14-17.

[8]張萊 .中國主力反潛直升機——直 9C與卡 28性能對比 [J].兵器論壇 ,2006(01):22-23.

[9]戰(zhàn)凱 ,陳建華 .對策論在航空反潛搜索效能評估中的應用研究 [J].系統(tǒng)仿真學報 ,2006,18(08):2086-2088.

[10]孫明太 ,王濤 ,趙緒明 .反潛直升機吊聲搜潛效能的建模仿真 [J].火力指揮與控制 ,2005,30(03):33-36.

[11]李燁 ,王亞剛 ,許曉鳴 .證據(jù)融合的聚焦與沖突處理研究 [J].系統(tǒng)工程與電子技術 ,2012,34(06):1113-1119.

[12]張旻 ,曲也頻 .一種基于 DEA方法的反潛巡邏機綜合效能評估研究 [J].航空電子技術 ,2006,37(02):45-48.

[13]杜輝 ,王春健 .基于灰色關聯(lián)法的魚雷作戰(zhàn)效能評估 [J].艦船電子工程 ,2007,27(06):173-174.

[14]李斌 ,劉建強 ,董奎義 .基于神經(jīng)網(wǎng)絡的艦載直升機反潛武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估 [J].艦船電子工程 ,2007,27(05):50-52.

E919

A

1671-0711（2017）07（下）-0217-03