導(dǎo)彈武器系統(tǒng)參數(shù)性能指標(biāo)的可拓?cái)?shù)據(jù)挖掘

王豐

（海軍航空大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264001）

可拓?cái)?shù)據(jù)挖掘[1-2]是可拓學(xué)與數(shù)據(jù)挖掘結(jié)合的產(chǎn)物，其把數(shù)據(jù)與基元對(duì)應(yīng)起來，利用可拓集、可拓推理和關(guān)聯(lián)函數(shù)等，從數(shù)據(jù)庫已有的數(shù)據(jù)中，挖掘與相關(guān)領(lǐng)域問題有關(guān)的變換知識(shí)和規(guī)律，為決策者未來的相關(guān)決策提供理論依據(jù)。相關(guān)學(xué)者將其應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)、管理、營銷等多個(gè)領(lǐng)域，獲得了多項(xiàng)國家級(jí)基金的支持，取得了一些研究成果[3-7]。但將其運(yùn)用到國防軍事領(lǐng)域的文獻(xiàn)還未見。

在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能的分析與研究中，各參數(shù)指標(biāo)會(huì)積累大量的信息、知識(shí)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果能從這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中挖掘出對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、定型及性能改進(jìn)有價(jià)值的知識(shí)，會(huì)顯得尤其重要。本文將可拓?cái)?shù)據(jù)挖掘理論引入到導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能的分析與研究中。當(dāng)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)某些參數(shù)指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，由于參數(shù)指標(biāo)之間的相關(guān)性，必會(huì)導(dǎo)致其他參數(shù)指標(biāo)及導(dǎo)彈性能指標(biāo)發(fā)生傳導(dǎo)變換，利用挖掘有關(guān)正質(zhì)變域和正量變域的可拓分類知識(shí)，挖掘出各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)對(duì)其他參數(shù)指標(biāo)及各性能指標(biāo)的影響規(guī)律及影響程度，可以為導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、定型及性能的改進(jìn)提供重要的理論參考。

1 挖掘有關(guān)正質(zhì)變域的可拓推理知識(shí)

為了利用基元[1]和基元集描述信息、知識(shí)和數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)[2]給出了信息元和信息元集的概念。將預(yù)處理的信息和數(shù)據(jù)用信息元和信息元集[2]刻畫為

2 導(dǎo)彈武器系統(tǒng)參數(shù)性能指標(biāo)的挖掘步驟

在海軍某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、定型過程中，產(chǎn)生了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于篇幅所限，僅通過部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)研究本文的可拓分析過程。

改進(jìn)導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及某些電子部件(記為變換 φ)[1-2,8]，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的某些參數(shù)指標(biāo)及性能指標(biāo)發(fā)生傳導(dǎo)變換，從變換 φ 實(shí)施前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中挖掘某些參數(shù)指標(biāo)對(duì)其他參數(shù)指標(biāo)及其性能指標(biāo)的影響規(guī)律和程度，為導(dǎo)彈最終的設(shè)計(jì)、定型和性能改進(jìn)提供理論數(shù)據(jù)支撐[14-16]。

已有的4個(gè)批次該型號(hào)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，用信息元和信息元集描述(如式(1))，其中 n = 4,m=11，特征 cb( b=1,2,···,9) 分別表示導(dǎo)彈 的殺傷威力、殺傷范圍、殺傷精度、隱蔽性能、電子對(duì)抗性能、火力對(duì)抗性能、機(jī)動(dòng)性能、易損傷性和探測(cè)性能，c10、c11分別表示目標(biāo)的隱蔽性能和機(jī)動(dòng)性能，其量值均為相應(yīng)的概率值。 Oi關(guān) 于特征 cj的量值如表1所示，表中數(shù)據(jù)表示實(shí)際參數(shù)與期望參數(shù)之間的比值。

表 1 導(dǎo)彈武器系統(tǒng)關(guān)于參數(shù)指標(biāo)的量值表Table 1 The value table of a missile weapon system

2.1 確定評(píng)價(jià)特征

為了對(duì)該型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的各項(xiàng)性能進(jìn)行綜合分析，引入3個(gè)新的性能指數(shù)作為評(píng)價(jià)特征。

1)殺傷指數(shù)

2.2 建立關(guān)聯(lián)函數(shù)

根據(jù)層次分析法，確定權(quán)系數(shù)為 a1=0.5，a2=0.2，a3=0.3。

2.3 實(shí)施主動(dòng)變換，改變參數(shù)指標(biāo)的量值

實(shí)施變換 φ，改變4批次導(dǎo)彈某些參數(shù)指標(biāo)的值，具體如表2。

表 2 變換 φ 后該導(dǎo)彈關(guān)于參數(shù)指標(biāo)的量值Table 2 The value of the missile on the characteristics of the table after the transformation φ

2.4 仿真計(jì)算變換實(shí)施前后的綜合優(yōu)度

根據(jù)表2中的參數(shù)指標(biāo)值及式(14)～(19)，通過MATLAB計(jì)算機(jī)編程，計(jì)算出變換 φ 實(shí) 施前后的關(guān)聯(lián)數(shù)、規(guī)范關(guān)聯(lián)數(shù)，并得到變換 φ 實(shí)施前后的綜合優(yōu)度 K ( Di) 和 K (φTDiDi) 仿真圖，如圖1。

圖 1 變換實(shí)施前后的綜合優(yōu)度Fig. 1 Comprehensive advantages before and after transformation

從圖1可見， K (D1)＜0， K (D2)＜0， K (D3)>0，K(D4)＜0 。 綜合優(yōu)度 K ( Di)(i=1,2,3,4) 將4個(gè)批次導(dǎo)彈武器系統(tǒng)分為：性能符合需求類 E+={O3}，不符合需求類 E-={O1,O2,O4}。

變 換 φ 實(shí) 施 后， K (φTD1D1)>0 ， K (φTD2D2)>0，K(φTD4D4)>0， 即 4個(gè)批次導(dǎo)彈武器系統(tǒng)O1、O2、O4性能發(fā)生了正質(zhì)變變化，由不符合要求變?yōu)榉弦螅?{ O1,O2,O4}∈·E+(φ)。1個(gè)批次導(dǎo)彈武器系統(tǒng)O3性能發(fā)生了正量變變化。變換 φ 實(shí)施前后的性能綜合優(yōu)度對(duì)比如表3。

表 3 變換 φ 實(shí)施前后性能的綜合優(yōu)度對(duì)比Table 3 Comparison of the performance before and after transformation φ

2.5 獲取有關(guān)正質(zhì)變域和正量變域的可拓知識(shí)

3 結(jié)束語

可拓?cái)?shù)據(jù)挖掘把可拓集理論與數(shù)據(jù)挖掘相結(jié)合，挖掘可拓分類知識(shí)、傳導(dǎo)知識(shí)以及其他有關(guān)變換的知識(shí)。本文通過引入殺傷指數(shù)、探測(cè)指數(shù)和突防生存指數(shù)3個(gè)新的性能指數(shù)作為評(píng)價(jià)特征，改進(jìn)導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的某些參數(shù)指標(biāo)發(fā)生變化，利用挖掘正質(zhì)變域和正量變域的知識(shí)，初步挖掘出某些參數(shù)指標(biāo)對(duì)其他參數(shù)指標(biāo)及性能指標(biāo)的影響規(guī)律和程度，尋求導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能分析研究中的有價(jià)值的知識(shí)。通過簡單的實(shí)例分析，挖掘出了某些參數(shù)指標(biāo)對(duì)某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)各項(xiàng)性能的影響程度。可見，將可拓?cái)?shù)據(jù)挖掘的理論與方法用于導(dǎo)彈等武器系統(tǒng)各性能的分析與研究，可為導(dǎo)彈等武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、定型、改進(jìn)提供數(shù)量化的理論依據(jù)。下一步，將結(jié)合該型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)工廠鑒定實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)定型實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)編程仿真，深入挖掘各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)對(duì)該型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能的影響規(guī)律及程度，為其設(shè)計(jì)、定型、改進(jìn)提供理論和實(shí)踐參考。