基于直觉模糊层次分析法的空中目标威胁评估
肖力铭,齐海生,屈济坤,岳振军
(陆军工程大学,江苏 南京 210007)
摘 要: 针对目标威胁评估方法中过分依赖专家评判,并且无法较好表示评价指标间关系的问题,提出了基于直觉模糊层次分析法的空中目标威胁评估方法。通过构建评估指标体系,运用直觉模糊数刻画指标间的相互关系,结合层次分析法有机结合定性指标与定量数据,从而对空中目标的威胁程度进行分析评估。通过仿真实例,验证了方法的有效性和可行性。
关键词: 威胁评估;直觉模糊层次分析法;直觉模糊数;空中目标
0 引言
空中目标的威胁评估是预警探测工作中的重要一环,现代空战中,来自不同空域的目标类型种类繁多,除了导弹和作战飞机外,还会伴随有假目标和干扰等等。因此,快速准确地对多个空中目标进行威胁程度排序,为我方防空火力分配提供支持,具有十分重要的意义和作用。
其五,利用变式训练提升与巩固数学基础知识。在变式训练期间使学生在已经完成的函数动点问题中不断积累丰富的解题经验。
当前,目标威胁评估的研究方向广、研究方法丰富。文献[1]将云模型和贝叶斯网络相结合,形成云贝叶斯网络,建立了基于云贝叶斯网络的威胁评估模型。文献[2]运用 D-S理论构建评估体系,生成非同源基本概率指派函数的方案,并利用层次分析和加权平均融合的方法得到最终威胁程度的证据表达,通过赌博概率转换得到目标的威胁度。文献[3]提出了基于层次分析法与熵权法的空中目标威胁评估方法,通过结合目标属性矩阵构建组合赋权模型,从而得到评估结果。文献[4]通过采用直觉模糊熵算法计算目标属性权重,并利用多次数据的泊松分布法计算时间序列权重,从而得到基于IFE和动态VIKOR对空中多目标威胁模型。在研究过程中,不可避免地会出现过分依赖专家评判的情况,因为很多技术指标的确定是理论和实践相结合的结果。此外,各个评估指标间存在怎样的关系,如何确定所占权重,同样是亟待解决的问题。对此,本文提出了基于直觉模糊层次分析法的空中目标威胁评估方法。
1 空中目标威胁评估指标体系构成
空中目标的特征,可以采用多种指标进行描述刻画,科学合理的评估结果需要从定性指标与定量数据的综合考量中得出。如表1所述,本文针对空中威胁目标的特点,从目标的状态、性能及打击范围三个方面入手,涵盖距离、角度、速度、高度等8个二级指标威胁因子,从不同的侧面构建相对完善的空中目标威胁评估指标体系。
表1 空中目标威胁评估评价指标构成
Tab.1 Composition of air target threat assessment and evaluation indicators
2 基于直觉模糊层次分析法的威胁评估
直觉模糊集的概念是保加利亚学者Atanassov在1983年提出的,是对Zadeh所提的传统模糊集理论的拓展。因为直觉模糊集同时考虑了隶属度、非隶属度和犹豫度这三方面的信息,因此在处理模糊性和不确定性等方面比传统模糊集更加具有灵活性和实用性[6]。30多年来,有关直觉模糊集理论的研究受到了国内外学者的密切关注,并且在逻辑规划、市场预测、机器学习和决策等领域都得到了广泛的应用[7-8]。
NRDS临床中又称为新生儿肺透明膜病,常由新生儿PS分泌不足、肺发育不成熟、肺泡塌陷[7]。NRDS患儿常出现肺泡换气功能不足,通气量不足及二氧化碳潴留导致患儿出现呼吸衰竭,并是导致早产儿死亡的主要原因之一[8]。一般情况下,采用机械通气和PS干预后,可有效改善NRDS患儿病情,降低患儿病死率。但有研究指出,采用气管插管行机械通气治疗后常导致患儿出现声带损伤、肺损伤、肺部感染、气胸等风险不容忽视[9]。欧洲新生儿NRDS防治指南中应尽可能避免行机械通气或极可能减少机械通气时间,以减少肺部损伤。BiPAP是近年来临床中逐步推广应用的治疗NRDS方法,并得到诸多专家认可[10]。
2.1 建立直觉模糊判断矩阵
为了更加全面直观地刻画偏好信息,需要建立直觉模糊判断矩阵:
Z =(z ij )n×n
(1)
反之,当时,认为直觉判断矩阵的一致性需要修正,具体方法见文献[10]。
令μ ii =0.5,同时,存在z ij =(μ ij ,ν ij )和z ij =(μ ji ,ν ji ),满足μ ij +μ ji =1。
表2 评价结果与直觉模糊数对应关系
Tab.2 Correspondence between evaluation results and intuitionistic fuzzy numbers
2.2 进行一致性检测及修正
在在直觉模糊层次分析法中,为了避免出现不可信结果甚至错误,需要对直觉判断矩阵的一致性进行检验。文献[10]提出构建积型一致性直觉判断矩阵:
(2)
从而建立一致性检验指标。
由上式可将直觉模糊数F 转化为可以进行比较的φ (F ),φ (F )的值越大,该目标的威胁程度就越高。
(3)
(4)
当j =i +1或j =i 时,当j <i 时,
式(10)中,i =1,2,…,m 。值得注意的是,此时的值F =(μ F ,υ F ,π F )仍是直觉模糊数,为了对其进行排序比较,可以通过得分函数来完成。本文定义机动目标威胁评估的得分函数为:
由表1可知,评价指标中两级指标分别为3个和8个,一级指标与二级指标间各自的指标权重向量均为直觉模糊数,令两级权重向量分别为w o和w t。本文引入复合的直觉模糊数算子:
古汉语中,有些词语虽然本身已经有自己的文字,但有时写这个字或者用这个字时会用声音相同或者相近的汉字来替代。这种现象叫做 “假借”,这个替代原来本字的汉字就是“通假字”。[1]成语中,用字通假现象较为常见,如:
(5)
式(1)中,z ij =(μ ij ,ν ij ),i ,j =1,2,…,n ,表示决策者对两个指标重要性进行比较后的评价结果。该结果用直觉模糊数来表示,对应关系如表2[9]所示。
2.3 权重的确定
矩对于通过一致性检验的直觉判断矩阵,由式(6)[10]可以得到同一层次中各指标间的权重关系w =[w 1,w 2,…,w n ],其中,
(6)
如果Z 和之间的距离测度d 满足则认为直觉判断矩阵Z 符合一致性要求。其中,τ 为一致性指标阈值,这里取值为0.1[11]。
在楚国,吴起在楚王的支持下展开了改革。他指出楚国最大的问题就在于旧贵族的势力过于庞大,“大臣太重,封君太众”,[20]P275形成了尾大不掉之势,旧贵族的势力最终会“上逼主而下虐民”,这是楚国不能兴盛的根本原因。解决这一困局的办法就是削弱旧贵族的权力“不如使封君之子孙三世而收爵禄,绝灭百吏之禄秩,损不急之枝官,以奉选练之士。”的改革方案,这次改革的实质就是进一步削弱旧贵族的特权,把国家有限的政治资源都放在奖励军功。
利用指标标准化中的方法,将m 个待评估目标归一化,得到指标值Y =(Y ij )m×n ,结合各指标相对于目标层的组合权重W ,可以得到综合评价值:
(7)
来计算同一指标层各因素相对于目标层的组合权重,其中i =1,2,…,n 2。关于直觉模糊运算算子参见文献[6]。
2.4 指标标准化
在指标类型中包含效益型和成本型两个经典属性类型。其中,效益型指标又叫正向指标,即指标值越大目标威胁程度越高,成本型指标又叫反向指标,即指标值越小目标威胁程度越高。可将前文指标体系中的各个指标按属性类型分为正向型和反向型,其中正向型指标有目标的速度、探测半径、机载武器能力和作战半径,反向型指标则包含了空中机动目标的距离、高度、角度和隐身性,指标的标准化方法如下。
对于正向型指标和反向型指标的标准化值可以分别通过式(8)和式(9)来计算:
(8)
(9)
式(8)、式(9)中,i =1,2,…,m ,m 为待评估目标个数;j =1,2,…,n ,n 为指标个数;x ij 为第i 个待评估目标对应的指标j 所获得的值,表示j 的最大指标值。
2.5 综合评估
1.2.1 原位杂交检测miR-454-3p在组织中的表达水平miR-454-3p探针由上海吉玛制药技术有限公司构建。石蜡切片经干燥、二甲苯脱蜡、酒精复水,DEPC处理的PBS孵育后。再用DEPC处理的含100 mmol/L甘氨酸PBS、0.3%Triton X-100 PBS、PBS逐级漂洗。切片沥干后用杂交缓冲液漂洗,并沿组织周边擦干,每张切片滴加30 μL探针杂交液(内含5~10 ng非同位素标记cRNA探针)。置42℃湿盒内过夜。SSC振荡漂洗、NTE缓冲液漂洗。杂交后显色。显色后冲洗,封片。阳性细胞数:阳性细胞≤10%、≤30%、≤70%和>70%分别计1、2、3和4分。
(10)
为了提升热力公司的基层党建工作的水平,发挥党建工作的重要作用,本文进行了如何以科学的思维方式和思想方法开展党建工作的研究,首先介绍了党建工作对于热力公司的重要作用,然后阐述了热力公司基层党建工作中现存的问题,最后提出了以科学的思维方式和思想方法开展热力公司党建工作的实施策略。经过近一年的党建工作实践,发现利用该策略能够有效地激发职工投身热力事业的积极性,有效地提高热力公司的向心力,有效地促进热力公司的健康发展,具有一定的推广价值。
(11)
当j >i +1时,其中,
3 仿真实例
某日,我防空识别区闯入4架不明国籍战机,经我方区域预警探测系统跟踪识别得知,4架飞机中有两架为同型歼击机a1、a2,两架为同型轰炸机b1、b2。战机基本情况如表3所示。
表3 目标基本情况
Tab.3 Basic situation of the target
根据权威评估,可以得到评估指标体系准则层和指标层中各指标间两两进行比较得到的定性评语。由表2,将结果转化为直觉模糊数,可以分别得到准则层和指标层的直觉判断矩阵Z zz和Z zb:
Z zb=
计算同一指标层各因素相对于目标层的组合权重,得到:
制样:取适量混好的原砂加入事先加热到120℃的电热制样机中制样,制成标准“8”字形抗拉试样2组,每组6块,测试1h,24h抗拉强度。
W =
[(0.078 1,0.811 2)(0.061 2,0.849 8)(0.069 7,0.829 4)(0.078 1,0.811 2)
(0.094 8,0.785 3)(0.061 2,0.849 8)(0.094 8,0.785 3)(0.086 5,0.797 2)]
根据2.4节将四架战机基本情况中的参数分别进行归一化,进而得到各战机的指标值矩阵:
Y =
利用指标值矩阵,结合各指标相对于目标层的组合权重W ,根据式(10)可以得到综合评价值:F =[(0.217 6,0.541 1) (0.194 9,0.580 4)(0.304 0,0.407 6) (0.284 3,0.438 0)]根据机动目标的威胁评估得分函数公式(11),可以得到各个目标的威胁程度值:
由此可以得出4架战机的威胁程度排序:b1>b2>a1>a2,符合直观判断。而采用传统模糊分析方法所得到的结果为b2>b1>a1>a2,当空中目标数量更加庞大时,评估结果则会对作战决策带来重大影响,显然本文所述方法更加科学合理。
刘丽芳在给丈夫送钥匙途中发现了丈夫的黑色奥迪。黑色奥迪先是开到了一家餐馆门口,女秘书挽着丈夫臂弯走了进去,大约四十分钟后才出来,出来时两人侧身相拥,就像一对亲密无间的恋人。刘丽芳没有惊动他们,决定继续跟踪。黑色奥迪如同黑色的幽灵,驶入河西的一个住宅小区。尾随而至的刘丽芳将车停在小区出入口左侧的泊车位,放下右侧车窗,坐在车内,一直等到凌晨四点。静谧的夜晚,不时有风自车窗外轻轻流入,携来一阵又一阵暗香。
4 结论
本文提出了基于直觉模糊层次分析法的威胁评估方法,有效避免评估主观性强的问题,通过构建反映空中目标威胁的两级评估指标体系,运用直觉模糊集理论更加科学地刻画指标间的相互关系,结合层次分析法有机结合定性指标与定量数据,由得分函数求得目标的威胁程度并排序,为后续的火力分配及作战决策提供有力依据。通过案例分析,验证了方法的可行性,实现了综合评估的灵活性和实用性。
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Air Target Threat Assessment Based on Intuitionistic Fuzzy Analytic Hierarchy Process
XIAO Liming, QI Haisheng, QU Jikun, YUE Zhenjun
(Army Engineering University , Nanjing 210007,China)
Abstract : Aiming at the problem that the target threat assessment method relies too much on expert evaluation and can not better represent the relationship between evaluation indicators, an airborne target threat assessment method based on intuitionistic fuzzy analytic hierarchy process was proposed. Through the construction of the evaluation index system, the intuitionistic fuzzy number was used to describe the relationship between the indicators, and the analytic hierarchy process was combined with qualitative indicators and quantitative data to analyze and evaluate the threat degree of the air target. The effectiveness and feasibility of the method were verified by simulation examples.
Key words : threat assessment; intuitionistic fuzzy analytic hierarchy process; intuitionistic fuzzy number; air target
*收稿日期: 2019-01-06
基金项目: 2016年度全军军事类研究生资助项目(2016JY368)
作者简介: 肖力铭(1989—),男,重庆人,硕士研究生,研究方向:情报分析与对抗。E-mail:2243903002@qq.com。
中图分类号: E919
文献标识码: A
文章编号: 1008 -1194 (2019 )03 -0108 -04
标签:威胁评估论文; 直觉模糊层次分析法论文; 直觉模糊数论文; 空中目标论文; 陆军工程大学论文;