第３８卷第４期２０１６年８月
指挥控制与仿真
ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１６
文章编号：１６７３-３８１９（２０１６）０４-００３２-０４
基于核主成分分析方法的水面舰艇空中目标威胁评估?
李冬雷，姜礼平
（海军工程大学，湖北武汉 ４３００３３）
摘 要：对来袭空中目标的威胁进行评估与排序是舰艇对空火力分配的重要一环三根据来袭空中目标的特点，在确定目标指标后进行相应量化，针对来袭目标各指标间非线性的特点，提出使用核主成分分析法对目标信息进行特征提取，随后依据核主成分方差贡献率对威胁目标进行评估与排序三通过仿真算例验证，所得结果较为准确二客观，有效地克服传统方法中主观性较强的问题，并且在对指标数据提取的过程中降低了相关信息维数，降低了计算复杂度，为舰艇防空作战威胁评估提供了新途径三
关键词：威胁评估；核主成分分析；舰艇防空作战；空中目标；方差贡献率
中图分类号：Ｅ９１７；Ｅ９２５．６ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３-３８１９．２０１６．０４．００７
ＴｈｒｅａｔＴａｒｇｅｔＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＡｉｒＴａｒｇｅｔｓｔｏＷａｒｓｈｉｐｓ
ｉｎＡｉｒＤｅｆｅｎｓｅＢａｓｅｄｏｎＫＰＣＡＭｅｔｈｏｄ
ＬＩＤｏｎｇ-ｌｅｉ，ＪＩＡＮＧＬｉ-ｐｉｎｇ
（ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｉｎｇａｉｒｔａｒｇｅｔｓｔｈｒｅａｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｓｏｒｔｉｎｇｏｆｅｍｐｔｙｆｉｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｓｆｉｒｅｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｅｐ．Ａｃ-ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｏｍｉｎｇａｉｒｔａｒｇｅｔｓ，ａｆｔｅｒｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔａｒｇｅｔｉｎｄｅｘｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｂｅｃａｕｓｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｉｎｄｅｘｏｆｃｏｍｉｎｇｔａｒｇｅｔ，ｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｍｅｔｈｏｄｏｆｕｓｉｎｇｋｅｒｎｅｌｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｔａｒｇｅｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｋｅｒｎｅｌｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｖａｒｉａｎｃｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｔａｒｇｅｔｔｈｒｅａｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ．Ｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄａｖｏｉｄｅｄｓｕｂｊｅｃｔｉｖｉｔｙｓｔｒｏｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｉｎｄｅｘｄａｔａｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｗａｙｆｏｒｗａｒｓｈｉｐａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｃｏｍｂａｔｔｈｒｅａｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅａｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ＫＰＣＡ；ｗａｒｓｈｉｐａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｃｏｍｂａｔ；ａｉｒｔａｒｇｅｔｓ；ｖａｒｉａｎｃｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅ
收稿日期：２０１６-０３-１４
修回日期：２０１６-０４-１３
?基金项目：国家自然科学基金（６１０７４１９）；全军军事学研究
生课题（２０１４ＪＹ４５１）
作者简介：李冬雷（１９９１-），男，山东临沂人，硕士，研究方
向为海军装备作战仿真和信息系统优化三姜礼平（１９６２-），男，教授，博士生导师三
随着空中来袭对舰攻击武器的发展，其速度二抗干扰程度及毁伤能力不断提升，对舰艇的威胁程度日渐提高，水面舰艇所面临的防空形势越发严峻三作为火力分配的重要部分，如何实时二准确地对空中来袭目标的攻击意图二威胁程度进行判断，为指挥员做出对空防御决策提供可靠依据成为水面舰艇对空防御威胁评估研究的重点三对于空中来袭目标的评估问题，已有不少研究成果，已知文献中有基于模糊综合评判的方法［１］二神经网络法［２］二灰色关联度方法［３］二ＴＯＰＳＩＳ方法［４］二Ｄ-Ｓ证据理论方法二云模型方法等三上述方法各有所长，但均需人为确定目标权重，目标权重指标盲目性和主观性较强，具有依赖先验知识二模糊不确定性强或只是将问题做线性简化而未考虑指标间相互影响等缺陷［５］三主成分分析法在指标权重选取过程中较好地
避免了主观因素的干扰，可以较客观地反映目标间的线性关系［６］三然而由于空中来袭目标的各项指标相互间多为非线性关系，主成分方法虽避免了指标权重选取的主观性，但对于非线性指标并不能得到准确的结果三本文就此探讨研究更适合对非线性数据进行处理的核主成分分析方法，用于对来袭空中目标威胁度的评估与排序，取得了较为准确的效果，为舰艇防空作战威胁评估提供了新途径三
１ 威胁评估指标量化值的确定
影响空中目标威胁度的因素很多三众多评估因素中，既有定性描述，又有定量描述，且相互间关系复杂，需要将这些因素综合进行考虑三为准确二合理评估空中目标威胁程度，根据专家意见及作战实际，确定了以下六个指标作为评判的依据，并通过各指标的隶属度函数对定性和定量指标进行规范化处理，得到各指标的函数值，设定各指标值的范围为［０，１］三
１）目标距离
目标距离我舰的距离与防御时间成正比，与我舰
的威胁程度成反比，目标距离隶属度函数可表示为