基于云重心评判的战场态势评估方法
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Vo1.36,No.3 Mar,201l 火力与指挥控制 Fire Control&Command Control 第36卷第3期 2011年3月
文章编号:1002—0640(2011)03-0013-03
基于云重心评判的战场态势评估方法
冯增辉,张金成,张凯,刘 伟
(空军工程大学导弹学院,陕西 三原713800)
摘 要:针对当前的战场态势评估方法所存在的对战场态势的综合评价和理解不足的问题,将云理论引入防空态势评
估,提出一种基于云重心评判的战场态势评估方法。首先建立评估的指标体系,并将各指标值分别用云模型表示,然后确定各 指标的权重,计算出加权偏离度0,最后将加权偏离度输入评测云发生器得到评估结果。实例验证的结果表明,此方法对当前 战场态势可给出有效的综合评价和理解,具有较高的可信性。
关键词:态势评估,云模型,云重心评判法 中图分类号:TP391 文献标识码:A
Techniques for Battlefield Situation Assessment
Based on CIOud—graVity—center Assessing
FENG Zeng—hui,ZHANG Jin-cheng,ZHANG Kai,LIU Wei
( 抛Missile Institute,Air Force Engineering University,Sanyuan 713800,China)
Abstract:Aiming at the deficiency of current Battlefield Situation Assessment(BSA)method in
integrated assessment and comprehension of current battlefield situation,cloud theory is introduced into
BSA,and a BSA method based on cloud—graVity—center assessing is proposed.First,a system of evaluating
goals for BSA is constructed,and the value of evaluating goals are shown by cloud mode1.Then,weight of
the goals are determined,and weighted deviant quantity is calculated.Finally,0 is put into judging cloud
generator to get BSA result。The simulated results show that the method can make sense of efficient
synthetic assessment and comprehension to current battlefield situation with a higher dependability.
Key words:situation assessment,cloud model,cloud—gravity—center assessing
引
军语中“态势”的含义是指交战双方的兵力部署
在战场环境中呈现的“体态”与“阵势”。战场态势评
估,是指建立关于作战活动、事件、时间、位置和兵力
要素组成的一张视图,将所观测到的战斗力量分布
与活动和战场周围环境、敌作战意图及敌机动性有
机地联系起来,分析并确定事件发生的原因,得到关
于敌方兵力结构、使用特点的估计,最终形成战场综
合态势图。实际上,就是对战场上战斗力分配情况的
评价过程L】 ]。战场态势评估不仅可以识别观测到敌
收稿日期:2009—12—21 修回日期:2010—01—18 作者简介:冯增辉(1984一 ),男,陕西富平人,硕士研究 生,研究方向:信号与信息处理。 方时间和行为的可能态势,而且还能对抗敌方包括
伪装、隐蔽和欺骗在内的破坏手段,从而帮助指挥员
做出正确判断。因此,态势评估是战场决策的基础,
在现代战场中起着非常重要的作用。
态势评估接收一级融合的结果,处理过程通常
采用Dempster—Sharer证据理论L3]、集对分析[4]、条
件事件代数 引、黑板模型 。 等方法,这些方法分别适
应不同的情形,但其共同点是对当前战场态势的综
合评价和理解不足,鉴于此,本文提出一种基于云重
心评判的方法来求解战场态势评估问题,并对此方
法进行了验证。
云重 心评判 法
1.1 云理论
云是用语言值表示某个定性概念与定量之间的
}酉 ・14・ (总第36--406) 火力与指挥控制 2011年第3期
不确定性转换模型 。云的数字特征用期望E T )。
隶属云的离散程度。如图1是H产0.04
一个E 一0,E =0.5,H 一图1正态云示意图
0.04的正态云。
1.2云重心评价法
云重心评价法的具体步骤如下咖:
步骤1:求各指标的云模型表示
在给出的态势评估的指标体系中,各个指标是
用精确数值表示的。 个精确数值型的指标可以分
别用一个云模型来表示。其中,
E 一(E +E 2+…十E )/n (1)
E =(max(E 1,E船,…,E )一min(E 1,E 2,…,
E ))/6 (2)
式中E ・E 为各指标的不同状态值。
步骤2:用一个P维综合云表示具有P个指标
的战场态势
P维综合云的重心T用一个P维向量来表示,即
T一(丁1,T2,…,T ) (3)
其中Tf一口fxb ( 一1,2,…,夕),口为期望值,b
为权重。
步骤3:确定各指标的权重分配
权重的确定方法有很多,为了消除人为因素的
影响,这里用下面的公式确定权重:
Wf一 号+— ̄/-
—2—ln( 2(
一i-1))K ≤Tn+l 2。 6 … 2
广——————————■———一
1√一2 ln(2~ )
2 6 <i 2…
其中W 一1, 为指标数,i为排队等级。再将
归一化处理即可得到权重 。
步骤4:用加权偏离度来衡量云重心的改变
战场态势的理想状态下各指标值是已知的。假
设理想状态下P维综合云的重心位置向量为口一
(Eo ,E 2,…,E ),云重心高度向量为b一(6 ,b ,
…,bp),其中b 一Wi*,则理想状态下云重心向量71。
=:=&×bT一(717,T ,…,71;)。同理,表示当前战场态
势的P维综合云的重心向量为T=(71 ,T。,…, 这样,就可以用加权偏离度( ),来衡量这两种
情况下综合云的重心的差异情况(注:值越小表示差
异越不明显, 值越大表示差异越显著)。首先将当
前态势下的综合云的重心向量归一化,得到一组向
量T。一( ,丁 ,…,丁 ),其中:
~ f(丁 一,71-z l、/71- < 1(Ti-TO)/To >T 2’…, ‘ { > ~ …
经归一化之后,表征当前态势的综合云的重心
向量均为有大小、有方向、无量纲的值(理想状态下
为特殊情况,即向量为(0,0,…,O)。
把各指标归一化之后的向量值乘以其权重值,
然后再相加,即得到加权偏离度a(O≤ ≤1)的值:
户 一∑( ) (6) 』 1 步骤5:用云模型实现评测的评语集
采用由11个评语所组成的评语集:V一(口,, 。,
…,口 )一( l£一1,2,…,11)一(无,非常不利,很不
利,较不利,不利,一般,有利,较有利,有利,非常有
利,极有利)。将战场态势的理想状态视为极好,则
值越小则表示当前态势与理想态势越接近,反之亦
然。将11个评语置于连续的语言值标尺上,并且每
个评语值都用云模型来实现,且评语集的期望值向
量为(1.o,0.9,o.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,
0.1,0),构成一个定性评测的云发生器。
在具体进行战场态势估计时,将求得的 值输
入评测云发生器中,如果激活某个评语值云对象的
程度远大于其他评语值(当二者的激活程度的差值
的绝对值大于某个给定的阈值 ),这时该评语值即
可作为态势评估的结果输出。
2 基于云重心评判的战场态势评估方法
1)指标体系的建立[9]。在战场态势评估中,指标
体系共分为3层:①最高层:即“战场态势”,是评估
目标,称为目标层。②中间层: 兵力数量质量、u。
兵器性能效能、【,。指挥控制功能、U 指挥决策与对
策、u 战场环境、u 后勤装备保障共6项指标。⑧
最底层:包括参战兵力数量、气象条件等25项指标,
是为实现目标可供选择的决策方案或指标,称为方
案层或指标层。在本例中,只研究由中间层到最高层
的估计过程,由最底层到中间层的估计过程与此类
似。
2)抽取各指标的状态值。在此只抽取当前态势
下中间层6项指标的4组数值。如下页表1所示。