基于優(yōu)勢關(guān)系粗糙集的空襲兵器判別

摘 要:提出一種基于優(yōu)勢關(guān)系粗糙集的方法來抽取空襲兵器識別的主要因素與主要類型之間規(guī)則。所提出的優(yōu)勢關(guān)系粗糙集方法綜合考慮了序值屬性和常規(guī)屬性,具有更為廣泛的應(yīng)用前景。利用實例說明所提出方法的有效性。這里將優(yōu)勢關(guān)系粗糙集應(yīng)用于空襲兵器識別問題中,并且充分考慮了常規(guī)屬性和序值屬性。

關(guān)鍵詞:優(yōu)勢關(guān)系;粗糙集;空襲兵器識別;知識獲取

中圖分類號:TP18

0 引 言

從目前局部戰(zhàn)爭和未來空襲特點的預(yù)測研究可以看出,為迅速達成戰(zhàn)役、戰(zhàn)略目的,未來空襲作戰(zhàn)中投入的空襲兵器數(shù)量和種類將明顯增多,且能從不同高度、不同方向?qū)嵤╋柡凸?壓制和摧毀地面防空武器?，F(xiàn)代空襲作戰(zhàn)的顯著特點是:空襲地域范圍廣、突然性增大,防空預(yù)警時間短。為了適應(yīng)空襲作戰(zhàn)的新特點,更有效地對付敵方空襲,地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)必須要提高機動性能和反應(yīng)速度,在廣闊的地域內(nèi)廣泛機動,并對敵空襲兵器的突然進攻做出及時反應(yīng)。21世紀是信息化時代,高技術(shù)條件下作戰(zhàn)也將是信息戰(zhàn),戰(zhàn)斗的成敗在很大程度上取決于空情信息索取、處理、傳遞的及時性和連續(xù)性。

為了盡可能地降低敵方空襲兵器對我方保衛(wèi)目標(biāo)及防空兵器實施攻擊的可能程度,很有必要對敵方空襲目標(biāo)進行識別[1,2],為防空部隊射擊指揮員提供可靠的決策依據(jù)。當(dāng)前使用的目標(biāo)識別系統(tǒng),主要區(qū)分大型飛機和小型飛機,區(qū)分度太低,對空襲兵器的類型基本依靠雷達測手的經(jīng)驗進行判斷。這里嘗試采用一種較新的智能信息處理工具——基于優(yōu)勢關(guān)系[3,4]的粗糙集[5[CD*2]7]模型,從雷達提供的已測樣本中抽取空襲兵器的主要因素與識別決策之間的規(guī)則,以此為防空部隊射擊指揮員提供可靠的決策依據(jù)。

1 空襲兵器的識別因素和主要類型

空襲兵器類型識別的主要因素包括:

(1) 飛行高度(獺):分為獺≥27 000 m;150 m≤┆獺<27 000 m;獺<150 m;

(2) 發(fā)現(xiàn)距離(玆):以250 km為界;

(3) 飛行速度(玍):TBM的速度一般在1 800～2 200 m/s,武裝直升機的速度小于100 m/s,空地導(dǎo)彈的速度大于400 m/s,一般作戰(zhàn)飛機的突防速度為200～400 m/s?；谝陨峡紤],可將速度分為2 000 m/s,400～

2 000 m/s,200~100 m/s和小于100 m/s四檔;

(4) 航線特征(玒):平直飛行、爬升、俯沖、下滑、分岔;

(5) 電磁輻射(ECM):分為有輻射和無輻射。

根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗,空襲兵器一般分為五類:Ⅰ是TBM(戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈);Ⅱ是重型兵器,包括轟炸機、殲擊轟炸機和殲擊機;Ⅲ是輕型兵器,包括空地導(dǎo)彈、反輻射導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈等;Ⅳ是武裝直升機;Ⅴ是誘餌。

例1 表1是一個通過雷達采集到的空襲兵器判別的數(shù)據(jù)樣本。

2 基于優(yōu)勢關(guān)系粗糙集的知識獲取

一個決策系統(tǒng)為一個四元組:DS=。其中U是一個被稱為論域的非空有限的對象集合;獳T是非空有限條件屬性集合;D是非空有限的決策屬性集合且獳T∩D =h;V┆獳T是條件屬性的值域;V璂是決策屬性的值域集合,V=V┆獳T∪V璂;f為信息函數(shù),對于衋∈獳T,衳∈U,有f(x,a)∈V璦[3,4]。在┍1所示的空襲兵器識別問題中,U={1,2,…,10},┆獳T={H,R,V,Y,獷CM珆為條件屬性集合,d為決策屬性。一般來說,根據(jù)決策屬性分類得到的是論域上的劃分,可以表示為U/d。И

傳統(tǒng)的優(yōu)勢關(guān)系[8[CD*2]11]僅考慮了序值屬性,即屬性值越大,此屬性值所對應(yīng)的對象越優(yōu),并未考慮經(jīng)典粗糙集理論中的常規(guī)屬性。這里所要考慮的優(yōu)勢關(guān)系是建立在這兩種不同類型的屬性的基礎(chǔ)上的,因而具有更為廣泛的應(yīng)用前景。

[HTH]定義[HTSS]1 在決策系統(tǒng)DS中,AT= AT1∪AT2,AT1表示所有序值屬性的集合,而AT2表示所有常規(guī)屬性的集合,所以由AT決定的優(yōu)勢關(guān)系記為〥OM(AT)且:

優(yōu)勢關(guān)系DOM(AT)滿足自反和傳遞性,但不一定滿足對稱性。進一步地,記D〢T(x)為根據(jù)屬性集合獳T,所有優(yōu)于x的對象的集合,即D┆獳T(x)={y∈U:(y,x)∈獶OM(AT)}。

例如在表1所示的決策系統(tǒng)中,獳T1={H,R,V}為序值屬性集合,而獳T={Y,獷CM珆為常規(guī)屬性集合,所以可以得到D [HTH]定義2[HTSS] 在決策系統(tǒng)DS中,對于歇玐罸,X基于優(yōu)勢關(guān)系DOM(AT)的下、上近似集合分別定義為:

根據(jù)定義2所示的下近似集,可以這樣的確定決策規(guī)則:

[JP2]r瓁:若f (y,a)≥f(x,a)(衋∈獳T1)且f(y,a)=f(x,a)(衋∈獳T2),則y必定屬于X,它由下近似集┆獳T(X)中所有對象x所支持;[JP]

根據(jù)定義2所示的上近似集,可以這樣的確定決策規(guī)則:

[JP2]r瓁:若f(y,a)≥f (x,a)(衋∈獳T1)且f(y,a)=f(x,a)(衋∈獳T2),則y可能屬于X,它由上近似集┆獳T(X)中所有對象x所支持。[JP]

例2 例如在表1所示的決策系統(tǒng)中,根據(jù)決策屬性劃分得到論域上的劃分玌/d={Ⅰ類,Ⅱ類,Ⅲ類,Ⅳ類,Ⅴ類}={{1,6},{2,7},{3,8},{4,9},{5,10}},所以根據(jù)定義2就有〢T(Ⅰ類)={1,6},〢T(Ⅱ類)={7},〢T(Ⅲ類)={3},〢T(Ⅳ類)={9},〢T(Ⅴ類)={5,10}。

由上述結(jié)果,可以得到下列確定規(guī)則:

因為對в詎蠿罸,根據(jù)粗糙集性質(zhì)有〢T(X)羀LL]〢T(X),所以在以上例子中所得到的確定規(guī)則包含在所有的可能規(guī)則中。

3 結(jié) 語

粗糙集理論及其各種拓展模型在各種實際問題中的應(yīng)用體現(xiàn)了粗糙集理論的實用性及廣泛性。本文的創(chuàng)新點在于創(chuàng)造性地將優(yōu)勢關(guān)系粗糙集應(yīng)用于空襲兵器識別問題中,并且充分地考慮了常規(guī)屬性和序值屬性。充分利用了粗糙集對于處理具有不協(xié)調(diào)或含糊數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,根據(jù)基于優(yōu)勢關(guān)系的下、上近似集,從雷達提供的已測樣本中抽取空襲兵器的主要因素與識別決策之間的規(guī)則,分別得到了所有的可能和確定規(guī)則。需要指出的是,用于粗糙集約簡的樣本數(shù)越多,包含的屬性越全,所抽取的規(guī)則越可靠,涵蓋的狀態(tài)也越全面。

參 考 文 獻

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作者簡介

孔媛媛 女,1975年出生,江蘇連云港人,在讀碩士研究生,實驗師。研究方向為智能信息處理。