基于直覺模糊推理的天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估研究

姜?jiǎng)π?趙 毅,師 鵬,趙育善

(1.北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院,北京 100191; 2.上海衛(wèi)星工程研究所,上海 201109)

基于直覺模糊推理的天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估研究

姜?jiǎng)π?,趙 毅2,師 鵬1,趙育善1

(1.北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院,北京 100191; 2.上海衛(wèi)星工程研究所,上海 201109)

針對(duì)傳統(tǒng)天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估方法存在權(quán)重計(jì)算主觀性強(qiáng)，難以應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)不確定性等問題，提出一種基于直覺模糊推理的評(píng)估方法。首先討論了系統(tǒng)貢獻(xiàn)度概念，采用覆蓋品質(zhì)因數(shù)、覆蓋范圍、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率、定位精度、分辨能力、傳輸與處理能力，以及抗干擾能力指標(biāo)評(píng)估海洋目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度。其次設(shè)計(jì)了評(píng)估指標(biāo)的隸屬度函數(shù)與非隸屬度函數(shù)，用不同模糊化策略對(duì)各輸入變量進(jìn)行多級(jí)量化。再次，建立直覺模糊推理規(guī)則，設(shè)計(jì)了max-min推理合成算法，將重心法作為解模糊算法，考慮隸屬度與非隸屬度大小對(duì)直覺指數(shù)的影響并進(jìn)行修正，檢驗(yàn)了所建規(guī)則的合理性。用典型目標(biāo)監(jiān)視實(shí)例對(duì)評(píng)估方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明直覺模糊推理評(píng)估法能有效處理系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估中的模糊或不確定的問題。研究為航天武器系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估提供了新的解決方法。

天基海洋監(jiān)視； 系統(tǒng)貢獻(xiàn)度； 直覺模糊推理； 效能提升度； 推理規(guī)則； 推理算法； 解模糊； 評(píng)估方法

0 引言

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中宇宙空間是偵察監(jiān)視的制高點(diǎn)。天基海洋目標(biāo)監(jiān)視相比其它陸、海、空基探測(cè)手段，具有覆蓋區(qū)域廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、不受空域國(guó)界和地理?xiàng)l件限制、安全性高的戰(zhàn)略價(jià)值與信息優(yōu)勢(shì)[1]。為有效分析天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理地規(guī)劃系統(tǒng)的發(fā)展路線，促進(jìn)系統(tǒng)偵察監(jiān)視能力的提升，必須研究海洋監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)裝備的貢獻(xiàn)度問題。系統(tǒng)(包括體系)貢獻(xiàn)度(CSW)是指被評(píng)武器裝備納入作戰(zhàn)系統(tǒng)后，所形成的系統(tǒng)作戰(zhàn)能力以及使系統(tǒng)作戰(zhàn)能力在原有基礎(chǔ)上的變化程度[2-3]。目前系統(tǒng)貢獻(xiàn)度的評(píng)估還處于發(fā)展階段，且以體系貢獻(xiàn)度的評(píng)估研究為主。文獻(xiàn)[4]剖析了體系貢獻(xiàn)度的基本概念，界定了其內(nèi)涵和分類。文獻(xiàn)[5]提出了武器裝備體系貢獻(xiàn)度評(píng)估的一般過程與主要特點(diǎn)。文獻(xiàn)[6]用粗糙集理論對(duì)體系貢獻(xiàn)度進(jìn)行分析、評(píng)估，較好地解決了評(píng)估指標(biāo)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)模糊性的問題。文獻(xiàn)[7]提出了采用規(guī)則描述“能力-任務(wù)”映射關(guān)系的方法推理海軍航空作戰(zhàn)裝備對(duì)任務(wù)的支撐，從而分析裝備對(duì)任務(wù)的貢獻(xiàn)度。這些方法都存在相應(yīng)的適用情況，但在應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)不確定性及指標(biāo)推理聚合等方面還存在不足。為此，本文提出一種基于直覺模糊推理(IFR)的海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估方法。直覺模糊集(IFS)是對(duì)Zadeh模糊集(ZFS)的有效擴(kuò)充和發(fā)展[8]。在語義表達(dá)上，直覺模糊集的隸屬度、非隸屬度及直覺指數(shù)可分別表示支持、反對(duì)、中立三種狀態(tài)，可較ZFS，IFS更細(xì)膩地描述客觀對(duì)象的自然屬性，同時(shí)，IFS的合成計(jì)算精度與推理規(guī)則符合度顯著提高，在處理模糊概念的不確定問題等方面更具靈活性和實(shí)用性[9]。IFS已在多準(zhǔn)則決策、目標(biāo)識(shí)別、態(tài)勢(shì)與威脅評(píng)估等方面取得了成功應(yīng)用，因而引起眾多學(xué)者的關(guān)注。本文討論了天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度的概念內(nèi)涵及其評(píng)估指標(biāo)，用多種隸屬度函數(shù)設(shè)計(jì)直覺模糊推理系統(tǒng)，依據(jù)實(shí)際情況對(duì)推理規(guī)則進(jìn)行簡(jiǎn)化，并用仿真驗(yàn)證該法的有效性。

1 天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度分析

1.1 系統(tǒng)貢獻(xiàn)度概念

系統(tǒng)貢獻(xiàn)度是對(duì)評(píng)估對(duì)象對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)作戰(zhàn)能力及整個(gè)系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的影響作用或涌現(xiàn)效應(yīng)的度量，從內(nèi)涵上可將其分為兩個(gè)方面：一是貢獻(xiàn)者(如指揮控制系統(tǒng))提供的支持滿足受益方(如武器系統(tǒng))需求的程度，即需求滿足度，可用于作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)的相互貢獻(xiàn)度評(píng)估，評(píng)估過程類似于傳統(tǒng)系統(tǒng)作戰(zhàn)能力(作戰(zhàn)效能)評(píng)估；二是由于貢獻(xiàn)者(被評(píng)武器裝備)的使用而使原系統(tǒng)作戰(zhàn)能力(作戰(zhàn)效能)的提升程度，即效能提升度，通過對(duì)武器裝備使用前后作戰(zhàn)能力的變化進(jìn)行對(duì)比分析，可獲得武器裝備的系統(tǒng)貢獻(xiàn)度[4]。

為分析新型武器裝備的使用對(duì)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的總體提升作用，本文用效能提升度概念定義裝備Wi對(duì)天基海洋目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度

(1)

式中：RS為海洋目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)S的作戰(zhàn)效能；RS-Wi為不包含裝備Wi的海洋目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)S-Wi的作戰(zhàn)效能。

1.2 系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估指標(biāo)

天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)通過偵察(包括成像偵察、電子偵察和海洋監(jiān)視)衛(wèi)星、通信/中繼衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等探測(cè)、定位、跟蹤、識(shí)別、監(jiān)視海面狀態(tài)和艦船、潛艇等海洋目標(biāo)，并偵收、竊聽艦載雷達(dá)、通信和其它電子設(shè)備發(fā)出的無線電信號(hào)[10]。天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估是一個(gè)過程復(fù)雜、因素眾多的不確定性問題，其評(píng)估結(jié)果受評(píng)估數(shù)據(jù)、評(píng)估環(huán)境(氣象、海洋等)、評(píng)估對(duì)象數(shù)量與部署、衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃調(diào)度等影響。理論上，考慮的評(píng)估因素越多，所得結(jié)果就越可信，但從實(shí)現(xiàn)考慮，評(píng)估因素過多，則容易產(chǎn)生“組合爆炸”，從而使評(píng)估過程復(fù)雜化，不易甚至不能實(shí)現(xiàn)。因此，為兼顧評(píng)估的準(zhǔn)確性和計(jì)算復(fù)雜度，在不影響海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估問題本質(zhì)的前提下，本文對(duì)評(píng)估因素作了簡(jiǎn)化處理，選取覆蓋品質(zhì)因數(shù)、覆蓋范圍、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率、定位精度、分辨能力、傳輸與處理能力及抗干擾能力等參數(shù)進(jìn)行分析，得到系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估指標(biāo)與其影響因素如圖1所示。

圖1 天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估指標(biāo)Fig.1 Evaluation index system of CSW for space-based ocean surveillance

2 系統(tǒng)貢獻(xiàn)度的直覺模糊推理方法

用直覺模糊推理方法進(jìn)行海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估求解時(shí)，先建立輸入狀態(tài)變量的屬性函數(shù)，再在確定的模糊空間中建立推理合成規(guī)則，設(shè)計(jì)推理算法和解模糊算法，最后由輸出映射曲面檢驗(yàn)規(guī)則的合理性。

2.1 狀態(tài)變量的屬性函數(shù)

根據(jù)天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估問題描述及指標(biāo)特性，設(shè)計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)變量覆蓋品質(zhì)因數(shù)、覆蓋范圍、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率、定位精度、分辨能力、傳輸與處理能力、抗干擾能力的隸屬度函數(shù)與非隸屬度函數(shù)。目前，狀態(tài)變量的隸屬度函數(shù)主要依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)同一模糊概念，不同的人因認(rèn)識(shí)水平各異，會(huì)建立不同的隸屬函數(shù)。綜合人們的經(jīng)驗(yàn)，常用的確定方法有主觀經(jīng)驗(yàn)法、模糊統(tǒng)計(jì)法和指派法等[11]。為便于推理規(guī)則的研究與計(jì)算，依據(jù)文獻(xiàn)[9、11]，本文采用高斯型隸屬度函數(shù)，即

(2)

(3)

a)覆蓋品質(zhì)因數(shù)論域T

b)覆蓋范圍論域C

c=

(4)

c)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率論域G

g=

(5)

d)定位精度論域P

(6)

e)分辨能力論域Q

設(shè)系統(tǒng)的分辨能力變化范圍為[0.1，60]m，對(duì)狀態(tài)變量分辨能力q劃分為弱[0.166 7,0]、中[0.166 7,0.333 3]、較強(qiáng)[0.166 7,0.666 7]、強(qiáng)[0.166 7,1]共4個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)直覺模糊子集Q1，Q2，Q3，Q4。輸入變量q的歸一化函數(shù)為

(7)

f)傳輸與處理能力論域H

系統(tǒng)的信息傳輸與處理能力分為弱、中、強(qiáng)三類，分別對(duì)應(yīng)直覺模糊子集H1，H2，H3。因該指標(biāo)可區(qū)分度小且較難獲取，本文忽略此因素的影響[13]。

g)抗干擾能力論域D

h)輸出論域U

按照天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)作戰(zhàn)效能等級(jí)劃分為7級(jí)：很低(VL)、低(LE)、較低(RL)、中等(ME)、較高(RH)、高(HE)、很高(VH)，分別對(duì)應(yīng)直覺模糊子集U1[0.083 3,0]，U2[0.083 3,0.166 7]，U3[0.083 3,0.333 3]，U4[0.083 3,0.5]，U5[0.083 3,0.666 7]，U6[0.083 3,0.833 3]，U7[0.083 3,1]。

2.2 推理規(guī)則與推理算法

天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)t，c，g，p，q，d等狀態(tài)變量屬性函數(shù)的個(gè)數(shù)分別為Nt=3，Nc=4，Ng=3，Np=3，Nq=4，Nd=3，系統(tǒng)輸出量的屬性函數(shù)個(gè)數(shù)Nu=7。系統(tǒng)的理論推理規(guī)則數(shù)量

N=Nt·Nc·Ng·Np·Nq·Nd=1 296.

(8)

此處與前文相同，從實(shí)現(xiàn)考慮對(duì)規(guī)則進(jìn)行簡(jiǎn)化，以避免“組合爆炸”。為此，可忽略一些次要或難以獲取的因素，如傳輸與處理能力，并考慮以下情況進(jìn)行簡(jiǎn)化：

a)若覆蓋品質(zhì)因數(shù)低，或覆蓋范圍小，或抗干擾能力弱，則系統(tǒng)作戰(zhàn)效能等級(jí)在較高級(jí)之下(包含較高級(jí))；

b)當(dāng)不滿足前提條件a)時(shí)，若覆蓋品質(zhì)因數(shù)高，或覆蓋范圍超大，或目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率高，且抗干擾能力強(qiáng)，則系統(tǒng)作戰(zhàn)效能等級(jí)在高級(jí)之上(包含高級(jí))；

c)當(dāng)不滿足前提條件a)、b)時(shí)，若定位精度高，或分辨能力強(qiáng)且抗干擾能力強(qiáng)，則系統(tǒng)作戰(zhàn)效能等級(jí)在中等級(jí)之上(包含中等級(jí))。

由此，可減少系統(tǒng)推理規(guī)則的總數(shù)。推理規(guī)則是多重多維的，其形式為

IftisTitandcisCicandgisGigandpisPipandqisQiqanddisDid，

thenzisOj(CFi).

式中：it=1,2,…,Nt；ic=1,2,…,Nc；ig=1,2,…,Ng；ip=1,2,…,Np；iq=1,2,…,Nq；id=1,2,…,Nd；j=1,2,…,Nu；t，c，g，p，q，d為輸入變量；z為輸出變量；Tit，Cic，Gig，Pip，Qiq，Did為推理規(guī)則前提部分語言項(xiàng)，且〈t,μTi,γTi〉,t∈T，〈c,μCi,γCi〉,c∈C，〈g,μGi,γGi〉,g∈G，〈p,μPi,γPi〉,p∈P，〈q,μQi,γQi〉,q∈Q，〈d,μDi,γDi〉,d∈D；Oj為輸出論域中的一個(gè)模糊子集Uk；k=1,2,…,Nu；CFi為第i條規(guī)則可信度，本文取為1。

本文采用max-min推理合成算法。系統(tǒng)總的直覺模糊關(guān)系

R=

(∪…∪)R(Tit,Cic,Gig,Pip,Qiq,Did,CFi;Oj)=

(∪…∪)R(Tit∩Cic∩Gig∩Pip∩Qiq∩

Did∩CFi∩Oj).

(9)

式中：∪，∩分別表示直覺模糊集合的并、交運(yùn)算，即

μR(t,c,g,p,q,d,z)=

(∨…∨)(μTit(t)∧μCic(c)∧μGig(g)∧

μPip(p)∧μQiq(q)∧μDid(d)∧μUj(z)∧

CFi)；

(10)

CFi.

(11)

設(shè)某一時(shí)刻的輸入為(T′,C′,G′,P′,Q′,D′)，由推理合成規(guī)則，得到輸出

O′=(T′×C′×G′×P′×Q′×D′)°R.

(12)

即

μO′(z)=∨(μT′(t)∧μC′(c)∧

μG′(g)∧μP′(p)∧μQ′(q)∧μD′(d)∧

μR(t,c,g,p,q,d,z))；

(13)

γO′(z)=∨(γT′(t)∧γC′(c)∧

γG′(g)∧γP′(p)∧γQ′(q)∧γD′(d)∧

γR(t,c,g,p,q,d,z)).

(14)

式中：?t∈T；?c∈C；?g∈G；?p∈P；?q∈Q；?d∈D；?z∈U。

2.3 解模糊算法

解模糊是將模糊輸出轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的清晰量，常用的直覺模糊集的解模糊算法有最大真值法、重心法、加權(quán)平均法等。鑒于重心法的輸出推理控制較平滑，本文采用該法，其原理是取隸屬度函數(shù)和非隸屬度函數(shù)合成的真值函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)圍成面積的重心為直覺模糊推理的最終輸出值[12]。即

(15)

式中：U為輸出論域；F為定義在輸出論域U中的直覺模糊子集。因直覺指數(shù)代表中立者的態(tài)度，式(15)將中立者的態(tài)度一分為二的方法不完全合理，故綜合考慮隸屬度與非隸屬度的大小對(duì)直覺指數(shù)的影響[14]。式(15)改進(jìn)后可得

(16)

對(duì)本文Nu個(gè)輸出量化級(jí)數(shù)的離散論域，需將各級(jí)量化輸出結(jié)果進(jìn)行合成，有

u0=

(17)

2.4 規(guī)則檢驗(yàn)

規(guī)則庫檢驗(yàn)主要分析規(guī)則庫中包含的規(guī)則的完備性、互作用性和相容性。完備性要求對(duì)任一種輸入狀態(tài)，總可在規(guī)則庫中找到一條規(guī)則，使此輸入狀態(tài)與該規(guī)則前件的匹配度大于ε，該規(guī)則可在ε程度上被激活。設(shè)計(jì)規(guī)則庫時(shí)，ε通?？扇?.5。因本文輸入論域中定義的基本直覺模糊子集是相交、重疊的，且兩兩相交的基本直覺模糊子集在交點(diǎn)處的隸屬度函數(shù)與非隸屬度函數(shù)的合成真值均大于ε，故系統(tǒng)滿足完備性要求。同理，用文獻(xiàn)[9]方法對(duì)本文規(guī)則庫進(jìn)行互作用性和相容性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其均在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，表明所建規(guī)則合理、有效。

此外，推理規(guī)則的合理性檢驗(yàn)可直觀地通過推理系統(tǒng)輸出的三維空間映射曲面是否平滑得到驗(yàn)證，推理系統(tǒng)的部分三維空間映射曲面如圖2 所示。由圖2可知：輸出映射曲面均是平滑的，表明所建推理規(guī)則合理。

圖2 輸出三維空間映射曲面Fig.2 Output three-dimensional space mapping surface

3 仿真

以艦船目標(biāo)監(jiān)視對(duì)本文方法的評(píng)估過程進(jìn)行驗(yàn)證。天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估分為4步：

a)以文獻(xiàn)資料和專家知識(shí)為基礎(chǔ)，基于場(chǎng)景通過仿真、試驗(yàn)等獲取評(píng)估數(shù)據(jù)；

b)根據(jù)狀態(tài)變量的屬性函數(shù)求取相應(yīng)的輸入變量值；

c)提供輸入向量，運(yùn)用直覺模糊推理機(jī)進(jìn)行求解；

d)將推理結(jié)果代入式(1)求取被評(píng)裝備的系統(tǒng)貢獻(xiàn)度。

因本文仿真主要是驗(yàn)證評(píng)估方法的可行性和有效性，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、評(píng)估數(shù)據(jù)采集過程等進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。假設(shè)在某艦船編隊(duì)目標(biāo)監(jiān)視想定中，對(duì)某5種天基信息系統(tǒng)進(jìn)行貢獻(xiàn)度評(píng)估，其主要評(píng)估指標(biāo)參數(shù)見表1[10]。

以表1中系統(tǒng)2為例，覆蓋品質(zhì)因數(shù)屬于“高”等級(jí)，變量t=0.80；地面覆蓋寬度400km，屬于“大”等級(jí)，覆蓋范圍變量c=0.722 3；目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率0.93，屬于“中”等級(jí)，發(fā)現(xiàn)概率變量g=0.50；定位精度1.5 km，屬于“高”等級(jí)，定位精度變量p=0.925 0；分辨力3m，屬于“強(qiáng)”等級(jí)，分辨能力

表1 海洋監(jiān)視系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)

變量q=0.833 3；抗干擾能力屬于“強(qiáng)”等級(jí)，變量d=0.85。因此，系統(tǒng)2推理輸入向量將I作為推理機(jī)的輸入，根據(jù)推理計(jì)算規(guī)則得到系統(tǒng)2作戰(zhàn)效能u=0.723 1。推理求解過程如圖3所示，圖3的具體內(nèi)容見參考文獻(xiàn)[15]。

[0.80 0.722 3 0.50 0.925 0 0.833 3 0.85].

仿此步驟，得到各系統(tǒng)的效能評(píng)估結(jié)果見表2。以系統(tǒng)1為評(píng)估基準(zhǔn)，根據(jù)式(1)計(jì)算提高成像偵察衛(wèi)星分辨力及定位精度對(duì)天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度

圖3 系統(tǒng)2效能評(píng)估推理求解Fig.3 Reasoning solution of evaluating effectiveness of system 2

系統(tǒng)覆蓋品質(zhì)因數(shù)覆蓋范圍發(fā)現(xiàn)概率定位精度分辨能力抗干擾能力輸出效能10.80000.72230.50000.85000.69050.85000.650020.80000.72230.50000.92500.83330.85000.723130.85000.83330.72500.85000.69050.85000.697140.85000.83330.72500.92500.83330.85000.760050.85000.83330.72500.92500.83330.90000.7685

同理，可得提高電子偵察衛(wèi)星覆蓋品質(zhì)因數(shù)、地面覆蓋寬度等對(duì)天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度。

由本文簡(jiǎn)化的模糊推理規(guī)則可知：上述定量分析與領(lǐng)域?qū)＜业亩ㄐ耘袛嗷疽恢?。由?shí)例結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，用直覺模糊推理的方法研究海洋目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估，推理規(guī)則明確，邏輯思路清晰，能有效處理系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估中的模糊或不確定問題。其主要缺點(diǎn)是隨著考慮因素的增多，建立推理規(guī)則庫難度較大，且易產(chǎn)生“組合爆炸”，需通過評(píng)估因素優(yōu)化選擇、推理規(guī)則合并簡(jiǎn)化、增加自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法等予以解決[16]。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)貢獻(xiàn)度是衡量武器裝備在作戰(zhàn)對(duì)抗中所發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素。本文針對(duì)天基海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度的綜合評(píng)估問題，分析了系統(tǒng)貢獻(xiàn)度的概念內(nèi)涵及影響因素，給出了簡(jiǎn)化的貢獻(xiàn)度評(píng)估指標(biāo)，并提出一種基于直覺模糊推理的海洋監(jiān)視系統(tǒng)貢獻(xiàn)度評(píng)估方法。仿真結(jié)果表明該方法能給出有效的系統(tǒng)貢獻(xiàn)度量化評(píng)估結(jié)果，與粗糙集、結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)等貢獻(xiàn)度評(píng)估方法相比，其邏輯清晰，計(jì)算量小，較好地解決了由知識(shí)模糊性引起的不確定性問題，對(duì)航天武器裝備發(fā)展論證及規(guī)劃部署有一定的參考意義。實(shí)際工程應(yīng)用中，此方法的不足之處是建立推理規(guī)則庫難度較大。后續(xù)可將認(rèn)知計(jì)算與評(píng)估方法結(jié)合，運(yùn)用認(rèn)知計(jì)算解決因考慮因素增多產(chǎn)生的“組合爆炸”問題。

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Evaluation Study of Contribution to System Warfighting for Space-Based Ocean Surveillance Based on Intuitionistic Fuzzy Reasoning

JIANG Jian-xiong1, ZHAO Yi2, SHI Peng1, ZHAO Yu-shan1

(1. School of Astronautics, Beihang University, Beijing 100191, China;2. Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 201109, China)

Because commonly used evaluation method of contribution to system warfighting (CSW) for space-based ocean surveillance was strongly subjective with weight calculation and could not solve the combat uncertain problems, an evaluation method based on intuitionistic fuzzy reasoning (IFR) was proposed. First, the conception of CSW was discussed. The evaluation index system of CSW for ocean target surveillance was built and normalized including coverage quality factor, coverage, target finding probability, location precision, resolution, transmission and treatment ability, and anti jamming ability. Then, the membership and nonmembership functions of the evaluation indices were designed. The methods for multistage quantification to input variables in fuzzy strategy were addressed. Subsequently, the inference rules of the system were constructed. The maximum and minimum algorithm of reasoning was designed. The barycenter method was served to defuzzification. The effect of values of membership and nonmembership on intuitionistic factor was in consideration and the equation was modified. The rationality of constructed rules was checked. An instance of typical target surveillance was used to verify the validity of the evaluation method. The simulation results showed that the method of IFR could solve ambiguous or uncertain problems in evaluation of CSW. It also provided new way to evaluation of CSW for space weapon and equipment.

Space-based ocean surveillance; Contribution to system warfighting; Intuitionistic fuzzy reasoning; Improvement of effectiveness; Inference rules; Reasoning algorithms; Defuzzification; Evaluation method

1006-1630(2016)06-0115-07

2016-08-13；

2016-09-25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助(11572019)；上海航天科技創(chuàng)新基金(SAST2015027)

姜?jiǎng)π?1992—)，男，碩士生，主要從事飛行器總體設(shè)計(jì)、航天器動(dòng)力學(xué)與控制研究。

E917； TP391

A

10.19328/j.cnki.1006-1630.2016.06.017