基于云重心理论的舰载机起降效能评估.pdf

总第351期1引言由于舰载机起降系统涉及到的保障设备和保障人员类型繁多，在对舰载机起降系统的效能进行评估时，并不是所有的影响因素都能通过计算机或者数学模型对其进行定量分析，结合经验的定性分析在评估中的地位作用不能取代1。另外，由于各种系统的指标对于舰载机起降效能的影响程度不同。因此，在进行综合评估之前通常还要确定各指标之间的重要性（即“权重”）。在此基础上，选择云重心评估理论对舰载机起降效能进行评估，可以通过云重心评估法实现定性指标和定量指标之间的转换。2舰载机起降效能评估体系通过分析和寻找影响起降效能的关键因素，可以优化舰载机起降流程设计，充分发挥现有舰载机及其起降设备的作用，提高舰载机的使用效能2。将舰载机起降效能分为四个组成部分：保障能力、出动能力、回收能力及生存能力，作为一级指标。舰载机起降效能评估指标体系如图1所示。其中定量指标由仿真计算获得，有些定性指标人为确定。3云重心模型及步骤3.1云重心模型设集合是由精确数值表示的论域，为论域中的收稿日期：2023年3月15日，修回日期：2023年4月25日作者简介：顾实，男，硕士研究生，助理工程师，研究方向：舰艇作战指挥系统。彭少磊，男，硕士研究生，助理工程师，研究方向：目标定位测量。舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 351 期2023 年第 9 期Vol.43 No.9基于云重心理论的舰载机起降效能评估顾实彭少磊（91404部队秦皇岛066000）摘要研究舰载机起降效能，可以帮助相关人员发现舰载机起降环节中的缺陷与不足，及时找出舰载机甲板保障的调整重点与方向，从而优化资源配置。重点研究了对舰载机起降效能的评估，建立了舰载机起降效能评估体系，将抽象的舰载机起降效能划分为具体的能力指标。采用云重心理论评估方法，结合实例对舰载机起降效能进行了评估。关键词舰载机；起降效能；云重心理论；效能评估中图分类号V674DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2023.09.034Efficiency Evaluation of Carrier-borne Aircrafts Taking-off andLanding Based on the Cloud Gravity Center Evaluation TheoryGU ShiPENG Shaolei（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao066000）AbstractStudy on the efficiency of carrier-borne aircrafts takeoff and landing can help the related personnel find the defective taches in the process of carrier-borne aircrafts takeoff and landing，and find out the adjustment focus and direction of deck support for carrier-borne aircrafts in security and optimize the resource allocation.This paper focuses on the research of the efficiency ofcarrier-borne aircrafts takeoff and landing，an evaluation system has been established，which divided the abstract concept of efficiency into specific capacity indexes.Then the cloud gravity center evaluation theory has been adopted to evaluate theefficiency ofcarrier-borne aircrafts takeoff and landing.Key Wordscarrier-borne aircrafts，efficiency of takeoff and landing，cloud gravity center evaluation theory，efficiency evaluationClass NumberV674166舰 船 电 子 工 程2023 年第 9 期模糊集合。对于任意一个论域中的元素，都能找到具有稳定倾向的随机数，将元素关于模糊集合的隶属度用随机数来表示。由于是随机数，所以模糊集合从论域到隶属度区间为一对多的映射关系3。云模型一般用期望值、熵、偏差表征，其中是模糊集合的中心值；是论域中模糊集合可以接受的元素数量；是云的离散程度与随机程度4。通过软件算法来实现云模型的生成过程称为云发生器（CloudGenerator）。根据其算法与计算方向的不同，云发生器一般分为正向云发生器和逆向云发生器。其中最为基本的是正向云发生器5，它反映了用语言值表示的定性信息向精确数值表示的定量信息的转化。图1舰载机起降效能评估体系3.2云重心理论评估的基本步骤步骤1用云模型表示各个指标将每个指标用n组样品建立决策矩阵。当用一个云模型来表示由这n组样品代表的一个定性指标时，可以表征为Ex=Ex1En1+Ex2En2+ExnEnnEn1+En2+Enn（1）En=En1+En2+Enn（2）当指标为定量指标时，Ex1Exn为精确数值；当指标为定性指标时，Ex1Exn为期望；En1Enn为熵。步骤2用维综合云表示系统p维综合云是指将具有p个评估指标的系统用p个云模型来描述并将其综合起来。这个p维综合云的形状与重心会随着p个评估指标所表示的系统状态的改变而改变。通常用一个p维向量来表示p维综合云的重心T6。即T=(T1T2TP)，其中Ti=aibii=12p。当系统发生改变时，其重心也将发生改变，用T进行描述，T=(T1T2Tp)。步骤3计算加权偏离度通过专家打分法对系统中的指标进行评判，确定其所能达到的理想状态，用a=()E0 x1E0 x2E0 xn来描述在理想状态下7，p维综合云重心位置向量，用b=()b1b2bp来描述云重心高度向量，其中bi=Wi0.371，Wi为指标权重8。按式（2）将综合云重心向量归一化：TG=()Ti-T0i/T0iTiT0i()Ti-T0i/TiTiT0ii=12p（3）然后按照式（3）计算加权偏离度()-11：=i=1p()W*jTGi（4）式中，W*j为第j个评估指标所对应的权重值。步骤4将评语集用云模型表示进 行 系 统 评 估 时，设 定 系 统 的 评 语 集 为V=()v1v2v11=（极差，非常差，很差，较差，差，一般，好，较好，很好，非常好，极好）。极好是理想状态，即系统在某一特定状态下同理想状态之间的加权偏离度越小，在连续的语言值标尺上标注十一个评语，并用云模型对其进行实现，构成一个可以定性评测的云发生器9。步骤5评估效能计算计算系统效能，其计算表达式为E=i=1m Wij=1nWijTij（5）式中：E为实时效能；Wi为准则层指标的权重；Wij为方案层指标的权重；Tij为方案层指标的数值；m为准则层指标的数量；n为每个准则层指标所包含的方案层指标的数量10。4评估分析实例由参与评价过程的专家来给出每个定性指标的等级标度，如表1。表1评估指标的等级标度评价值测评值极差0非常差0.1很差0.2较差0.3差0.4一般0.5好0.6较好0.7很好0.8非常好0.9极好1.0167总第351期步骤1由专家打分得到定性指标的等级，由仿真实验得到定量指标的数值，将其作为指标的状态，如表2、3、4、5所示。表2保障能力指标状态表状态1234理想状态保障人员素质好一般很好非常好极好保障时间/h1.3431.3531.3291.2541.000保障设备完好率好非常好一般较好极好表3出动能力指标状态表状态1234理想状态起飞等待时间/m1.321.141.263.841起飞离舰强度/（架次/h）767610平均起飞间隔/h0.1250.2120.1270.0980.083起飞离舰设备完好率较好一般较好非常好极好表4回收能力指标状态表状态1234理想状态空中等待时间/m0.330.430.330.220.17回收着舰强度/（架次/h）767610平均着舰间隔时间/h0.1010.1820.0980.1060.083阻拦着舰设备完好率很好差非常好一般极好表5生存能力指标状态表状态1234理想状态安全起降率一般较好很好非常好极好战备完好率/%909592.595100步骤2用云模型表示指标根据云理论，可把语言值（极差极好）量化为（01.0，相邻等级间相差0.1），例如，“非常差”、“较好”对应的值分别为0.1、0.7，并由此构建决策矩阵并根据式（1）（2）计算指标云模型的期望值和熵，其中保障人员素质期望值0.7、熵0.067；保障时间期望值 1.320、熵 0.017；保障设备完好率期望值0.675、熵 0.067。起飞等待时间期望值 1.89、熵0.45；起飞离舰强度期望值6.5、熵0.083；平均起飞间隔时间期望值 0.141、熵 0.019；起飞离舰设备完好率期望值 0.7、熵 0.067。空中等待时间期望值1.31、熵0.035；回收着舰强度期望值6.5、熵0.083；平均回收间隔时间期望值 0.116、熵 0.017；阻拦着舰设备完好率期望值 0.65、熵 0.083。安全起降率期望值0.725、熵0.067；战备完好率期望值93.125、熵0.833。步骤3求各指标的权重舰载机起降效能的一级指标包括：保障能力（U1）、出动能力（U2）、回收能力（U3）、生存能力（U4）权重分别为 0.1981、0.2569、0.3431、0.1981。根据航母训练、作战和演习的有关资料和经验数据，确定测度的相对标度，由专家对各级指标重要性予以划定，根据上述语言描述及改进的层次分析法，得到其权重判断矩阵及各指标的相对权重11。依据云理论，由（a是期望值，b是权重值）。首先以保障能力为例，根据式（1）和式（2），求其加权偏离度并进行归一化12。由式（3）进行归一化得：TGU1=()T1GT2GT3G=()-0.3000.243-0.326（6）由式（4）得到1=-0.150，即距理想状态下的加权偏离度为0.150。同理可计算出动能力、回收能力和生存能力的加权偏离度分别为0.221、0.057和 0.158。由 以 上 数 据 可 以 看 出，保 障 能 力U1=1-0.15=0.85，用语言值表述为很好；出动能力U2=1-0.221=0.779，用语言值表述为很好；回收能力U3=1-0.057=0.943，用语言值表述为非常好；生存能力U4=1-0.158=0.842，表述为很好。通过各级能力指标的效能分析，可以求出该航母舰载机起降系统的总体效能值：U=i=1n(UiWi)=0.19810.85+0.25690.779+0.34310.943+0.19810.842=0.858（7）通过以上数据，航母舰载机起降系统的总体效能为很好。5结语本文对舰载机起降过程涉及到的相关系统进行分析，建立起舰载机起降效能评估体系。充分考虑舰载机起降效能评估中存在的不确定性，综合考虑模糊性和随机性，以及评估体系包含定性指标和定量指标的特点，选择云重心评估理论，结合实例对舰载机起降效能进行评估，具有较好的评估效果。（下转第193页）顾实等：基于云重心理论的舰载机起降效能评估168舰 船 电 子 工 程2023 年第 9 期软件测试工作提供了参考。参 考 文 献1任芸，刘雄，高雅慧.如何开展武器装备软件开发的质量监督 J.航空标准化与质量，2013（6）：22-25.2周其忠，魏军强，袁鸿翼，等.反任务规划技术及其在巡航导弹防御中的应用 J.战术导弹技术，2012（4）：53-57.3魏军强，严江江，袁鸿翼，等.信息化作战条件下飞航武器 任 务 规 划 的 发 展J.战 术 导 弹 技 术，2012（3）：123-127.4阮镰，刘斌，陈雪松.软件可靠性测试及其测试环境 J.测控技术，2000，19（2）：9-16.5邓良松，刘海岩，陆丽娜.软件工程 M.西安：西安电子科技大学出版社，2004：248-253.6李金铭，王秀丽.基于McCall模型软件质量的综合评价方法 J.福建农林大学学报（自然科学版），2005，34（4）：535-539.7尹治华.军用嵌入式软件技术状态管理思索 J.科技、经济、市场，2015（12）：12-16.8陈静.浅谈军代表在中小型企业质量监督中面临的形势与问题 J.中国军转民，2013（2）：44-46.9王雁涛，杨钿，尚京威，等.军事代表对软件技术状态的管理模式研究 J.电子产品可靠性与环境试验，2018，36（2）：51-55.10崔天意，刘庆峰，张芝龙.电子装备软件质量评估模型分析 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