基于重心法解模糊数的雷达情报质量评估.pdf

总第352期1引言在现代信息化战争中，雷达都是首当其冲，全程使用的重要一环。高质量的雷达情报能够为指挥员提供实时空情态势，为指挥员进行决策指挥提供重要辅助参考，是影响战争胜负的一个重要因素。因此研究对雷达情报质量的评估可以更好地找到影响雷达情报质量的因素，不断提高雷达作战效能。目前针对雷达情报质量评估的文献不多，主要有灰色评估法1、层次分析法2、神经网络34等方法来进行评估，但是这些方法对指标的量化处理上人为主观性较大，无法对雷达情报质量进行精确判断。因为雷达情报质量不仅与雷达装备本身有关，还与雷达操纵员的操作能力有关，所以评估雷达情报质量就必须综合考量定性和定量两种指标的结合使用。对于定性指标的“不确定性”，本文采用三角模糊数5的方法对雷达情报质量评估指标进行处理，这种方法可以更好地描述模糊的定性指标，方便进行量化计算。2雷达情报质量评估指标体系雷达情报质量评估指标体系是对雷达情报质量进行评估的基础，要想建立科学的评估指标体系，就必须从主观因素、客观因素多个角度和层次收稿日期：2023年4月4日，修回日期：2023年5月7日作者简介：王卫星，男，硕士研究生，助教，研究方向：兵种训练学。彭晓明，男，教授，硕士生导师，研究方向：飞行训练评估。马睿，女，硕士，讲师，研究方向：军队院校管理类课程教学与科研。张燕，女，博士，讲师，研究方向：军队院校训练类课程教学与科研。基于重心法解模糊数的雷达情报质量评估王卫星彭晓明马睿张燕（空军预警学院武汉430019）摘要在现代信息化战争中，雷达都是首当其冲，全程使用的重要一环。雷达情报质量的好坏直接影响着战争的胜负，研究如何高效准确地评估雷达情报质量对于提升整体作战效能具有重要意义。论文根据雷达情报特点构建评估指标体系，并运用三角模糊数和重心解模糊法确定权重，通过定性定量相结合的方法进行综合评估，结果表明该方法评估结果更加客观科学，为雷达情报质量评估提供了合理依据。关键词三角模糊数；重心法；雷达情报；质量评估中图分类号N945.16DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2023.10.028Radar Intelligence Quality Assessment Based on Center of GravityDefuzzificationWANG WeixingPENG XiaomingMA RuiZHANG Yan（Air Force Early Warning Academy，Wuhan430019）AbstractIn modern information warfare,radar bears the brunt and is an important part of the whole process.Research on theevaluation of radar intelligence quality can better find the factors that affect the quality of radar intelligence,and continuously improve the operational effectiveness of radar.In this paper,the evaluation index system of radar intelligence quality is constructed,and the weights are determined by using triangular fuzzy number and barycenter defuzzification method.The comprehensive evaluation is carried out by combining qualitative and quantitative methods.The results show that the evaluation results of this method aremore objective and scientific,which provides a reasonable basis for radar intelligence quality evaluation.Key Wordstriangular fuzzy number，barycenter method，radar intelligence，quality assessmentClass NumberN945.16舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 352 期2023 年第 10 期Vol.43 No.10132舰 船 电 子 工 程2023 年第 10 期考虑指标的建立。2.1构建指标体系本文从实战出发，结合雷达情报的特点和上级所需雷达情报的质量要求，主要从“快、准、连、全”四个方面构建评估指标体系68，如图1所示。图1雷达情报质量评定指标体系1）时效性：即及时性，时效性是评估雷达情报质量最重要的一个指标。随着军事科技的高速发展，信息时代的局部战争越来越突出空中突袭的使用，防空反导已经成为主要的防护作战样式。而雷达情报又是防空反导预警的重要组成部分，如果不能及时发现敌方突袭目标，则会造成极大的被动挨打局面，甚至导致战争的失败。在作战过程中，战场态势瞬息万变，能不能及时发现目标、及时判明目标机型架数和属性，都对战争的进程起着重要的作用。因此，时效性对于雷达情报来说至关重要。时效性可以从目标首点发现时间、机型架数判断时间、属性判断时间这三个指标来体现，发现时间越早，说明时效性越好，能够为战争争取更多的准备时间。2）连续性：雷达的主要任务就是发现目标和掌握目标动态，在发现目标基础上，要尽可能连续、不间断地掌握目标动态，这就是连续性要求。目标掌握是否连续，对能否取得战争胜利起着重要作用，在现代防空反导一体化作战中，无法连续掌握目标就意味着无法给火力系统提供目标支持，无法做到信息火力一体化，最终会导致战争的失败。雷达情报的连续性可以通过漏点率、航程掌握情况或者航迹断裂情况来考量，单位距离内，无论是单批还是多批航迹，漏点和断裂的次数越少，掌握的航程越长则情报的连续性越好。3）准确性：即雷达情报的精确性要求，这是衡量雷达情报最基础的指标。如果雷达情报的准确性太差，误差太大，那么不仅无法帮助指挥员掌握目标真实空中态势，甚至还会成为指挥员的“干扰因素”而造成错误的指挥决策，从而影响战争结局。因此，雷达情报必须确保准确性。雷达情报的准确性可以从坐标高度准确性、识别准确性和是否错、混批来考虑，识别准确性又包括机型架数的识别、属性的识别、威胁等级的识别等。准确性越高，越能反映出目标真实客观的情况，则指挥员掌握的信息越准，指挥决策就越有效。4）全面性：全面性是指雷达掌握目标的整体性情况，雷达情报全面性分析的主要内容包括目标掌握情况，以及情报在收集与传输过程中可能受到敌方干扰、破坏等情况，在这种情况下，人员操作能力、装备抗干扰抗摧毁能力就显得尤为重要。2.2定性指标的量化通过图1的雷达情报质量评定三级指标体系可以看到，影响雷达情报质量的评估因素较多、指标类型也比较复杂。通常将所有指标进行分类，可以直接量化计算的称为定量指标，无法直接量化的称为定性指标。像三级指标中首点发现时间A11就是定量指标，可以通过搜集雷达相关数据采集到的客观信息，而抗干扰性、抗摧毁性A42和人员操作水平A43就是定性指标，人员的军事素养和心理素质等都影响着其操作水平。定量和定性指标各有优缺点，因此要科学发挥各自优势，把两者统筹结合使用，这样才能评估的更加全面准确。定性指标一般采用以下的方法来进行量化：1）依据评估指标体系建立指标集。假设m表示图1评估指标体系中一级指标的个数，假设n 表示评估指标体系中二级指标集 Ai的指标个数，这样就可以得到雷达情报质量评估一级指标集为A=A1，A2，AiAm，同时可以得到二级指标集为Ai=Ai1，Ai2，Ain。2）设立评价集合。评价集合就是对于雷达情报质量的各个指标进行评估的结果集合，通常我们将雷达情报质量评价分为优质、合格、不合格三个等级，在这里用P=P1，P2，P3 表示，使用不同的分值范围来表示这三个等级，就可以得到P1 0.85，0.86，1.00 ，P2 0.60，0.71，0.84 ，P3 0.00，0.01，0.59 。3）得到定性指标的评判矩阵。通过邀请不同专家对定性指标重要性进行打分的方法，从而得到雷达情报质量评估指标体系中的定性指标 Adx=A33，A42，A43 相对于对上一步骤中评价集合P=P1，P2，P3 的隶属度，这样就可以计算出定性指标评判矩阵R=（rij）mn。133总第352期3运用三角模糊数和重心解模糊法确定权重在图1的评估指标体系中，通过上述方法量化定性指标后，还需要对所有指标进行综合量化评估。通常会采用加权平均法，这是因为加权平均法考虑的因素比较全面，相对于其他方法更加科学，可信度更高。如某雷达情报质量水平U的计算公式为U=i=1nkipi（1）在式（1）中，ki为某单项指标的权重，pi为这一指标的评价值。3.1三角模糊数三角模糊数是将模糊的不确定的语言变量转化为确定数值的一种方法9。假设重要等级指标的模糊语义集合为Z，重要等级指标为x，重要等级指标集合为X，xX的隶属函数为Z(x)，根据有效的问卷调查表，建立三角模糊函数：Z()x=x1z1,lxzx1z1,zxu0,其他（2）上式中z表示Z的隶属度为l的中值，l和u分别表示Z的下限和上限值。邀请n位专家对建立的评估指标体系4个一级指标和 12 个二级指标进行重要性程度的问卷调查，建立和制定评价标准，获取权重集合，把指标重要性按照7个等级进行划分，用集合B表示为B=非常不重要，比较不重要，不重要，一般重要，重要，比较重要，非常重要，以三角模糊数形式表示为Z1=（1，1，2），Z2=（1，1，3），Z3=（2，3，4），Z4=（3，4，5），Z5=（4，5，6），Z6=（5，6，7），Z7=（6，7，7）。3.2重心解模糊法为了更加科学、准确地得到专家的权重意见，本文采用重心解模糊化的方法对各单项指标确定权重1012。重心法是取隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心，作为模糊推理的最终输出值，即设M()x dx为M()x的面积，重心解模糊化转换所得的输出值为QFi()M=xM()x dxM()x dx（3）式中QFi()M是M()x dx的重心在x轴上的投影位置。通过上式去模糊化后，再进行归一处理就可以算出相应指标的权重值W=w1,w2,wiwn，其中wi表示因素i在评价中的重要程度（0wi1），通过权重值就可以得出专家的权重意见。4实例分析从某雷达站情报中选取一批优质空情进行综合评估。我们把满分评估值定为1，然后再采用两种不同的评估方法来计算相应的评估值，哪个结果越接近1，那么相应的评估方法则越准确。4.1层次分析法运用“层次分析法”计算过程如下：1）邀请院校、部队和科研院所等不同单位的雷达领域专家共 10名，根据图 1建立的评估指标体系，对其中的定性指标分别进行打分。2）根据“层次分析法”的原理13，计算得出A1的权重值为 W1=0.4523 0.3015 0.2462，A2的权重值为 W2=0.3021 0.3116 0.3863，A3的权重值为 W3=0.4134 0.4025 0.1841，A4的权重值为 W4=0.31460.2793 0.4061，A 的权重值为 W=0.2857 0.22310.2228 0.2684。3）把得到的各指标权重值与专家评分结合起来，运用加权求和的方法，得到该批雷达情报质量的评估值为A=0.68。4.2重心解模糊法重心解模糊化方法如下：1）与层次分析法相同，邀请院校、部队和科研院所等不同单位的雷达领域专家共10名，根据图1所建立的雷达情报质量评估指标体系，按照指标重要性评价值的7个等级分别打分，通过计算，结果如表1所示。2）根据文中式（2），计算得出各专家确定的各指标的等级模糊数Zi（i=1，2，3，4，5，6，7）。3）运用重心解模糊化来确定权重，按照式（3）得出权重值W=0.2686 0.2312 0.2363 0.2639。4）采用加权平均法进行综合评估，通过计算得出该批雷达情报质量评估的最终值A=0.85。4.3两种方法比较对比层次分析法和重心解模糊法得出的结果，可以看出重心解模糊法的结果更加符合实际。这是因为重心解模糊法能够充分考虑到下级指标对上级指标的影响程度，还可以对各指标的重要性进王卫星等：基于重心法解模糊数的雷达情报质量评估134舰 船 电 子 工 程2023 年第 10 期行合理排序，由此可见，重心解模糊法更加科学和客观可靠。表1运用重心解模糊法的评估结果指标A1A2A3A4A11A12A13A21A22A23A31A32A33A41A42A43指标重要性算术均值0.26170.22760.23050.25940.47980.28080.21870.24830.35170.40560.38250.34870.26680.26110.31420.4507最大值0.28240.24030.26540.27930.51230.33560.31450.32870.40810.45120.44980.40560.29180.32180.38560.5149最小值0.23780.16280.18760.20190.31560.17890.14760.14770.2837030190.28710.28740.18770.16790.26830.3538权重0.26860.23120.23630.26390.48320.28830.22850.24120.35760.40120.38620.35260.26120.25010.30760.44235结语本文根据从实战需要出发，从“快、准、连、全”四个方面构建了评估指标体系，利用三角模糊数对评估指标中定性指标进行模糊化处理，再运用重心解模糊化方法来确定各指标权重，减少了人为主观因素影响，各指标权重分配更加科学，综合评估结果更切合实际。该方法可为雷达情报质量评估分析以及提高雷达情报质量提供科学依据。参 考 文 献1姚华飞，赵光磊.基于灰色AHP的防空预警探测系统效能评估 J.国外电子测量技术，2013，32（5）：44-48.2和伟，万宜春.基于改进型AHP算法的雷达对抗效能评估与仿真 J.航天电子对抗，2015，31（1）：51-53.3王祥光，蒋苏蓉.基于BP神经网络的预警机探测效能评估 J.空军预警学院学报，2017，31（5）：341-344.4郑国杰，任吉，李泽鹏.基于改进的BP神经网络模型的雷达网效能评估 J.空军预警学院学报，2019，33（2）：116-119.5黄智力，罗键.三角模糊数型不确定多指标决策的相似规划模型及其应用 J.系统工程与电子技术，2016，38（5）：1100-1106.6王玉珠，刘鹏康，徐羽丰.雷达情报质量评定 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