基于可测试指标集合的导引头性能评估方法pdf

2011年海军航空工程学院学报2011第26卷第2期JournalofNavalAeronauticalandAstronauticalUniversityVol.26No.2文章编号：1673−1522（2011）02-0181−04基于可测试指标集合的导引头性能评估方法王义冬1a，张公学1b，陈信2，曲洪东1a（1．海军航空工程学院a．研究生管理大队；b．电子信息工程系，山东烟台264001；2．92919部队，浙江宁波315020）摘要：文章提出了一种采用雷达导引头单元测试指标构建评估指标体系、综合运用层次分析法和模糊综合评估法的导引头性能评估方法。以某型导弹导引头为评估对象，采用该文提出的评估方法对其进行了性能评估。关键词：雷达；导引头；性能评估；指标中图分类号：TP271.62文献标志码：A雷达导引头是反舰导弹的关键装置，其结构复杂，研制周期长，维护过程繁琐。为了缩短导引头的研制周期、降低决策风险、保证研制质量，优化技术保障体系，为现有服役导弹的维护保养和定检延寿提供参考，亟需研究导引头性能评估方法导引头性能指标多，并且各指标之间相互影响。目前对导引头性能进行定量的评估，缺乏系统、科学的评估模型和自动化手段，评估工作量大、时间长，不便于实际操作，而且准确性难以保证文提出了一种采用雷达导引头单元测试指标构建评估指标体系、综合运用层次分析法和模糊综合评估法的导引头性能评估方法。以某型导弹导引头为评估对象，采用提出的评估方法对其进行了性能评估。该方法可操作性强，能获得定量的评估结论，评估结论较为客观、可靠。1基于可测指标集的导引头性能综合评估1.1性能评估指标体系评估指标体系是评估模型的核心。在一定程度上，评估指标体系决定了评估方案、数据处理方式及获取方式以雷达导引头单元测试指标作为构建评估指标体系的基础，确定导引头性能评估指标体系如图1所示。图1导引头性能评估指标体系在图1所示的性能评估指标体系中，作用距离、二级指标，可以直接根据雷达导引头单元测试结果搜索性能、跟踪性能、抗干扰性能、信号控制性能、获取。机电性能为一级指标。雷达导引头单元测试指标为收稿日期：2010-10-08；修回日期：2010-12-20作者简介：王义冬（1977−），男，工程师，博士生。⋅182⋅海军航空工程学院学报第26卷1.2层次分析法及指标权重确定根据评估指标体系可以确定层次分析法的层次结构模型。运用层次分析法对一级指标U1,U2,,U5和导引头性能U进行评估，采用特征向量法确定指标权重。导引头的同一层次指标w1,w2,,wn，对它们两两比较，得到判断矩阵如下：时，就要在得到λmax后，需要进行一致性检验，其步骤如下[8]：1)计算一致性指标C.I.：C.I.λmax−n，(4)n−1式中，n为判断矩阵的阶数。2)平均随机一致性指标R.I.：平均随机一致性指标是多次(500次以上)重复w1w1w2Aw1#wnw1w1w1ww2nw2w2ww。(1)2n###wnwnww2n进行随机判断矩阵特征值之后取算术平均数得到的。表1判断矩阵的平均一致性指标R.I.n123456R.I.0.000.000.520.891.121.26n789101112R.I.1.361.411.461.491.521.54显然，判断矩阵具有如下性质[6]：1)aij0；2)aij1/aji；3)aii1；4)aijak/ajk，其中：i,j,k1,2,,n。用指标向量W[w1,w2,,wn]T右乘上述矩阵，其结果为3)计算一致性比例C.R.：C.R.C.I.。(5)R.I.当C.R.≤0.1时，一般认为判断矩阵的一致性是可以接受的。w1w1w1#wnnw1nw2nW。(2)nw3nw41.3模糊综合评判法及指标隶属度确定由于导引头性能的评估内容本身具有模糊性和不定性的特点，所以利用模糊评价的方法可以解决导引头评估指标的量化问题。模糊综合评价通过建立在模糊集合概念上的数学规则，能够对不可量化和不精确的概念采用模糊隶属函数进行表达和处由此可以得出n为上述矩阵A唯一的、非零的，也是最大的特征值，而W则为其所对应的特征向量。矩阵A可以看成是一个判断矩阵，其特征向量W的元素可以作为同一层次指标的权重值。在计算获得判断矩阵的最大特征值及其相应的特征向量，得出评估指标的权重值后，还需要进行一致性校验，保证其合理性。由于人为因素干扰，得出判断矩阵与理想的判断矩阵有一定的偏差。根据矩阵理论，可知其特征值也将发生变化。AWλmaxW，(3)式中：λmax为判断矩阵A的最大特征值，W为对应于λmax的特征向量。若判断矩阵具有完全一致性时，λmaxn，且除λmaxn外，其余特征值都为0。而当判断矩阵具有满意的一致性时，它的最大特征值稍大于矩阵阶数n，且其余特征值接近于0，这样基于特征向量法得出的结论才可以利用。我们在要求得到的判断矩阵有大体的一致性理。它的数学描述为两个有限的论域：U{u1,u2,,un}，V{v1,v2,,vm}，式中：U为被评判的因素集合；V为评语集合。对单因素u1∈U而言，某事物给出的模糊评判用一个定义在评语集V上的一个模糊集表示：{ui1/v1,ui2/v2,,uim/vm},(0≤uij≤1,i1,2,,n,j1,2,,m)，式中：uij为对单因素ui在评语vj上的评价结果，这样可得到一个对该事物的评语矩阵Ε为uuu11121mEu21u22u2m。(6)###un1un2unm各评判因素的权重用U上的一个模糊集表示为(x1/u1,x2/u2,,xn/un)，或用向量表示为X[x1,x2,,xn]，其中加权系数xi为第2期王义冬等：基于可测试指标集合的导引头性能评估方法⋅183⋅n∑xi1,xi≥0(i1,2,,n)，i1则该事物的综合评判结果为V上的模糊集为(y1/v1,y2/v2,,ym/vm)，或Y(y1,y2,,ym)，它由mYXDE或yi∨(xi∧uij)(j1,2,,m)算出。式i1中，∨与∧为一对“并型运算”和“交型运算”的算子；yi为评语vj上的综合评价结果[3-4]。确定隶属函数的方法很多，包括示范法、模糊统计法、滤波函数、二无对比排序法和多维量表法等方法[3-9]。本文主要采用专家调查法。2基于可测指标集的综合评估方法在某型导引头性能评估中的应用某型导引头是单平面、单脉冲体制的频率捷变雷达导引头，主要用于导弹飞行末端对海上水面舰船目标进行搜索、选择、捕捉和跟踪。在对该型导引头进行性能评估时，首先，根据1.1所建立的层次结构确定评估指标体系，并根据1.2所述的权重确定方法确定一级指标和二级指标的权重；然后，根据采用专家调查结合数学分析的方法确定二级指标的对不同评语的隶属度；最后，根据1.3所述的方法得出最终评价结果。2.1指标权重计算指标权重计算在参考专家意见的基础上，首先确定判断矩阵，然后计算判断矩阵最大特征值及对应的特征向量。经过一致性判断满足要求后，作为该层次指标权重。一级指标：导引头性能U=(作用距离U1，搜索性能U2，跟踪性能U3，抗干扰性能U4，信号控制性能U5)，判断矩阵11/21/211/221121A021121。1/21/2111/221121最大特征值λmax5，特征向量AD0[0.125,0.25,0.25,0.125,0.25]T，C.I.0，R.I.1.12，C.R.00.1，表明判断矩阵A0具有满意的一致性，计算结果可靠。二级指标：搜索性能U2=(天线起始位置U21，天线搜索周期U22，天线搜索范围U23，距离捕捉范围U24)，判断矩阵11/21/31/3A211/21/2。232113211最大特征值λmax4.018，特征向量AD2[0.1158,0.2004,0.3419,0.3419]T，C.I.0.006，R.I.0.89，C.R.0.00670.1，表明判断矩阵A2具有满意的一致性，计算结果可靠。跟踪性能U3=(雷达向微波暗箱辐射性能U31，雷达跟踪下限U32，航战指令记忆时间U33，航向控制电压斜率U34，航向战斗指令动作灵敏度及释放界限U35，接收机动态范围U36)；判断矩阵1223121121/211/2A31/21121/21。1/31/21/211/31/21223121121/211/2最大特征值λmax6.0138，特征向量AD3[0,2588,0.1358,0.1358,0.0752,0.2588,0.1358]T，C.I.0.00276，R.I.1.26，C.R.0.00220.1，表明判断矩阵A3具有满意的一致性，计算结果可靠。抗干扰性能U4=(抗杂波干扰性能U41，抗距离后拖干扰性能U42，距离灵敏度衰减量U43)；判断矩阵111/2A111/2。4221最大特征值λmax3，特征向量′，C.I.0，R.I.0.52，AD4[0.25,0.25,0.5]C.R.00.1，表明判断矩阵A4具有满意的一致性，计算结果可靠。信号控制性能U5=(俯冲指令发出时间U51，雷达射前检查指令工作性能U52，同步脉冲重复周期U53，基准脉冲位置U54，多目标选择U55)；判断矩阵1422511/31/31/42A511/23。1/233211/231/21/31/311/5最大特征值λmax5.1322，特征向量AD5[0.3883,0.0939,0.1971,0.2538,0.0669]T，⋅184⋅海军航空工程学院学报第26卷C.I.0.0331，R.I.1.12，C.R.0.0300.1，表明判断矩阵A5具有满意的一致性，计算结果可靠。2.2指标隶属度计算二级指标的隶属度确定首先采用专家调查法获取原始数据，专家调查表如表2所示。表2某型导引头性能评估标准调查表一级指标二级指标评估等级优秀良好一般差作用距离磁控管电流为天线起始位置天线搜索周期搜索性能天线搜索范围距离捕捉范围…………专家调查表评语集合为V={优秀，良好，一般，差}，对应量化值为{90,80,70,60}。经过专家调查后，获取的二级指标隶属度矩阵分别为1000R100.2500.75，R20.750.2500，10000.250.75000.50.5000.250.750000.50.50R30.750.2500，R40.250.50.50.5000.250，000.250.751000010000.250.50.250.5000.5R51000。10000.250.2500.52.3性能评估结论运用加权平均型算子可得有关一级指标的综合评估隶属矩阵：B100.2500.75，B20.6934750.30652500，30.30280.4386，B0.06470.1941B40.56250.18750.250，B50.53130.160750.2108750.097075。再次运用加权平均算子求一级指标的评估向量：B0.452206250.281156250.100143750.16654375。又因V90,80,70,60，可知评估结论为：ZB′DV0.452206250.28115625D9080706080.19375。0.100143750.16654375由此可知，该型导引头性能评估量化值为80.19375，其性能评估的结论可用“良好”描述。3结束语本文研究了一种采用雷达导引头单元测试指标构建评估指标体系，综合运用层次分析法和模糊综合评估法的导引头性能评估方法。相对于依靠专家的评价经验而言，评估结论客观可靠，能以量化的形式表达出来。该方法不仅适用于部队已装备的各型导引头的性能评估，也适用于导引头设计、生产、验收定型阶段的性能评估。通过构建合适的性能评估指标体系，该方法还可以推广用于其他系统的性能评估。参考文献：[1]