CN109299858A - 一种基于实装战技指标特征的相似度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于战技指标特征的相似度计算方法，属于军事装备训练领域。在己方装备模拟映射蓝军装备时，引入相似度概念，对两者关系进行客观描述。根据实装战技指标特征建立相似度评价体系，对各分系统、战技指标进行优化、筛选；针对实装战技指标特征的精确值、区间值、枚举值、是非值四种类型，建立精确值、区间值、枚举值、是非值四种模型，并引入权重概念，通过一致性排序原理解决权重问题，从而建立系统级相似度模型，以此可求得构设装备与原型装备之间的相似度，为己方装备模拟映射蓝军装备提供依据。主要用途：用于军事演习“红蓝对抗”中，计算构设装备与原型装备之间的相似度，以此判断己方装备是否能够模拟映射敌军装备。

Description

一种基于实装战技指标特征的相似度计算方法

技术领域

本发明属于军事装备训练领域，主要涉及在“红蓝对抗”演习中，以构设装备(己方装备)模拟映射蓝军装备时，用于计算己方装备与敌军装备(原型装备)的相似度。

背景技术

在部队“红蓝对抗”演习中，为增加训练的实战性、对抗性，需要己方装备扮演蓝军装备，也就是利用己方装备(构设装备)模拟敌军装备(原型装备)，当构设装备与原型装备两者相似度较高时，构设装备可被视为蓝军装备。当前训练中通常采用等效模拟的原则，并未从量化的角度考虑构设装备与原型装备的相似度，从而无法知道构设装备是否与原型装备真的相似以及相似程度如何。在演习任务中，实装发挥作用是以战技指标的形式体现，从而在考虑装备的相似度时可从战技指标特征入手。战技指标特征是以精确值、区间值、枚举值、是非值形式出现，建立相应的战技指标特征模型，并引入权重概念，建立系统级相似度模型，以此可求得两者之间的相似度，从而对构设装备与原型装备相似度作出客观评价，为己方装备模拟映射蓝军装备提供借鉴依据。

发明内容

本发明的目的是：建立基于实装战技指标特征的相似度评价体系、单特征相似度模型和系统级相似度模型，从而可求得“红蓝”装备之间的相似度，为己方装备模拟映射蓝军装备时提供借鉴依据。

本发明的内容是：根据实装的战技指标特征，建立相似度评价体系以及精确值、区间值、枚举值、是非值相似度模型，引入权重概念，建立系统级相似度模型和列举实用的相似度计算方法。

(一)相似度评价体系

相似度评价体系是基于实装平台下各系统战技指标之上的，平台不一样，平台下的二级子系统也不一样，因而在构建相似度评价体系中不具体到每一项分系统，也不具体每一项战技指标，如图1所示，采用模糊化处理。

在装备平台下，通常有若干个二级子系统，二级子系统下通常还有若干三级子系统，而作战平台的使命任务决定了各子系统的重要性不一样，因而可对子系统按关键、重要、一般进行区分。对于战技指标特征，按照在作战效能发挥或基于受体的体验感中的作用，可分为关键、重要、一般战技指标特征。

在构建相似度评价体系中，需要对装备平台分系统、战技指标等分层次分步构建，关键子系统或战技指标在蓝军模拟过程中优先考虑，相似度计算时重点考虑；重要子系统或战技指标则需要根据作战任务要求在蓝军模拟中进行体现，相似度计算时适当考虑；一般子系统或战技指标在蓝军模拟过程中视情况而定，相似度计算时选择性考虑。

在相似度计算时，注重对应关系，比如己方载机性能对敌方载机性能，己方预警雷达对敌方预警雷达，己方挂载武器对敌方挂载武器。在系统中，最底层为战技指标，考虑其相似度时，也应遵循对应关系。

(二)相似度模型

本发明主要讨论两级指标特征的相似度匹配问题，因而主要考虑两个层级的相似度，一个是单特征的相似度，另一个是系统的相似度。如有多级指标特征的相似度问题，可以按照相关原理以此类推。

设A为构设装备，B为原型装备，二者为模拟和被模拟的关系。根据相似度原理可以建立如下相似度模型：

1.精确值相似度模型

A与B装备性能相似度第i个战技指标特征所对应的装备性能参数值分别为ai、bi，则相似度模型为：

这类模型可以计算精确值的战技指标特征的相似度。

2.区间值相似度模型

A与B装备性能相似度第i个战技指标特征所对应的装备性能参数取值范围分别为[a_i，b_i]和[a′_i，b_i′]，则相似度模型为：

式中，L为区间的长度。这类模型可以计算区间值战技指标特征的相似度。

3.枚举值相似度模型

A与B装备性能相似度第i个战技指标特征所对应的装备性能参数取值范围分别为A[a_i1，a_i2...a_in]，B[b_i1，b_i2...b_ij]，则相似度模型为：

式中，N为装备性能参数值的个数。这类模型可以计算枚举值的战技指标特征的相似度。

4.是非值相似度模型

A与B装备性能相似度第i个战技指标特征取值属性分别为A_i′、B_i′，则相似度模型为：

这类模型可用于计算是非、有无战技指标特征的相似度。

5.系统级相似度模型

系统级相似度就是指己方装备模拟映射的蓝军装备时与原型装备之间的相似度。通过单特征相似度模型可以计算出N个特征的相似度，由于N个特征的相似度与系统的关联性，建立系统的相似度模型为：

系统级相似度不是多个单特征相似度的叠加，而是引入了权重变量P_i，从而使得相似度的精度更高。

(三)权重确定方法

装备的作战性能涉及到多个方面，根据这些性能分解成了n个战技指标特征，b₁、b₂、...b_n，例如在模拟映射蓝军的歼击机时，可以将其分解为实用升限、飞行速度、盘旋性能、水平加速度、上升性能、最大作战半径等多个战技指标特征。根据作战任务的不一样，每一项特征在整个作战系统中的重要性是不一样的，从而其所占的权重也就不一样。权重的计算可以通过一致性排序方法确定。

1.一致性排序原理

对系统中同一上级系统中任意两个子系统C_i，C_k∈C(C为该上级系统所属的下一级子系统集合)关于模糊概念“重要性”做两两比较，规定：(1)若C_i比C_k重要，则a_ik＝1，a_ki＝0；(2)若C_i与C_k同样重要，则a_ik＝a_ki＝0.5；(3)若C_k比C_i重要，则a_ik＝0，a_ki＝1。这里a_ik用于评价系统C关于重要性的定性排序，故称为定性排序标度。于是，可构成二元定性排序度矩阵：

a＝(a_ik)_m×m (6)

这里a_ik仅在0，0.5与1中取值且满足：

a为二元对比定性排序一致性标度矩阵的充分必要条件是：

将a中的各行元素值之和记为：

a的各行元素值之和S_i由大到小排列可确定出属性集C关于重要性的一致性排序。

2.一致性排序方法

邀请X个专家X₁，X₂，...X_X对系统集C＝{C₁，C₂，...，C_m}的同一上级系统下任意两个同层子系统进行两两评价，按照一致性排序原理分别给出各自的二元对比定性排序一致性标度矩阵E^k(k＝1，2，...，x)，假定专家对排序的重要性相同，从而可以确定各专家X_k(k＝1，2，...，x)对目标集C的一致性排序。设表示专家X_k(k＝1，2，...，x)对目标集C的一致性排序中位于目标C_i之后的目标数目。记：

则分系统C_i(i＝1，2，...，m)的对于上一层系统的权重为：

(四)实用计算方法

假设构设装备与原型装备相似度为δ_实，通过公式(5)计算出两者的相似度为δ_计，δ_实与δ_计关系为：

δ_实＝lim_i→Nδ_计 (12)

由于实装的战技指标无法完全考虑，或者有些战技指标无法量化，从而使得：

δ_计＜δ_实 (13)

在实际任务中，需要对战技指标进行优化，在相似度评价体系中有所体现，对于权重小的战技指标作忽略计算，着重考虑影响实装作战效能发挥的重要战技指标，从而可简化计算程序，减少工作量。

附图说明

图1是相似度评价体系示意图

具体实施方式：

运用实例

以日本F-4EJKAI战斗机和中国台湾F-5F“虎II”战斗机为例，假如日本为蓝军，用中国台湾F-5F“虎II”战斗机映射模拟日本F-4EJKAI战斗机，计算两者之间的相似度。主要考察载机性能、主要武器、机载雷达、机载通信、敌我识别器5个二级子系统，最大飞行速度、作战半径、转战航程等15个三级战技指标特征(或子系统)以及若干个四级战技指标特征。根据相似度评价体系的划分，主要武器、机载雷达为关键子系统，敌我识别器为重要子系统，载机性能和机载通信为一般子系统。机载雷达的作用距离、主要武器的射程等为关键战技指标，主要武器的最大速度、载机的最大飞行速度等为重要战技指标，机载雷达、敌我识别器的工作频率等为一般战技指标。

表1、表2分别为计算近距空空弹和机载雷达作用距离三级子系统相似度，计算结果分别用于和服务于主要武器和机载雷达两个二级系统相似度的计算。

表3为系统的计算日本F-4EJKAI和中国台湾F-5F“虎II”两型战斗机的二级系统的相似度，邀请5位专家对载机性能、主要武器、机载雷达、机载通信、敌我识别器5个二级子系统的重要性进行两两比较，按照一致性排序的方法，确定其权重，如表4所示。实例中是从平台角度上考虑两型飞机的相似度，而不是根据作战任务角度，因而在权重确定上没有偏向性。根据系统级相似度模型，可计算出两型号战斗机的相似度。

表1两型战斗机近距空空弹相似度计算表

根据系统级相似度模型公式(5)可计算出日本F-4EJKAI与中国台湾F-5F“虎II”战斗机相似度δ＝72.0％。

在计算F-4EJKAI战斗机和F-5F“虎II”战斗机的相似度时，是基于载机性能、主要武器、机载雷达、机载通信、敌我识别器5个二级子系统，以及若干个3级子系统(或战技指标特征)和若干4级战技指标特征，没有全部考虑两型飞机的战技指标特征，加之权重的确定中可能存在的人为因素，因而F-4EJKAI和F-5F“虎II”两型战斗机的实际相似度应小于计算值。但在对抗演习任务中，映射模拟蓝军装备时，只需要考察其主要战技指标，这涉及到不同任务时实装映射模拟战技指标优化问题，也就是说不同任务中，各项战技指标在系统中所占权重不一样，权重小的战技指标可以忽略不计。在系统相似度公式(5)中，权重小的可以近似为零，这样可以突出重要战技指标，简化训练问题。因而，虽然相似度的计算值高于实际值，但仍可以作为判定两型机是否相似的依据，对蓝军装备映射模拟具有重要的指导意义。

Claims (2)

1.一种基于实装战技指标特征的相似度计算方法，包括：

通过精确值、区间值、枚举值、是非值相似度模型计算出单个战技指标特征相似度δ_i；采用一致性排序原理计算出每单个战技指标特征在实装整个系统中所占的权重P_i；建立系统级相似度模型，计算出系统级相似度δ。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

系统级相似度模型：

其中N为实装系统所具有的所有战技指标数。