CN112668876A - 一种无人机系统方案综合评估方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于无人机系统方案设计领域，特别涉及一种无人机系统方案综合评估方法。包括：步骤一、根据无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系；步骤二、根据所述指标体系构建无人机系统的权重体系；步骤三、基于所述权重体系构建综合评估系统。本申请的无人机系统方案综合评估方法，首先根据攻击无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系，通过经验或者德尔菲法对各层指标(MOE、MOP、TPM)的指标权重进行分配和设计，利用层次分析法形成整个攻击无人机系统的权重体系，从而构建出综合评估系统。本申请能够快速定位所需关注的重要指标，可以减少对非重要指标的关注，更便捷高效，能够基于评估分数实现无人机系统方案的快速优化。

Description

一种无人机系统方案综合评估方法

技术领域

本申请属于无人机系统方案设计领域，特别涉及一种无人机系统方案综合评估方法。

背景技术

无人机系统方案设计是开展无人机研制的最重要工作，方案的好坏决定了系统实现难度以及无人机的效能。

目前阶段，仍没有一种适合评价攻击无人机系统方案优劣的评价方法或者工具，所以决策者目前都是基于设计经验来决策方案好坏，可能会造成前期方案选择的偏差，这主要是由于以下几方面的缺点造成的：a、没有完整健全的指标体系能够全方位代表攻击无人机系统方案的正确性，由于在实际使用中无人机的用途各不相同，没有针对攻击型无人机建立一个准确的评价指标体系；b、指标分配权重的正确性有待加强；c、关于评估方法的选择没有一个统一标准；d、缺乏一种能够进行快速方案权衡的工具。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种无人机系统方案综合评估方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种无人机系统方案综合评估方法，包括：

步骤一、根据无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系；

步骤二、根据所述指标体系构建无人机系统的权重体系；

步骤三、基于所述权重体系构建综合评估系统。

可选地，步骤一中，所述根据无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系包括：

S101、根据无人机系统的特征获取多个指标，所述指标包括效能衡量指标MOE、性能衡量指标MOP以及技术性能衡量指标TPM；

S102、将所述指标划分为一级指标以及与一级指标对应的二级指标，生成指标体系。

可选地，所述一级指标包括探测能力、控制能力、生存能力、机动能力、打击能力、任务重规划能力以及保障能力。

可选地，步骤二中，所述根据所述指标体系构建无人机系统的权重体系包括：

S201、对一级指标以及二级指标中的各个指标进行指标权重分配；

S202、将同一个一级指标下的所有二级指标进行两两比较，生成两两判断矩阵：

若第i个指标与第j个指标比较得aij，则指标j与指标i比较为aji，且aij＝aji-1；

对于n个指标，可得到两两判断矩阵A为：

S203、基于两两判断矩阵A计算二级指标中的各个指标的权重向量；

S204、根据所述权重向量计算二级指标中的各个指标相对系统目标的相对权重，并进行排序，生成权重体系。

可选地，S201中，采用德尔菲法对一级指标以及二级指标中的各个指标进行指标权重分配。

可选地，S203中，所述基于两两判断矩阵A计算二级指标中的各个指标的权重向量包括：

计算两两判断矩阵A中各行乘积的1/n次方的数值Wi，其中n为方阵的阶数；

计算各个Wi的和；

计算各个指标的权重向量：

即：

可选地，所述综合评估系统包括资源层、资源访问层、功能逻辑层、人机交互层，其中，

所述资源层包括评估工程文件、评估结果文件、评估模型库以及平台资源库；

资源访问层包括Json文件访问接口以及数据库访问接口；

功能逻辑层包括评估工程管理模块、评估模型管理模块、指标体系管理模块以及综合评估模块；

人机交互层包括数据导入操作模块、文件编辑操作模块、指标编辑操作模块以及模型管理操作模块。

可选地，还包括步骤四、对所述综合评估系统进行验证：

获取两套无人机系统方案样本；

通过所述综合评估系统对两套无人机系统方案样本进行综合评估，得到第一评估结果；

采用模糊评判法对两套无人机系统方案样本进行综合评估，得到第二评估结果；

将第一评估结果与第二评估结果进行对比分析。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的无人机系统方案综合评估方法，能够快速定位所需关注的重要指标，可以减少对非重要指标的关注，更便捷高效，能够基于评估分数实现无人机系统方案的快速优化。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的具有多级指标的指标体系示意图；

图2是本申请一个实施方式的综合评估系统架构图；

图3是本申请一个实施方式的综合评估系统评估流程图；

图4是本申请一个实施方式的综合评估系统的综合评估结果示意图；

图5是本申请一个实施方式的两种评估方式对比图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种无人机系统方案综合评估方法，包括以下步骤：

步骤一、根据无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系；

步骤二、根据指标体系构建无人机系统的权重体系；

步骤三、基于权重体系构建综合评估系统。

本申请的无人机系统方案综合评估方法，首先，根据攻击无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系包括：

S101、根据无人机系统的特征获取多个指标，指标包括效能衡量指标MOE、性能衡量指标MOP以及技术性能衡量指标TPM；

根据攻击无人机系统方案的设计要求，建立符合攻击无人机系统特征的效能衡量指标MOE，再基于MOE提出关于攻击无人机系统的性能衡量指标MOP，基于MOP提出关于个别子系统的技术性能衡量指标TPM。效能衡量指标MOE是对系统运行使用成功的度量，旨在关注使命任务或运行使用目标达到的程度，独立于任务特定解决方案；性能衡量指标MOP，是在特定的运行环境下，用于体现于系统运行相关的物理或功能特征属性的度量指标，与系统要求相关；技术性能衡量指标TPM，是系统元素的特征属性度量，是系统设计成功的关键参数，以确定系统或系统元素满足或将要满足技术需求和目标的程度，与系统实现相关。

针对评估问题建立递阶层次结构，递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及分析的详尽程度有关，一般可以不受限制。但在实际应用中，每一层次中各元素所支配的元素一般不超过9个，这是因为支配的元素过多会给两两比较判断带来困难。在本申请的一个实施方式中，S102中，将指标划分为一级指标以及与一级指标对应的二级指标，生成指标体系。本实施例中，通过分析飞机工作过程以及影响飞机作战效能的各个因素，基于评估指标体系构建的全面性与层次性要求，建立了攻击无人机系统架构的多方案权衡指标体系，指标体系包括多个不同层次的指标，其一级指标、二级指标分层如图1所示。本实施例中，影响无人机性能的7个主要因素构成了指标体系中的一级指标，包括探测能力、控制能力、生存能力、机动能力、打击能力、任务重规划能力以及保障能力等，下面将选取其中几个典型指标较为详细地介绍。

本申请的无人机系统方案综合评估方法，构建指标体系后，需要根据指标体系构建攻击无人机系统的权重体系，包括：

S201、对一级指标以及二级指标中的各个指标进行指标权重分配；本实施例中，采用经验或德尔菲法进行指标权重分配。

采用层次分析法把复杂的问题分解为若干组成因素，因此专家评比时只需要对各因素进行两两比较，确定同一层次中诸因素的相对重要性，然后综合专家的判断决定各因素相对重要的顺序。用该方法来决定个因素在效能评估时的加权系数最为合适，由于只作两两比较时容易得出较准确的判断，该方式比在很多因素中凭经验给出加权系数要科学很多。

在具体进行判断时，在某一准则Ck下，对于n个元素中的任意两个元素Ai和Aj，通过比较可得出哪个更重要些及重要多少。由于心理学测试结果，人们判断优劣的分辨能力极限是7±2级，因此目前多使用1-9的比例标度作为赋予重要多少的数值，比例标度的含义参见表1。

表1

S202、将同一个一级指标下的所有二级指标进行两两比较，生成两两判断矩阵：

若第i个指标与第j个指标比较得aij，则指标j与指标i比较为aji，且aij＝aji-1；

对于n个指标，可得到两两判断矩阵A为：

在特殊情况下，两两判断矩阵A具有传递性，即满足等式：

aij*ajk＝aik

当aij*ajk＝aik对于两两判断矩阵A中所有元素均成立时，称A为一致性矩阵，在由两两判断矩阵导出元素排序权重时，一致性矩阵有重要意义。

在本步骤中，假定上一层准则为C，决策者要反复地回答问题：针对准则C，两个元素ai和aj哪一个更重要，重要多少，并按表1中的比例标度对重要性赋值，依次进行，从而得到两两判断矩阵A。

S203、基于两两判断矩阵A计算二级指标中的各个指标的权重向量；

根方法求权值是将两两判断矩阵A的各个列向量采用几何平均，然后归一化，得到的列向量就是权重向量；

具体为：

计算两两判断矩阵A中各行乘积的1/n次方的数值Wi，其中n为方阵的阶数；

计算各个Wi的和；

计算各个指标的权重向量：

即：

S204、根据权重向量计算二级指标中的各个指标相对系统目标的相对权重，并进行排序，生成权重体系。

根据上一步得到的两两判断矩阵A，求出每一分指标的相对权重w1，w2，w3...wn。这一步中有两个重要环节，一个是指标权重计算，另一个是判断矩阵一致性检验。

最终得到各个指标对于总目标的相对权重，特别是要得到最低层中各个指标对于目标的排序权重，即所谓“合成权重”从而进行方案选择。合成排序权重的计算要自上而下得到，将单准则下的权重进行合成，并逐层进行总的判断一致性检验。

本申请的无人机系统方案综合评估方法，构建攻击无人机系统的权重体系完成后，基于权重体系构建综合评估系统。如图2所示，本实施例中，综合评估系统具有四层体系结构，包括资源层、资源访问层、功能逻辑层以及人机交互层。其中，资源层包括评估工程文件、评估结果文件、评估模型库以及平台资源库；资源访问层包括Json文件访问接口以及数据库访问接口；资源层和资源访问层提供了评估平台可供调度的存储和算法资源及相应的访问接口。功能逻辑层基于资源访问层，包括评估工程管理、指标体系管理、评估工程管理、综合评估等4个模块，这4个模块均与底层数据库紧密相联，互为依存，最终使本评估平台可在不同装备体系模型和仿真平台的条件下完成效能评估任务。位于系统最顶层的是面向实际评估需求的人机交互层，人机交互层包括数据导入操作模块、文件编辑操作模块、指标编辑操作模块以及模型管理操作模块。平台通过此四层体系结构完成对基于仿真系统数据的评估。

有利的是，在本申请的一个实施方式中，还包括步骤四、对综合评估系统进行验证：

获取两套无人机系统方案样本；

通过综合评估系统对两套无人机系统方案样本进行综合评估，得到第一评估结果；

采用模糊评判法对两套无人机系统方案样本进行综合评估，得到第二评估结果；

将第一评估结果与第二评估结果进行对比分析。

本实施例中，在充分考虑现实需求与功能实现的基础上，采用了两套无人机系统架构的设计方案，使用综合评估系统对两套方案进行了综合评估，完成了方案间的权衡。

其中，两个方案的探测能力部分的指标值如表2所示，综合评估系统对方案1和方案2的探测能力部分的评分分别为83.75和78.79。可以看出在探测能力上，方案1相比方案2有较为显著的优势。

表2

对两套方案的完整的综合评估结果如图4所示。基于无人机指标体系，采用层次分析法对各方面能力进行综合计算分析后，得出的方案1的评估结果为88.27，方案2为80.08；采用模糊评判法对各方面能力进行综合评价后，得到方案1的评估结果是优，方案2的评估结果是良。两种方法的综合评估结果相吻合。综合评估结果显示，方案1优于方案2，采用方案1来设计无人机更合适。

本申请的无人机系统方案综合评估系统，首先根据攻击无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系，利用经验或者德尔菲法对各层指标(MOE、MOP、TPM)的指标权重进行分配和设计，利用层次分析法形成整个攻击无人机系统的基于指标体系的权重体系，从而构建出综合评估系统，同时利用模糊评估法对综合评估系统使用的层次分析法进行验证，最终对两套攻击无人机系统方案利用进行评估，可以得到两种方案的得分，即能够评判方案优劣。本申请在满足多方案指标的情况下，实现无人机方案的最优评估，能够快速定位所需关注的重要指标，可以减少对非重要指标的关注，更便捷高效，能够基于评估分数实现方案的快速优化。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无人机系统方案综合评估方法，其特征在于，包括：

步骤一、根据无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系；

步骤二、根据所述指标体系构建无人机系统的权重体系；

步骤三、基于所述权重体系构建综合评估系统。

2.根据权利要求1所述的无人机系统方案综合评估方法，其特征在于，步骤一中，所述根据无人机系统的特征构建具有多级指标的指标体系包括：

S101、根据无人机系统的特征获取多个指标，所述指标包括效能衡量指标MOE、性能衡量指标MOP以及技术性能衡量指标TPM；

S102、将所述指标划分为一级指标以及与一级指标对应的二级指标，生成指标体系。

3.根据权利要求2所述的无人机系统方案综合评估方法，其特征在于，所述一级指标包括探测能力、控制能力、生存能力、机动能力、打击能力、任务重规划能力以及保障能力。

4.根据权利要求3所述的无人机系统方案综合评估方法，其特征在于，步骤二中，所述根据所述指标体系构建无人机系统的权重体系包括：

S201、对一级指标以及二级指标中的各个指标进行指标权重分配；

S202、将同一个一级指标下的所有二级指标进行两两比较，生成两两判断矩阵：

若第i个指标与第j个指标比较得aij，则指标j与指标i比较为aji，且aij＝aji-1；

对于n个指标，可得到两两判断矩阵A为：

S203、基于两两判断矩阵A计算二级指标中的各个指标的权重向量；

S204、根据所述权重向量计算二级指标中的各个指标相对系统目标的相对权重，并进行排序，生成权重体系。

5.根据权利要求4所述的无人机系统方案综合评估系统，其特征在于，S201中，采用德尔菲法对一级指标以及二级指标中的各个指标进行指标权重分配。

6.根据权利要求5所述的无人机系统方案综合评估系统，其特征在于，S203中，所述基于两两判断矩阵A计算二级指标中的各个指标的权重向量包括：

计算两两判断矩阵A中各行乘积的1/n次方的数值Wi，其中n为方阵的阶数；

计算各个Wi的和；

计算各个指标的权重向量：

即：

7.根据权利要求6所述的无人机系统方案综合评估系统，其特征在于，所述综合评估系统包括资源层、资源访问层、功能逻辑层、人机交互层，其中，

所述资源层包括评估工程文件、评估结果文件、评估模型库以及平台资源库；

资源访问层包括Json文件访问接口以及数据库访问接口；

功能逻辑层包括评估工程管理模块、评估模型管理模块、指标体系管理模块以及综合评估模块；

人机交互层包括数据导入操作模块、文件编辑操作模块、指标编辑操作模块以及模型管理操作模块。

8.根据权利要求1所述的无人机系统方案综合评估系统，其特征在于，还包括步骤四、对所述综合评估系统进行验证：

获取两套无人机系统方案样本；

通过所述综合评估系统对两套无人机系统方案样本进行综合评估，得到第一评估结果；

采用模糊评判法对两套无人机系统方案样本进行综合评估，得到第二评估结果；

将第一评估结果与第二评估结果进行对比分析。

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