CN113220556A - 航空电子系统体系贡献率评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空电子系统体系贡献率评估系统,ASCRE系统从作战效能、作战适用性两个方面提取航空电子系统的各个指标项,构建出了ASCRE系统的指标体系IIS。采用层次分析法计算ASCRE架构中层次之间的权重系数,并结合TOPSIS方法进行权重系数演化,实现了对体系贡献率η的动态综合评价。对ASCRE架构的底层指标项采用了FCE方法与UFM方法进行数值化赋值,实现了底层指标的定量化。本发明ASCRE系统能够对不同作战应用的航空电子系统的体系贡献率进行构建,通过对指标的量化及赋权能够提高体系贡献率评估结果的客观性,对评估航空电子系统的贡献率具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及在作战应用下怎样构建航空电子系统的体系贡献率的评估系统以及构建方法。
背景技术
航空电子系统,又称“航空分布式层次综合系统(Aviation DistributedHierarchical Integrated System,ADHIS)”。是指采用分布式计算机,通过多路传输数据总线把多种机载电子分系统交联在一起的综合体。它将现有单一功能的分散系统,如通信电台、雷达、导航设备等纵横兼顾,统筹安排,组成多功能综合系统。能实现信息的测量、采集、传输、处理、监控和显示功能,并完成飞行控制、发动机控制、导航、性能管理等任务。关于航空电子系统功能的描述,参考《先进航空电子综合技术》第16-41页,作者:熊华钢,王中华,2009年1月第1版。对于航空电子系统综合的主要作用,参考《先进航空电子综合技术》第2页。
航空电子是把电子技术应用于航空领域的一门学科,包含了通信、导航、探测与控制等系统,承载了参与作战的任务系统,并且担任了支撑作战的信息系统,是作战体系的关键组成部分。为了衡量航空电子系统对于作战体系的贡献程度和地位高低,从体系层面开展航空电子系统研究分析成为趋势。体系贡献率(contribution rate of avionicssystems)评估结合体系目标和运行规律定量计算,可以表征各装备或系统对作战体系整体性能的贡献大小。目前,对于航空电子系统体系贡献率的研究尚处于探索阶段,随着航空电子系统快速发展,亟需建立一套贡献率评估方法,以解决其迭代设计与规划论证的合理性和可行性研究问题。因此,结合航空电子系统的特点、功能以及其与作战体系内其他系统之间的关系,从作战效能和作战适用性两个视角进行航空电子系统体系贡献率的评估研究,以有效反映航空电子系统对作战体系能力发挥的影响程度,从而为系统迭代更新、发展路线规划和军事需求论证提供决策方法支持。
发明内容
为了更客观、公正和全面地衡量航空电子系统对于作战体系的贡献率程度和地位高低,本发明设计了一种航空电子系统体系贡献率评估系统,即ASCRE系统。本发明ASCRE系统从作战效能、作战适用性两个方面提取航空电子系统的各个指标项,构建出了ASCRE系统的指标体系IIS。采用层次分析法(AHP法)计算ASCRE架构中层次之间的权重系数,并逼近于理想值的排序方法(TOPSIS法)完成权重动态演化,实现了对体系贡献率η的动态综合评价。对ASCRE架构的底层指标项采用了模糊综合评价法(FCE法)与效用函数法(UFM法)进行数值化赋值,实现了底层指标的定量化。本发明ASCRE系统能够对不同作战应用的航空电子系统的体系贡献率进行构建,通过对指标的量化及赋权能够提高体系贡献率评估结果的客观性,对评估航空电子系统的贡献率具有重要意义。
参见图1所示,本发明的ASCRE系统由指标项提取模块(20)、第一层(顶层)指标项模块(21)、第二层指标项模块(22)、第三层指标项模块(23)、第四层(底层)指标项模块(24)、指标项权重系数计算模块(50)、权重动态演化模块(60)和体系贡献率评估结果输出模块(70)组成。其中第三层指标项模块(23)由第三层效能指标项模块(30)、第三层适用性指标项模块(31)组成。第四层(底层)指标项模块(24)由第四层效能项指标模块(40)、第四层适用性指标模块(41)组成。
指标项提取模块(20)
指标项提取模块(20)第一方面从航空电子系统(10)中提取各个指标项内容;第二方面构建ASCRE架构;第三方面构建ASCRE结构层数;第四方面将ASCRE架构中的顶层节点信息MA20→21输出给第一层(顶层)指标项模块(21);第五方面将ASCRE架构中的第二层节点信息MB20→22输出给第二层指标项模块(22);第六方面将ASCRE架构中的第三层节点信息MC20→23输出给第三层指标项模块(23);第七方面将将ASCRE架构中的第四层(底层)节点信息MD20→24输出给第四层(底层)指标项模块(24)。
第一层指标项模块(21)
第一层指标项模块(21)第一方面接收所述的MA20→21;
第二方面从所述MA20→21中提取出第一层指标项,记为Node首;
第二层指标项模块(22)
第二层指标项模块(22)第一方面接收所述的MB20→22;
第二方面从所述MB20→22中提取出第二层指标项集合SEC={sec1,sec2,…,secr};
第三层指标项模块(23)
第三层指标项模块(23)第一方面接收所述的MC20→23;
第四层指标项模块(24)
第四层指标项模块(24)第一方面接收所述的MD20→24;
第五方面将FOUR=[EFFFOURTH,APPFOURTH]输出给权重系数计算模块(50)。
权重系数计算模块(50)
第二方面对所述FOUR=[EFFFOURTH,APPFOURTH]中的各个指标项进行数值化赋值;
第三方面采用层次分析法计算第二层指标项相对第一层指标项的权重系数wsecond;
权重动态演化模块(60)
权重动态演化模块(60)第一方面设置轮次数ξ;一般设置ξ=3;
第三方面采用TOPSIS方法对不同轮次的权重系数进行动态演化,得到综合体系贡献率η总;
第四方面将综合体系贡献率η总输出给体系贡献率评估结果输出模块(70)。
体系贡献率评估结果输出模块(70)
在本发明中,体系贡献率评估结果输出模块(70)为一计算机显示器,用于实时演示出经本发明ASCRE系统得到的航空电子系统的体系贡献率。
在本发明中,构建ASCRE系统包括有下列步骤:
步骤一:设立第一层指标项;
将航空电子系统体系贡献率作为ASCRE架构的第一层指标项Node首;
步骤二:设立第二层指标项;
将航空电子系统中按照作战体系贡献分类的多个指标项作为ASCRE架构的第二层指标项集合SEC={sec1,sec2,…,secr};
步骤三:设立第三层指标项;
所述指标项分为效能指标项EFF类型和适用性指标项APP类型;
步骤四:设立底层指标项;
所述FOUR中的底层指标项是ASCRE架构的评估要素;
任意一个底层指标项分为效能指标项EFF类型和适用性指标项APP类型;
步骤五:对底层指标项进行数值化赋值;
底层中的效能指标项、适用性指标项组成的可量化型指标项集,记为
底层中的效能指标项、适用性指标项组成的不可量化型指标项集,记为
步骤51:对不可量化型指标项赋值;
步骤52:对可量化型指标项赋值;
步骤六:采用层次分析法计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数;
步骤61:采用重要性标度构建底层-第三层-作战效能判断矩阵;
步骤62:底层相对第三层作战效能的一致性检查;
步骤63:计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数;
步骤64:计算第三层作战效能值;
步骤七:采用层次分析法计算底层相对第三层作战适用性指标项的权重系数;
步骤71:采用重要性标度构建底层-第三层-作战适用性判断矩阵;
步骤72:底层相对第三层作战适用性的一致性检查;
步骤73:计算底层相对第三层作战适用性指标项的权重系数;
步骤74:计算第三层作战适用性值;
步骤八:采用层次分析法计算第三层相对第二层作战效能指标项的权重系数;
步骤81:采用重要性标度构建第三层-第二层-作战效能判断矩阵;
步骤82:第三层相对第二层作战效能的一致性检查;
步骤83:计算第三层相对第二层作战效能指标项的权重系数;
步骤84:计算第二层作战效能贡献值;
步骤九:采用层次分析法计算第二层相对第一层的作战适用性指标项的权重系数;
步骤91:采用重要性标度构建第三层-第二层-作战适用性判断矩阵;
采用重要性标度对第二层各贡献率指标项构建判断矩阵,记为martixsecond,且记为martixsecond=(yzx)E×E,其中yzx表示标识号为z、x的指标项之间的关系,E为指标项的个数。
步骤92:第三层相对第二层作战适用性的一致性检查;
当CRsecond<0.1时,认为该判断矩阵martixsecond是可接受的,否则对判断矩阵martixsecond进行修改。
步骤93:计算第三层相对第二层作战适用性的权重系数;
计算判断矩阵martixsecond的最大特征值λmax及对应的特征向量usecond=(u1,u2,…,uE)T。
步骤94:计算体系贡献率;
航空电子系统对作战体系的期望贡献率值记为ctri*total。
步骤十:TOPSIS法的权重演化
步骤101:确定最优矩阵、最劣矩阵;
步骤102:计算相对贴近度;
步骤103:计算时间权向量;
步骤104:计算综合体系贡献率;
采用TOPSIS方法可以获得不同轮次的时间权向量W=(ω1,…,ωk,…,ωT)T,结合各轮次的体系贡献率评估结果E=(e1,…,ek,…,eT),可以获得权重进化后的综合体系贡献率η的评估结果,表示为
本发明构建ASCRE系统的优点在于:
①本发明ASCRE系统从作战效能、作战适用性两个方面提取航空电子系统的关键指标,构建了航空电子系统体系贡献率评估指标体系。
②本发明ASCRE系统采用层次分析法对航空电子系统体系贡献率结构中的层次结构进行分析计算,从而获得了各层指标项之间的权重系数。
③本发明ASCRE系统采用模糊集评判法、效用函数法分别对底层不可量化型指标、可量化型指标进行赋值,可以对航空电子系统体系贡献率进行定量评估。
④本发明ASCRE系统采用TOPSIS方法综合考虑多次评估,对权重系数进行动态优化计算,获得了更客观的体系贡献率。
附图说明
图1是本发明航空电子系统体系贡献率评估系统的结构框图。
图2是经本发明构建得到的航空电子系统体系贡献率评估的结构示意图。
图3是本发明构建ASCRE系统的流程图。
图4是应用效用函数方法对底层指标项的取值示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
在本发明中,航空电子系统的体系贡献率的评估系统,简称为ASCRE系统。
在本发明中,构建航空电子系统的体系贡献率的评估架构,简称为ASCRE架构。
在本发明中,构建航空电子系统的体系贡献率的评估结构层数,简称为ASCRE结构层数。
在本发明中,体系贡献率,记为η。综合体系贡献率,记为η总。
在本发明中,指标项,记为II。指标体系,记为IIS。
在本发明中,ASCRE结构层数为四层,分别记为第一层指标项CH、第二层指标项集合SEC、第三层指标项集合TH(TH=[EFFTH,APPTH])和第四层指标项集合FOUR(即所述FOUR也称为底层指标项集合,FOUR=[EFFFOURTH,APPFOURTH])。在第三层指标项集合TH=[EFFTH,APPTH]和底层指标项集合FOUR=[EFFFOURTH,APPFOURTH]中存在有两类的指标项,分别是效能指标项EFF和适用性指标项APP。
第一层指标项CH的指标项数目为1,即航空电子系统体系贡献率η。
第二层指标项集合的指标项数目为r,采用集合形式表示第二层指标项集合为SEC={sec1,sec2,…,secr};其中:
sec1表示第一个第二层指标项;
sec2表示第二个第二层指标项;
secr表示第r个第二层指标项。为了方便说明,所述secr也称为任意一个第二层指标项。
eff1 th表示第一个第三层效能指标项;
在本发明中,归属于第二层指标项集合SEC的效能指标项的子节点集,记为第二层的效能项子节点集且所述下角标B为第二层的效能项子节点的个数。归属于第二层指标项集合SEC的适用性指标项的子节点集,记为第二层的适用性项子节点集且所述下角标y为第二层的适用性项子节点的个数。
eff1 noquan表示第一个底层效能不可量化型指标项;
eff1 quan表示第一个底层效能可量化型指标项;
effe quan表示第e个底层效能可量化型指标项。
底层指标项的数值赋值
在本发明中,第四层指标项集合中的指标项分为效能指标项EFFFOURTH、适用性指标项APPFOURTH两类。这两类指标中均含有可量化型指标quan、不可量化型指标noquan。
第四层中的效能指标项、适用性指标项组成的可量化型指标项集,记为
第四层中的效能指标项、适用性指标项组成的不可量化型指标项集,记为
效用函数法
在本发明中,效用函数法记为UFM法。参考《经济学的分析方法》第30-32页,作者:寿纪麟,2007年6月第1版。
对设定评估次数下的效用函数值取其平均值,记为x底层-均值,所述平均值x底层-均值则为所述QUAN中的各个指标项的指标效用值。
模糊综合评价法FCE
模糊综合评价法(FCE法)参考《数学建模及其应用》第273、274页,作者:储昌本,沈长春,2015年10月第1版。
在本发明中,模糊评判元素,记为Vii,当模糊评判分为5个等级时,即ii=1,2,3,4,5,则有模糊评判集{V1,V2,V3,V4,V5},V1代表优秀、V2代表良好、V3代表中等、V4代表较差、V5代表很差。然后对所述{V1,V2,V3,V4,V5}进行等级打分,记为若设定优秀V1的分值为良好V2的分值为中等V3的分值为较差V4的分值为很差V5的分值为将任意一个等级打分记为LLii。
在设定的评判次数n下,统计模糊评判元素Vii被评判选中的次数则隶属度为等级V1的隶属度为等级V2的隶属度为等级V3的隶属度为等级V4的隶属度为等级V5的隶属度为将5个等级的隶属度按序列排放得到预估隶属度向量,记为
层次分析法中判断矩阵的设置
本发明中,重要性标度采用1-9的整数及其倒数(除1外)共17个数作为标度来确定的值,各标度含义如表1所示。
表1重要性标度及其含义
重要性标度 | 指标项的标度含义 | 重要性标度 | 指标项的标度含义 |
1 | 两项指标一样重要 | ||
2 | 前者比后者略微重要 | 1/2 | 后者比前者略微重要 |
3 | 前者比后者稍微重要 | 1/3 | 后者比前者稍微重要 |
4 | 前者比后者更加重要 | 1/4 | 后者比前者更加重要 |
5 | 前者比后者明显重要 | 1/5 | 后者比前者明显重要 |
6 | 前者比后者非常重要 | 1/6 | 后者比前者非常重要 |
7 | 前者比后者强烈重要 | 1/7 | 后者比前者强烈重要 |
8 | 前者比后者特别重要 | 1/8 | 后者比前者特别重要 |
9 | 前者比后者极端重要 | 1/9 | 后者比前者极端重要 |
本发明中,采用随机一致性指标RI对判断矩阵进行一致性检查。RI与矩阵阶数有关,如表2所示。
表2随机一致性指标
阶数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
RI | 0 | 0 | 0.52 | 0.89 | 1.12 | 1.26 | 1.36 | 1.41 |
阶数 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
RI | 1.46 | 1.49 | 1.52 | 1.54 | 1.56 | 1.58 | 1.59 |
实施例1,以作战攻击类应用平台为例,计算航空电子系统对作战体系的贡献率。
本发明中涉及的指标内容参考了2009年1月第1版《先进航空电子综合技术》,作者熊华钢,王中华,第二章航空电子系统功能,第16-97页。
步骤一:设立第一层指标项;
参见图1、图2、图3所示,将航空电子系统体系贡献率η作为航空电子系统体系贡献率评估系统的第一层指标项;
步骤二:设立第二层指标项;
将航空电子系统在作战体系中的贡献分为情报侦察、指挥控制、迅捷部署、火力打击、信息攻击、全维防护和综合保障七类。将这七类贡献设为航电系统体系贡献率评估结构的第二层指标项。
将航空电子系统中按照作战体系贡献分类的七类指标项作为ASCRE架构的第二层指标项集合SEC={sec1,sec2,sec3,sec4,sec5,sec6,sec7}。
步骤三:设立第三层指标项;
第三层指标项中的所有指标项分为两部分,分别是航空电子系统的作战效能项、航空电子系统的作战适用性项。
作战效能指标项中包括有:识别能力、通信能力、导航能力、控制能力、探测能力、支援能力、攻击能力等指标项。
作战适用性指标项中包括有:可靠性、运输行、互用性、兼容性、维修性、安全性、供应与保障设备、训练和训练保障、战场自然环境适用性、火力对抗环境适用性、战场电磁环境适用性。
步骤四:设立底层指标项;
底层指标项是评估体系的评估要素,由其所属上层节点决定。针对该作战攻击应用下的航电系统,底层作战效能指标包括噪声干扰能力、通信侦查实时延迟、距离分辨率、询问频率固定性、雷达成像分辨率、热分辨率、紫外探测距离、通信侦察灵敏度、无源定位速度、干扰优先等级、测速精度。作战适用性指标包括威胁评估能力、残余使用寿命预计、跳频速度、测向精度、角分辨率、干扰信号频谱宽度、外在生存率、信道容量、作战半径、天线长度。将这些指标项写入航空电子系统体系贡献率评估结构的底层。
步骤五:对底层指标项进行数值化赋值;
在本发明中,效用函数法记为UFM法。参考《经济学的分析方法》第30-32页,作者:寿纪麟,2007年6月第1版。
在本发明中,模糊综合评价法(FCE法)参考《数学建模及其应用》第273、274页,作者:储昌本,沈长春,2015年10月第1版。
对作战效能、作战适用性指标分别进行赋值,结果如表3所示。
表3底层指标的值
作战效能指标 | 指标效用值 | 作战适用性指标 | 指标效用值 |
噪声干扰能力 | 0.750 | 威胁评估能力 | 0.750 |
通信侦查实时延迟 | 0.941 | 残余使用寿命预计 | 0.750 |
距离分辨率 | 0.750 | 跳频速度 | 0.867 |
询问频率固定性 | 0.900 | 测向精度 | 0.889 |
雷达成像分辨率 | 0.929 | 角分辨率 | 0.800 |
热分辨率 | 0.857 | 干扰信号频谱宽度 | 0.250 |
紫外探测距离 | 0.796 | 外在生存率 | 0.600 |
通信侦察灵敏度 | 0.948 | 信道容量 | 0.798 |
无源定位速度 | 0.889 | 作战半径 | 0.737 |
干扰优先等级 | 0.286 | 天线长度 | 1.000 |
测速精度 | 0.929 | 通信侦查实时延迟 | 0.941 |
短波通信距离 | 0.429 |
理想情况下,上述各指标项值均为1.000。
步骤六:采用层次分析法计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数;
在本发明中,层次分析法(AHP法)参考《教学建模实例与优化算法》第166-169页,作者:严坤妹,2017年7月第1版。
步骤61:采用重要性标度构建底层-第三层-作战效能判断矩阵;
本发明中,第三层的作战效能项的指标分别为:识别能力、通信能力、导航能力、控制能力、探测能力、支援能力、攻击能力指标项。其与第四层效能指标间的判断矩阵采用重要性标度表示。
识别能力与其子指标项的判断矩阵为:
识别能力 | 距离分辨率 | 询问频率固定性 |
距离分辨率 | 1 | 3 |
询问频率固定性 | 1/3 | 1 |
控制能力 | 测速精度 | 雷达成像分辨率 |
测速精度 | 1 | 3 |
雷达成像分辨率 | 1/3 | 1 |
探测能力 | 测速精度 | 雷达成像分辨率 | 热分辨率 |
测速精度 | 1 | 9 | 7 |
雷达成像分辨率 | 1/9 | 1 | 1/2 |
热分辨率 | 1/7 | 2 | 1 |
支援能力与其子指标项的判断矩阵表示为:
攻击能力 | 热分辨率 | 噪声干扰能力 | 干扰优先等级 |
热分辨率 | 1 | 1/2 | 6 |
噪声干扰能力 | 2 | 1 | 6 |
干扰优先等级 | 1/6 | 1/6 | 1 |
步骤62:底层相对第三层作战效能的一致性检查;
在实施例中,从每一个判断矩阵中提取的第三层作战效能指标与第四层作战效能指标项的矩阵最大特征值表示为:
步骤63:计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数;
步骤64:计算第三层作战效能值;
第三层作战能力值的计算结果如下。
步骤七:采用层次分析法计算底层相对第三层作战适用性指标项的权重系数;
步骤71:采用重要性标度构建底层-第三层-作战适用性判断矩阵;
本发明中,第三层的作战适用性指标项分别为可靠性、运输性、互用性、兼容性、维修性、安全性、供应与保障设备、训练和训练保障、战场自然环境适用性、火力对抗环境适用性、战场电磁环境适用性。其与第四层4级适用性指标的判断关系采用重要性标度表示。
可靠性与其子指标项的判断矩阵为:
可靠性 | 信道容量 | 跳频速度 | 作战半径 |
信道容量 | 1 | 5 | 2 |
跳频速度 | 1/5 | 1 | 1/3 |
作战半径 | 1/2 | 3 | 1 |
运输性与其子指标项的判断矩阵为:
运输性 | 信道容量 | 作战半径 | 跳频速度 |
信道容量 | 1 | 1/5 | 1/2 |
作战半径 | 5 | 1 | 4 |
跳频速度 | 2 | 1/4 | 1 |
维修性与其子指标项的判断矩阵为:
维修性 | 跳频速度 | 测向精度 |
跳频速度 | 1 | 9 |
测向精度 | 1/9 | 1 |
安全性与其子指标项的判断矩阵为:
安全性 | 跳频速度 | 测向精度 |
跳频速度 | 1 | 1/3 |
测向精度 | 3 | 1 |
供应与保障设备与其子指标项的判断矩阵为:
供应与保障设备 | 角分辨率 | 测向精度 |
角分辨率 | 1 | 1/9 |
测向精度 | 9 | 1 |
战场自然环境适用性与其子指标项的判断矩阵:
战场自然环境适用性 | 测向精度 | 天线长度 | 外在生存率 |
测向精度 | 1 | 3 | 1/3 |
天线长度 | 1/3 | 1 | 1/7 |
外在生存率 | 3 | 7 | 1 |
战场自然环境适用性与其子指标项的判断矩阵表示为:
火力对抗环境适用性与其子指标项的判断矩阵:
火力对抗环境适用性与其子指标项的判断矩阵表示为:
步骤72:底层相对第三层作战适用性的一致性检查;
在实施例中,从每一个判断矩阵中提取的第三层作战适用性指标与第四层作战适用性指标项的矩阵最大特征值表示为:
步骤73:计算底层相对第三层作战适用性指标项的权重系数;
步骤74:计算第三层作战适用性指标项;
第三层作战适用性指标值计算结果如下:
步骤八:采用层次分析法计算第三层相对第二层作战效能指标项的权重系数;
步骤81:采用重要性标度构建第三层-第二层-作战效能判断矩阵;
本发明中,第三层的作战效能项的指标分别为:识别能力、通信能力、导航能力、控制能力、探测能力、支援能力、攻击能力,采用层次分析法对各类贡献率、及其下层能力构建判断矩阵,并进行权重系数的量化。
情报侦察贡献的判断矩阵为:
情报侦查贡献 | 识别能力 | 通信能力 | 探测能力 | 支援能力 |
识别能力 | 1 | 4 | 1/4 | 3 |
通信能力 | 1/4 | 1 | 1/9 | 1/2 |
探测能力 | 4 | 9 | 1 | 9 |
支援能力 | 1/3 | 2 | 1/9 | 1 |
指挥控制贡献的判断矩阵为:
指挥控制贡献 | 通信能力 | 控制能力 |
通信能力 | 1 | 1/9 |
控制能力 | 9 | 1 |
迅捷部署贡献的判断矩阵为:
迅捷部署贡献 | 导航能力 | 控制能力 |
导航能力 | 1 | 8 |
控制能力 | 1/8 | 1 |
火力打击贡献的判断矩阵如下表所示:
火力打击贡献 | 识别能力 | 攻击能力 |
识别能力 | 1 | 1/9 |
攻击能力 | 9 | 1 |
信息攻击贡献的判断矩阵表示为:
信息攻击贡献 | 识别能力 | 攻击能力 |
识别能力 | 1 | 2 |
攻击能力 | 1/2 | 1 |
全维防护贡献的判断矩阵表示为:
全维防护贡献 | 识别能力 | 控制能力 | 支援能力 |
识别能力 | 1 | 1/9 | 2 |
控制能力 | 9 | 1 | 9 |
支援能力 | 1/2 | 1/9 | 1 |
综合保障贡献的判断矩阵表示为:
综合保障贡献 | 导航能力 | 支援能力 |
导航能力 | 1 | 1/2 |
支援能力 | 2 | 1 |
步骤82:第三层相对第二层作战效能的一致性检查;
在实施例中,从每一个判断矩阵中提取的第二层指标与第三层指标项的矩阵最大特征值表示为:
步骤83:计算第三层相对第二层作战效能指标项的权重系数;
步骤84:计算第二层贡献值;
各贡献值的计算结果如下:
步骤九:采用层次分析法计算第二层相对第一层的作战适用性指标项的权重系数;
步骤91:采用重要性标度构建第三层-第二层-作战适用性判断矩阵;
航空电子系统体系评估结构的第二层指标项分别为:情报侦察、指挥控制、迅捷部署、火力打击、信息攻击、全维防护和综合保障七类贡献。
各贡献率的相对重要性判断矩阵如下:
采用矩阵表示各指标项的判断矩阵为:
步骤92:第三层相对第二层作战适用性的一致性检查;
在实施例中,从判断矩阵中提取的第二层贡献指标与第一层指项的矩阵最大特征值表示为λmax=7.182。一致性指标CIsecond=0.03,随机一致性指标RIsecond=1.36,一致性比率CRsecond=0.022。
步骤93:计算第三层相对第二层作战适用性的权重系数;
步骤94:计算体系贡献率;
航空电子系统在作战攻击下对作战体系的总贡献值如下:
ctritotal=0.106×0.245+0.038×0.249+0.030×0.223+0.350×0.489+0.055×0.161+0.387×0.660+0.033×0.083=0.480。
底层各指标项值为1.000时,航空电子系统在作战攻击下对作战系统的理想贡献值为ctri*total=1.000。
则该航空电子系统在作战攻击下的体系贡献率为η=(0.480÷1.000)×100%=48%。
步骤十:TOPSIS权重演化;
在本发明中,逼近于理想值的排序方法(TOPSIS法)参考《数学建模及其应用》第267-269页,作者:储昌本,沈长春,2015年10月第1版。
步骤101:确定最优矩阵、最劣矩阵;
以第二层各贡献率为例,进行权重系数动态演化。对其进行3轮评价,权重系数的时序立体数据如表4所示:
表4航空电子系统的贡献率3轮评估结果
贡献率 | 第1轮评价 | 第2论评价 | 第3轮评价 |
情报侦查贡献率 | 0.106 | 0.206 | 0.156 |
指挥控制贡献率 | 0.038 | 0.138 | 0.138 |
迅捷部署贡献率 | 0.030 | 0.130 | 0.180 |
火力打击贡献率 | 0.350 | 0.150 | 0.100 |
信息攻击贡献率 | 0.055 | 0.055 | 0.105 |
全维防护贡献率 | 0.387 | 0.188 | 0.217 |
综合保障贡献率 | 0.033 | 0.133 | 0.103 |
体系贡献率 | 0.480 | 0.510 | 0.323 |
步骤102:计算相对贴近度;
步骤103:计算时间权向量;
对3轮评价的相对贴近度进行归一化处理得到时间权向量Wopt=[0.414 0.2970.289]T。
步骤104:计算综合体系贡献率;
采用TOPSIS方法获得3轮评价的时间权向量Wopt=[0.414 0.297 0.289]T,结合各轮次的体系贡献率评估结果E=(0.480,0.510,0.323),可以获得权重演化后的综合体系贡献率评估结果η=0.443。
Claims (2)
1.一种航空电子系统体系贡献率评估系统,即ASCRE系统,其特征在于:ASCRE系统由指标项提取模块(20)、第一层(顶层)指标项模块(21)、第二层指标项模块(22)、第三层指标项模块(23)、第四层(底层)指标项模块(24)、指标项权重系数计算模块(50)、权重动态演化模块(60)和体系贡献率评估结果输出模块(70)组成;其中第三层指标项模块(23)由第三层效能指标项模块(30)、第三层适用性指标项模块(31)组成;第四层(底层)指标项模块(24)由第四层效能项指标模块(40)、第四层适用性指标模块(41)组成;
指标项提取模块(20)第一方面从航空电子系统(10)中提取各个指标项内容;第二方面构建ASCRE架构;第三方面构建ASCRE结构层数;第四方面将ASCRE架构中的顶层节点信息MA20→21输出给第一层(顶层)指标项模块(21);第五方面将ASCRE架构中的第二层节点信息MB20→22输出给第二层指标项模块(22);第六方面将ASCRE架构中的第三层节点信息MC20→23输出给第三层指标项模块(23);第七方面将将ASCRE架构中的第四层(底层)节点信息MD20→24输出给第四层(底层)指标项模块(24);
第一层指标项模块(21)第一方面接收所述的MA20→21;
第二方面从所述MA20→21中提取出第一层指标项,记为Node首;
sec1表示第一个第二层指标项;
sec2表示第二个第二层指标项;
secr表示第r个第二层指标项;
第二层指标项模块(22)第一方面接收所述的MB20→22;
第二方面从所述MB20→22中提取出第二层指标项集合SEC={sec1,sec2,…,secr};
eff1 ctri表示第一个被选取的第二层效能指标项;
eff1 th表示第一个第三层效能指标项;
第三层指标项模块(23)第一方面接收所述的MC20→23;
eff1 noquan表示第一个底层效能不可量化型指标项;
eff1 quan表示第一个底层效能可量化型指标项;
第四层指标项模块(24)第一方面接收所述的MD20→24;
第五方面将FOUR=[EFFFOURTH,APPFOURTH]输出给权重系数计算模块(50);
第二方面对所述FOUR=[EFFFOURTH,APPFOURTH]中的各个指标项进行数值化赋值;
第三方面采用层次分析法计算第二层指标项相对第一层指标项的权重系数wsecond;
权重动态演化模块(60)第一方面设置轮次数ξ;一般设置ξ=3;
第三方面采用TOPSIS方法对不同轮次的权重系数进行动态演化,得到综合体系贡献率η总;
第四方面将综合体系贡献率η总输出给体系贡献率评估结果输出模块(70);
在本发明中,体系贡献率评估结果输出模块(70)为一计算机显示器,用于实时演示出经本发明ASCRE系统得到的航空电子系统的体系贡献率。
2.构建根据权利要求1所述的航空电子系统体系贡献率评估系统的方法,其特征在于包括有下列步骤:
步骤一:设立第一层指标项;
将航空电子系统体系贡献率作为ASCRE架构的第一层指标项Node首;
步骤二:设立第二层指标项;
将航空电子系统中按照作战体系贡献分类的多个指标项作为ASCRE架构的第二层指标项集合SEC={sec1,sec2,…,secr};
步骤三:设立第三层指标项;
所述指标项分为效能指标项EFF类型和适用性指标项APP类型;
步骤四:设立底层指标项;
所述FOUR中的底层指标项是ASCRE架构的评估要素;
任意一个底层指标项分为效能指标项EFF类型和适用性指标项APP类型;
步骤五:对底层指标项进行数值化赋值;
底层中的效能指标项、适用性指标项组成的可量化型指标项集,记为
底层中的效能指标项、适用性指标项组成的不可量化型指标项集,记为
步骤51:对不可量化型指标项赋值;
步骤52:对可量化型指标项赋值;
步骤六:采用层次分析法计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数;
步骤61:采用重要性标度构建底层-第三层-作战效能判断矩阵;
步骤62:底层相对第三层作战效能的一致性检查;
步骤63:计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数;
步骤64:计算第三层作战效能值;
步骤七:采用层次分析法计算底层相对第三层作战适用性指标项的权重系数;
步骤71:采用重要性标度构建底层-第三层-作战适用性判断矩阵;
步骤72:底层相对第三层作战适用性的一致性检查;
步骤73:计算底层相对第三层作战适用性指标项的权重系数;
步骤74:计算第三层作战适用性值;
步骤八:采用层次分析法计算第三层相对第二层作战效能指标项的权重系数;
步骤81:采用重要性标度构建第三层-第二层-作战效能判断矩阵;
步骤82:第三层相对第二层作战效能的一致性检查;
步骤83:计算第三层相对第二层作战效能指标项的权重系数;
步骤84:计算第二层作战效能贡献值;
步骤九:采用层次分析法计算第二层相对第一层的作战适用性指标项的权重系数;
步骤91:采用重要性标度构建第三层-第二层-作战适用性判断矩阵;
采用重要性标度对第二层各贡献率指标项构建判断矩阵,记为martixsecond,且记为martixsecond=(yzx)E×E,其中yzx表示标识号为z、x的指标项之间的关系,E为指标项的个数;
步骤92:第三层相对第二层作战适用性的一致性检查;
当CRsecond<0.1时,认为该判断矩阵martixsecond是可接受的,否则对判断矩阵martixsecond进行修改;
步骤93:计算第三层相对第二层作战适用性的权重系数;
计算判断矩阵martixsecond的最大特征值λmax及对应的特征向量usecond=(u1,u2,…,uE)T;
步骤94:计算体系贡献率;
航空电子系统对作战体系的期望贡献率值记为ctri*total;
步骤十:TOPSIS法的权重演化
步骤101:确定最优矩阵、最劣矩阵;
步骤102:计算相对贴近度;
步骤103:计算时间权向量;
步骤104:计算综合体系贡献率;
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