CN113220556A - 航空电子系统体系贡献率评估系统 - Google Patents

航空电子系统体系贡献率评估系统 Download PDF

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CN113220556A
CN113220556A CN202110595825.2A CN202110595825A CN113220556A CN 113220556 A CN113220556 A CN 113220556A CN 202110595825 A CN202110595825 A CN 202110595825A CN 113220556 A CN113220556 A CN 113220556A
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何锋
张馨月
周璇
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Beihang University
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Beihang University
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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

航空电子系统体系贡献率评估系统
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；
第三方面从所述MA20→21中提取出属于第一层的子节点集
Figure BDA0003091054570000021
所述
Figure BDA0003091054570000022
是指从第二层指标项集合SEC＝{sec1,sec2,…,secr}中选出的各个指标项；
第四方面将所述的
Figure BDA0003091054570000023
输出给权重系数计算模块(50)；
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}；
第三方面从所述MB20→22中提取出属于第二层的效能项子节点集
Figure BDA0003091054570000024
所述
Figure BDA0003091054570000025
是指从效能－第三层指标项集合
Figure BDA0003091054570000026
中选出的各个指标项。
第四方面从所述MB20→22中提取出属于第二层的适用性项子节点集
Figure BDA0003091054570000027
所述
Figure BDA0003091054570000028
是指从适用性－第三层指标项集合
Figure BDA0003091054570000029
中选出的各个指标项。
第五方面将
Figure BDA00030910545700000210
和
Figure BDA00030910545700000211
输出给权重系数计算模块(50)；
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；
第二方面从所述MC20→23中提取出第三层指标项集合
Figure BDA00030910545700000212
第三方面由第三层效能指标项模块(30)从所述TH＝[EFFTH,APPTH]中选出效能指标项
Figure BDA00030910545700000213
第四方面由第三层适用性指标项模块(31)从所述TH＝[EFFTH,APPTH]中选出适用性指标项
Figure BDA00030910545700000214
第五方面从所述MC20→23中提取出属于第三层的效能指标项子节点集
Figure BDA00030910545700000215
所述
Figure BDA00030910545700000216
是指从效能－底层指标项集合
Figure BDA00030910545700000217
中选出的各个指标项。
第六方面从所述MC20→23中提取出属于第三层的适用性指标项子节点集
Figure BDA00030910545700000218
所述
Figure BDA00030910545700000219
是指从适用性－底层指标项集合
Figure BDA0003091054570000031
中选出的各个指标项。
第七方面将
Figure BDA0003091054570000032
和
Figure BDA0003091054570000033
输出给权重系数计算模块(50)；
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；
第二方面从所述MD20→24中提取出底层指标项
Figure BDA0003091054570000034
第三方面由第四层效能指标项模块(40)从所述FOUR＝[EFFFOURTH,APPFOURTH]中选出效能－底层指标项集合
Figure BDA0003091054570000035
第四方面由第四层适用性指标项模块(41)从所述FOUR＝[EFFFOURTH,APPFOURTH]中选出适用性－底层指标项集合
Figure BDA0003091054570000036
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)
权重系数计算模块(50)第一方面接收
Figure BDA0003091054570000037
Figure BDA0003091054570000038
和FOUR＝[EFFFOURTH,APPFOURTH]；
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；
第四方面采用层次分析法计算第三层指标项相对第二层指标项的权重系数
Figure BDA0003091054570000039
第五方面采用层次分析法计算第四层效能指标项相对第三层效能指标项的权重系数
Figure BDA00030910545700000310
第六方面采用层次分析法计算第四层适用性指标项相对第三层适用性指标项的权重系数
Figure BDA00030910545700000311
第七方面将权重系数集合
Figure BDA00030910545700000312
输出给权重动态演化模块(60)。
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；
第二方面依据轮次数ξ对权重系数集合
Figure BDA00030910545700000313
中的各个权重系数进行各轮次处理，分别得到不同轮次的权重系数；
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；
将航空电子系统中按照作战效能方面和作战适用性方面划分的各个指标项作为ASCRE架构的第三层指标项集合
Figure BDA0003091054570000041
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；
在航空电子系统中，对隶属于作战效能方面的各个指标项和作战适用性方面的各个指标项作为ASCRE架构的底层指标项集合
Figure BDA0003091054570000042
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；
所述效能指标项EFF中存在有不可量化型指标项noquan和可量化型指标项quan；则有效能－底层指标项集合为
Figure BDA0003091054570000043
所述适用性指标项APP中存在有不可量化型指标项noquan和可量化型指标项quan；则有适用性－底层指标项集合为
Figure BDA0003091054570000044
步骤五：对底层指标项进行数值化赋值；
从
Figure BDA0003091054570000045
和
Figure BDA0003091054570000046
中分别提出不可量化型指标项noquan和可量化型指标项quan；
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
Figure BDA0003091054570000051
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
Figure BDA0003091054570000052
步骤51：对不可量化型指标项赋值；
采用模糊综合评价法对不可量化型指标项集
Figure BDA0003091054570000053
进行数值化赋值，得到指标项效用值；
步骤52：对可量化型指标项赋值；
采用效用函数法对可量化型指标项集
Figure BDA0003091054570000054
进行数值化赋值，得到指标项效用值；
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；
采用重要性标度对作战效能底层指标项构建判断矩阵，记为
Figure BDA0003091054570000055
且记为
Figure BDA0003091054570000056
其中axy表示标识号为x、y的指标项之间的关系，A为指标项的个数。
步骤62：底层相对第三层作战效能的一致性检查；
从判断矩阵
Figure BDA0003091054570000057
中提取最大特征值
Figure BDA0003091054570000058
由此有一致性指标
Figure BDA0003091054570000059
计算一致性比率
Figure BDA00030910545700000510
其中RI为随机一致性指标。
当
Figure BDA00030910545700000511
时，认为该判断矩阵
Figure BDA00030910545700000512
是可接受的，否则对判断矩阵
Figure BDA00030910545700000513
进行修改。
步骤63：计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数；
计算判断矩阵
Figure BDA00030910545700000514
的最大特征值
Figure BDA00030910545700000515
及对应的特征向量
Figure BDA00030910545700000516
将特征向量
Figure BDA00030910545700000517
进行归一化获得权重系数向量
Figure BDA00030910545700000518
其中
Figure BDA00030910545700000519
Figure BDA00030910545700000520
为第四层作战效能指标对其所属第三层指标的权重。
步骤64：计算第三层作战效能值；
第三层作战效能的子节点集为
Figure BDA00030910545700000521
权重系数向量
Figure BDA00030910545700000522
则第三层作战效能值
Figure BDA00030910545700000523
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；
采用重要性标度对作战适用性底层指标构建判断矩阵，记为
Figure BDA00030910545700000524
且记为
Figure BDA00030910545700000525
其中bcd表示标识号为c、d的指标项之间的关系，D为指标项的个数。
步骤72：底层相对第三层作战适用性的一致性检查；
从判断矩阵
Figure BDA0003091054570000061
中提取最大特征值
Figure BDA0003091054570000062
由此有一致性指标
Figure BDA0003091054570000063
计算一致性比率
Figure BDA0003091054570000064
其中RI为随机一致性指标。
当
Figure BDA0003091054570000065
时，认为判断矩阵
Figure BDA0003091054570000066
是可接受的，否则对判断矩阵
Figure BDA0003091054570000067
进行修改。
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；
计算判断矩阵
Figure BDA0003091054570000068
的最大特征值
Figure BDA0003091054570000069
及对应的特征向量
Figure BDA00030910545700000610
将特征向量
Figure BDA00030910545700000611
进行归一化获得权重系数向量
Figure BDA00030910545700000612
其中
Figure BDA00030910545700000613
Figure BDA00030910545700000614
为D个第四层作战适用性指标对其所属第三层指标的权重。
步骤74：计算第三层作战适用性值；
第三层作战适用性的子节点集为
Figure BDA00030910545700000615
权重系数向量
Figure BDA00030910545700000616
则第三层作战适用性值为
Figure BDA00030910545700000617
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；
采用重要性标度对第三层作战效能指标与其所属第二层各贡献指标项构建判断矩阵，记为
Figure BDA00030910545700000618
且记为
Figure BDA00030910545700000619
其中cde表示标识号为d、e的指标项之间的关系，B为指标项的个数。
步骤82：第三层相对第二层作战效能的一致性检查；
从判断矩阵
Figure BDA00030910545700000620
中提取最大特征值
Figure BDA00030910545700000621
由此有一致性指标
Figure BDA00030910545700000622
计算一致性比率
Figure BDA00030910545700000623
其中RI为随机一致性指标。
当
Figure BDA00030910545700000624
时，认为判断矩阵
Figure BDA00030910545700000625
是可接受的，否则对判断矩阵
Figure BDA00030910545700000626
进行修改。
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；
计算判断矩阵
Figure BDA00030910545700000627
的最大特征值
Figure BDA00030910545700000628
及对应的特征向量
Figure BDA00030910545700000629
将特征向量
Figure BDA00030910545700000630
进行归一化获得权重系数向量
Figure BDA00030910545700000631
其中
Figure BDA00030910545700000632
Figure BDA00030910545700000633
为B个第三层作战效能指标项对其所属第二层指标项的权重系数。
步骤84：计算第二层作战效能贡献值；
第二层各贡献的效能项子节点集
Figure BDA00030910545700000634
第二层各贡献的适用性项子节点集
Figure BDA00030910545700000635
第三层作战效能项对第二层所属贡献的权重系数向量
Figure BDA00030910545700000636
计算得第二层贡献值
Figure BDA00030910545700000637
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；
从判断矩阵martixsecond中提取最大特征值λmax，由此有一致性指标
Figure BDA0003091054570000071
计算一致性比率
Figure BDA0003091054570000072
其中RI为随机一致性指标。
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。
将特征向量usecond进行归一化获得权重系数向量wsecond＝(w1,w2,…,wE)T，其中
Figure BDA0003091054570000073
wsecond为E个第二层贡献指标项对第一层指标项的权重。
步骤94：计算体系贡献率；
第一层的子节点集
Figure BDA0003091054570000074
第二层各贡献率值对第一层的权重系数向量wsecond，则航空电子系统对作战体系的贡献率值
Figure BDA0003091054570000075
航空电子系统对作战体系的期望贡献率值记为ctri*total。
则待评估航空电子系统的体系贡献率为
Figure BDA0003091054570000076
步骤十：TOPSIS法的权重演化
步骤101：确定最优矩阵、最劣矩阵；
对航空电子系统的体系贡献率评估进行不同轮次的评估，得其最优矩阵M+和最劣矩阵M-；所述的
Figure BDA0003091054570000077
所述的
Figure BDA0003091054570000078
i和j表示不同的体系贡献率；
Figure BDA0003091054570000079
是时序立体数据表中第i个体系贡献率的最大权重系数；
Figure BDA00030910545700000710
是时序立体数据表中第i个体系贡献率的最小权重系数；
Figure BDA00030910545700000711
是第k轮评价中第i个体系贡献率的权重系数，T为评价的轮次。
步骤102：计算相对贴近度；
第k轮评价矩阵与最优矩阵M+的距离，记为
Figure BDA00030910545700000712
第k轮评价矩阵与最劣矩阵M-的距离，记为
Figure BDA00030910545700000713
所述的
Figure BDA00030910545700000714
所述的
Figure BDA00030910545700000715
Mk为第k轮评价矩阵，
Figure BDA00030910545700000716
和
Figure BDA00030910545700000717
分别为Mk与最优矩阵M+和最劣矩阵M-的距离。
则第k轮评价矩阵与最优矩阵M+的相对贴近度，记为ck，且
Figure BDA00030910545700000718
步骤103：计算时间权向量；
对不同轮次的相对贴近度ck进行归一化处理，得到时间权向量W＝(ω1,，ωk，...，ωT)T，其中
Figure BDA00030910545700000719
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
Figure BDA00030910545700000720
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。
在本发明中，归属于第一层指标项CH的子节点集，记为第一层的子节点集
Figure BDA0003091054570000081
且
Figure BDA0003091054570000082
第三层指标项集合TH中的效能指标项EFF的总数目为s，采用集合形式表示效能－第三层指标项集合为
Figure BDA0003091054570000083
其中：
eff1 th表示第一个第三层效能指标项；
Figure BDA0003091054570000084
表示第二个第三层效能指标项；
Figure BDA0003091054570000085
表示第s个第三层效能指标项。
第三层指标项集合TH中的适用性指标项APP的总数目为h，采用集合形式表示适用性－第三层指标项集合为
Figure BDA0003091054570000086
其中：
Figure BDA0003091054570000091
表示第一个第三层适用性指标项；
Figure BDA0003091054570000092
表示第二个第三层适用性指标项；
Figure BDA0003091054570000093
表示第h个第三层适用性指标项。
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
Figure BDA0003091054570000094
且
Figure BDA0003091054570000095
所述
Figure BDA0003091054570000096
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
Figure BDA0003091054570000097
且
Figure BDA0003091054570000098
所述
Figure BDA0003091054570000099
下角标y为第二层的适用性项子节点的个数。
底层指标项集合FOUR中的效能指标项EFF包含有可量化型指标quan和不可量化型指标noquan，采用集合形式表示效能－底层指标项集合为
Figure BDA00030910545700000910
其中：
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；
Figure BDA00030910545700000911
表示第二个底层效能不可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000912
表示第二个底层效能可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000913
表示第d个底层效能不可量化型指标项；
effe quan表示第e个底层效能可量化型指标项。
底层指标项集合FOUR中的适用性指标项APP包含有可量化型指标quan和不可量化型指标noquan，采用集合形式表示适用性－底层指标项集合为
Figure BDA00030910545700000914
其中：
Figure BDA00030910545700000915
表示第一个底层适用性不可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000916
表示第一个底层适用性可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000917
表示第二个底层适用性不可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000918
表示第二个底层适用性可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000919
表示第d个底层适用性不可量化型指标项；
Figure BDA00030910545700000920
表示第e个底层适用性可量化型指标项。
在本发明中，归属于底层指标项集合FOUR的效能指标项的子节点集，记为第三层的效能指标项子节点集
Figure BDA00030910545700000921
且
Figure BDA00030910545700000922
归属于底层指标项集合FOUR的适用性指标项的子节点集，记为第三层的适用性指标项子节点集
Figure BDA00030910545700000923
且
Figure BDA00030910545700000924
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
Figure BDA0003091054570000101
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
Figure BDA0003091054570000102
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。
在本发明中，从可量化型指标集
Figure BDA0003091054570000103
中选取出最大值和最小值分别为
Figure BDA0003091054570000104
和
Figure BDA0003091054570000105
预估值为d底层。参见图4所示，在
Figure BDA0003091054570000106
与
Figure BDA0003091054570000107
之间设置了区间值，即靠近
Figure BDA0003091054570000108
的为下区值
Figure BDA0003091054570000109
靠近
Figure BDA00030910545700001010
的为上区值
Figure BDA00030910545700001011
如果所述QUAN中的任意一个指标项为趋大优型，则底层－效用函数值记为
Figure BDA00030910545700001012
记为效用关系Ⅰ。
如果所述QUAN中的任意一个指标项为趋小优型，则底层－效用函数值记为
Figure BDA00030910545700001013
记为效用关系Ⅱ。
如果所述QUAN中的任意一个指标项为区间优型，区间取值记为
Figure BDA00030910545700001014
且
Figure BDA00030910545700001015
若
Figure BDA00030910545700001016
则底层－效用函数值记为
Figure BDA00030910545700001017
记为效用关系Ⅲ。
如果所述QUAN中的任意一个指标项为区间优型，区间取值记为
Figure BDA00030910545700001018
且
Figure BDA00030910545700001019
若
Figure BDA00030910545700001020
则底层－效用函数值记为
Figure BDA00030910545700001021
记为效用关系Ⅳ。
如果所述QUAN中的任意一个指标项为区间优型，区间取值记为
Figure BDA00030910545700001022
且
Figure BDA00030910545700001023
若
Figure BDA00030910545700001024
则底层－效用函数值记为
Figure BDA00030910545700001025
记为效用关系Ⅴ。
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，对不可量化型指标项集
Figure BDA0003091054570000111
中的各个指标项采用FCE法进行定性预估。
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
Figure BDA0003091054570000112
若设定优秀V1的分值为
Figure BDA0003091054570000113
良好V2的分值为
Figure BDA0003091054570000114
中等V3的分值为
Figure BDA0003091054570000115
较差V4的分值为
Figure BDA0003091054570000116
很差V5的分值为
Figure BDA0003091054570000117
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
Figure BDA0003091054570000118
则隶属度为
Figure BDA0003091054570000119
等级V1的隶属度为
Figure BDA00030910545700001110
等级V2的隶属度为
Figure BDA00030910545700001111
等级V3的隶属度为
Figure BDA00030910545700001112
等级V4的隶属度为
Figure BDA00030910545700001113
等级V5的隶属度为
Figure BDA00030910545700001114
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
Figure BDA00030910545700001115
对于不可量化型指标项集
Figure BDA00030910545700001116
中的任意一个指标项通过
Figure BDA00030910545700001117
获得该不可量化型指标项的指标效用值。
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
识别能力与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000131
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
控制能力与其子指标项的判断矩阵为：
Figure BDA0003091054570000132
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
探测能力与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000133
Figure BDA0003091054570000134
支援能力与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000135
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
攻击能力与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000141
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：
识别能力与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000142
控制能力与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000143
探测能力与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000144
支援能力与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000145
攻击能力与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000146
识别能力与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA0003091054570000147
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000148
一致性比率
Figure BDA0003091054570000149
控制能力与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001410
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001411
一致性比率
Figure BDA00030910545700001412
探测能力与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001413
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001414
一致性比率
Figure BDA00030910545700001415
支援能力与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001416
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001417
一致性比率
Figure BDA00030910545700001418
攻击能力与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001419
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001420
一致性比率
Figure BDA00030910545700001421
步骤63：计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数；
识别能力与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700001422
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001423
控制能力与其子能力的判断矩阵一致性比率
Figure BDA00030910545700001424
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001425
探测能力与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700001426
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001427
支援能力与其子能力的判断矩阵一致性比率
Figure BDA00030910545700001428
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001429
攻击能力与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA0003091054570000151
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA0003091054570000152
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。
Figure BDA0003091054570000153
Figure BDA0003091054570000154
Figure BDA0003091054570000155
Figure BDA0003091054570000156
Figure BDA0003091054570000157
Figure BDA0003091054570000158
Figure BDA0003091054570000159
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
可靠性与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA00030910545700001510
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
运输性与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA00030910545700001511
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
维修性与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA00030910545700001512
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
安全性与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000161
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
供应与保障设备与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000162
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：
Figure BDA0003091054570000163
火力对抗环境适用性与其子指标项的判断矩阵：
Figure BDA0003091054570000164
火力对抗环境适用性与其子指标项的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000165
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：
可靠性与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000166
运输性与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000167
维修性与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000168
安全性与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000169
供应与保障设备与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA00030910545700001610
战场自然环境适用性与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA00030910545700001611
火力对抗环境适用性与其子指标项的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA00030910545700001612
可靠性与其子指标项的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001613
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001614
一致性比率
Figure BDA00030910545700001615
运输性与其子指标项的一致性指标
Figure BDA0003091054570000171
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000172
一致性比率
Figure BDA0003091054570000173
维修性与其子指标项的一致性指标
Figure BDA0003091054570000174
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000175
一致性比率
Figure BDA0003091054570000176
安全性与其子指标项的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA0003091054570000177
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000178
一致性比率
Figure BDA0003091054570000179
供应与保障设备与其子指标项的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001710
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001711
一致性比率
Figure BDA00030910545700001712
战场自然环境适用性与其子指标项的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001713
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001714
一致性比率
Figure BDA00030910545700001715
火力对抗环境适用性与其子指标项的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001716
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001717
一致性比率
Figure BDA00030910545700001718
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；
可靠性与其子指标项的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700001719
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001720
运输性与其子指标项的判断矩阵一致性比率
Figure BDA00030910545700001721
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001722
维修性与其子指标项的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700001723
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001724
安全性与其子指标项的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700001725
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001726
供应与保障设备与其子指标项的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700001727
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001728
战场自然环境适用性与其子指标项的判断矩阵一致性比率
Figure BDA00030910545700001729
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700001730
火力对抗环境适用性与其子指标项的的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA0003091054570000181
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA0003091054570000182
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：
Figure BDA0003091054570000183
Figure BDA0003091054570000184
Figure BDA0003091054570000185
Figure BDA0003091054570000186
Figure BDA0003091054570000187
Figure BDA0003091054570000188
Figure BDA0003091054570000189
Figure BDA00030910545700001810
Figure BDA00030910545700001811
Figure BDA00030910545700001812
Figure BDA00030910545700001813
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
情报侦察贡献与其子能力的判断矩阵表示为
Figure BDA00030910545700001814
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
指挥控制贡献与其子能力的判断矩阵表示为：
Figure BDA00030910545700001815
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
迅捷部署贡献与其子能力的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000191
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
火力打击贡献与其子能力的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000192
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
信息攻击贡献与其子能力的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000193
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
全维防护贡献率与其子能力的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000194
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
综合保障贡献率与其子能力的判断矩阵表示为：
Figure BDA0003091054570000195
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：
情报侦察贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000196
指挥控制贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000197
迅捷部署贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000198
火力打击贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA0003091054570000199
信息攻击贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA00030910545700001910
全维防护贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA00030910545700001911
综合保障贡献率与其子能力的判断矩阵的最大特征值表示为
Figure BDA00030910545700001912
情报侦察贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700001913
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700001914
一致性比率
Figure BDA00030910545700001915
指挥控制贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA0003091054570000201
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000202
一致性比率
Figure BDA0003091054570000203
迅捷部署贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA0003091054570000204
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000205
一致性比率
Figure BDA0003091054570000206
火力攻击贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA0003091054570000207
随机一致性指标
Figure BDA0003091054570000208
一致性比率
Figure BDA0003091054570000209
信息攻击贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700002010
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700002011
一致性比率
Figure BDA00030910545700002012
全维防护贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700002013
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700002014
一致性比率
Figure BDA00030910545700002015
综合保障贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性指标
Figure BDA00030910545700002016
随机一致性指标
Figure BDA00030910545700002017
一致性比率
Figure BDA00030910545700002018
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；
情报侦察贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700002019
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002020
指挥控制贡献率与其子能力的判断矩阵一致性比率
Figure BDA00030910545700002021
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002022
迅捷部署贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700002023
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002024
火力攻击贡献率与其子能力的判断矩阵一致性比率
Figure BDA00030910545700002025
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002026
信息攻击贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700002027
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002028
全维防护贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700002029
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002030
综合保障贡献率与其子能力的判断矩阵的一致性比率
Figure BDA00030910545700002031
小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA00030910545700002032
步骤84：计算第二层贡献值；
各贡献值的计算结果如下：
Figure BDA00030910545700002033
Figure BDA0003091054570000211
Figure BDA0003091054570000212
Figure BDA0003091054570000213
Figure BDA0003091054570000214
Figure BDA0003091054570000215
Figure BDA0003091054570000216
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：
Figure BDA0003091054570000217
采用矩阵表示各指标项的判断矩阵为：
Figure BDA0003091054570000218
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；
第二层贡献指标与其所属第一层指标的判断矩阵的一致性比率CRsecond＝0.022，小于0.1。将最大特征值对应的特征向量归一化得权重体系，
Figure BDA0003091054570000219
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
由表4得，最优矩阵为
Figure BDA0003091054570000221
最劣矩阵为
Figure BDA0003091054570000222
步骤102：计算相对贴近度；
第1轮评价的
Figure BDA0003091054570000223
相对贴近度c1＝0.577。
第2轮评价的
Figure BDA0003091054570000224
相对贴近度c2＝0.414。
第3轮评价的
Figure BDA0003091054570000225
相对贴近度c3＝0.403。
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；
第三方面从所述MA20→21中提取出属于第一层的子节点集
Figure FDA0003091054560000011
所述
Figure FDA0003091054560000012
是指从第二层指标项集合SEC＝{sec1,sec2,…,secr}中选出的各个指标项；
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；
第四方面将所述的
Figure FDA0003091054560000013
输出给权重系数计算模块(50)；
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}；
第三方面从所述MB20→22中提取出属于第二层的效能项子节点集
Figure FDA0003091054560000014
所述
Figure FDA0003091054560000015
是指从效能－第三层指标项集合
Figure FDA0003091054560000016
中选出的各个指标项；
eff1 ctri表示第一个被选取的第二层效能指标项；
Figure FDA0003091054560000017
表示第二个被选取的第二层效能指标项；
Figure FDA0003091054560000018
表示第B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；
Figure FDA0003091054560000019
表示第二个第三层效能指标项；
Figure FDA00030910545600000110
表示第s个第三层效能指标项；
第四方面从所述MB20→22中提取出属于第二层的适用性项子节点集
Figure FDA00030910545600000111
所述
Figure FDA00030910545600000112
是指从适用性－第三层指标项集合
Figure FDA00030910545600000113
中选出的各个指标项；
Figure FDA00030910545600000114
表示第一个被选取的第二层适用性指标项；
Figure FDA00030910545600000115
表示第二个被选取的第二层适用性指标项；
Figure FDA0003091054560000021
表示第y个被选取的第二层适用性指标项；
Figure FDA0003091054560000022
表示第一个第三层适用性指标项；
Figure FDA0003091054560000023
表示第二个第三层适用性指标项；
Figure FDA0003091054560000024
表示第h个第三层适用性指标项；
第五方面将
Figure FDA0003091054560000025
和
Figure FDA0003091054560000026
输出给权重系数计算模块(50)；
第三层指标项模块(23)第一方面接收所述的MC20→23；
第二方面从所述MC20→23中提取出第三层指标项集合
Figure FDA0003091054560000027
第三方面由第三层效能指标项模块(30)从所述TH＝[EFFTH,APPTH]中选出效能指标项
Figure FDA0003091054560000028
第四方面由第三层适用性指标项模块(31)从所述TH＝[EFFTH,APPTH]中选出适用性指标项
Figure FDA0003091054560000029
第五方面从所述MC20→23中提取出属于第三层的效能指标项子节点集
Figure FDA00030910545600000210
所述
Figure FDA00030910545600000211
是指从效能－底层指标项集合
Figure FDA00030910545600000212
中选出的各个指标项；
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；
Figure FDA00030910545600000213
表示第二个底层效能不可量化型指标项；
Figure FDA00030910545600000214
表示第二个底层效能可量化型指标项；
Figure FDA00030910545600000215
表示第d个底层效能不可量化型指标项；
Figure FDA00030910545600000216
表示第e个底层效能可量化型指标项；
第六方面从所述MC20→23中提取出属于第三层的适用性指标项子节点集
Figure FDA00030910545600000217
所述
Figure FDA00030910545600000218
是指从适用性－底层指标项集合
Figure FDA00030910545600000219
中选出的各个指标项；
Figure FDA00030910545600000220
表示第一个底层适用性不可量化型指标项；
Figure FDA00030910545600000221
表示第一个底层适用性可量化型指标项；
Figure FDA00030910545600000222
表示第二个底层适用性不可量化型指标项；
Figure FDA0003091054560000031
表示第二个底层适用性可量化型指标项；
Figure FDA0003091054560000032
表示第d个底层适用性不可量化型指标项；
Figure FDA0003091054560000033
表示第e个底层适用性可量化型指标项；
第七方面将
Figure FDA0003091054560000034
和
Figure FDA0003091054560000035
输出给权重系数计算模块(50)；
第四层指标项模块(24)第一方面接收所述的MD20→24；
第二方面从所述MD20→24中提取出底层指标项
Figure FDA0003091054560000036
第三方面由第四层效能指标项模块(40)从所述FOUR＝[EFFFOURTH,APPFOURTH]中选出效能－底层指标项集合
Figure FDA0003091054560000037
第四方面由第四层适用性指标项模块(41)从所述FOUR＝[EFFFOURTH,APPFOURTH]中选出适用性－底层指标项集合
Figure FDA0003091054560000038
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)第一方面接收
Figure FDA0003091054560000039
Figure FDA00030910545600000310
和FOUR＝[EFFFOURTH,APPFOURTH]；
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；
第四方面采用层次分析法计算第三层指标项相对第二层指标项的权重系数
Figure FDA00030910545600000311
第五方面采用层次分析法计算第四层效能指标项相对第三层效能指标项的权重系数
Figure FDA00030910545600000312
第六方面采用层次分析法计算第四层适用性指标项相对第三层适用性指标项的权重系数
Figure FDA00030910545600000313
第七方面将权重系数集合
Figure FDA00030910545600000314
输出给权重动态演化模块(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；
第二方面依据轮次数ξ对权重系数集合
Figure FDA00030910545600000315
中的各个权重系数进行各轮次处理，分别得到不同轮次的权重系数；
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；
将航空电子系统中按照作战效能方面和作战适用性方面划分的各个指标项作为ASCRE架构的第三层指标项集合
Figure FDA0003091054560000041
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；
在航空电子系统中，对隶属于作战效能方面的各个指标项和作战适用性方面的各个指标项作为ASCRE架构的底层指标项集合
Figure FDA0003091054560000042
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；
所述效能指标项EFF中存在有不可量化型指标项noquan和可量化型指标项quan；则有效能－底层指标项集合为
Figure FDA0003091054560000043
所述适用性指标项APP中存在有不可量化型指标项noquan和可量化型指标项quan；则有适用性－底层指标项集合为
Figure FDA0003091054560000044
步骤五：对底层指标项进行数值化赋值；
从
Figure FDA0003091054560000045
和
Figure FDA0003091054560000051
中分别提出不可量化型指标项noquan和可量化型指标项quan；
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
Figure FDA0003091054560000052
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
Figure FDA0003091054560000053
步骤51：对不可量化型指标项赋值；
采用模糊综合评价法对不可量化型指标项集
Figure FDA0003091054560000054
进行数值化赋值，得到指标项效用值；
步骤52：对可量化型指标项赋值；
采用效用函数法对可量化型指标项集
Figure FDA0003091054560000055
进行数值化赋值，得到指标项效用值；
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；
采用重要性标度对作战效能底层指标项构建判断矩阵，记为
Figure FDA0003091054560000056
且记为
Figure FDA0003091054560000057
其中axy表示标识号为x、y的指标项之间的关系，A为指标项的个数；
步骤62：底层相对第三层作战效能的一致性检查；
从判断矩阵
Figure FDA0003091054560000058
中提取最大特征值
Figure FDA0003091054560000059
由此有一致性指标
Figure FDA00030910545600000510
计算一致性比率
Figure FDA00030910545600000511
其中RI为随机一致性指标；
当
Figure FDA00030910545600000512
时，认为该判断矩阵
Figure FDA00030910545600000513
是可接受的，否则对判断矩阵
Figure FDA00030910545600000514
进行修改；
步骤63：计算底层相对第三层作战效能指标项的权重系数；
计算判断矩阵
Figure FDA00030910545600000515
的最大特征值
Figure FDA00030910545600000516
及对应的特征向量
Figure FDA00030910545600000517
将特征向量
Figure FDA00030910545600000518
进行归一化获得权重系数向量
Figure FDA00030910545600000519
其中
Figure FDA00030910545600000520
Figure FDA00030910545600000521
为第四层作战效能指标对其所属第三层指标的权重；
步骤64：计算第三层作战效能值；
第三层作战效能的子节点集为
Figure FDA00030910545600000522
权重系数向量
Figure FDA00030910545600000523
则第三层作战效能值
Figure FDA00030910545600000524
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；
采用重要性标度对作战适用性底层指标构建判断矩阵，记为
Figure FDA0003091054560000061
且记为
Figure FDA0003091054560000062
其中bcd表示标识号为c、d的指标项之间的关系，D为指标项的个数；
步骤72：底层相对第三层作战适用性的一致性检查；
从判断矩阵
Figure FDA0003091054560000063
中提取最大特征值
Figure FDA0003091054560000064
由此有一致性指标
Figure FDA0003091054560000065
计算一致性比率
Figure FDA0003091054560000066
其中RI为随机一致性指标；
当
Figure FDA0003091054560000067
时，认为判断矩阵
Figure FDA0003091054560000068
是可接受的，否则对判断矩阵
Figure FDA0003091054560000069
进行修改；
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；
计算判断矩阵
Figure FDA00030910545600000610
的最大特征值
Figure FDA00030910545600000611
及对应的特征向量
Figure FDA00030910545600000612
将特征向量
Figure FDA00030910545600000613
进行归一化获得权重系数向量
Figure FDA00030910545600000614
其中
Figure FDA00030910545600000615
Figure FDA00030910545600000616
为D个第四层作战适用性指标对其所属第三层指标的权重；
步骤74：计算第三层作战适用性值；
第三层作战适用性的子节点集为
Figure FDA00030910545600000617
权重系数向量
Figure FDA00030910545600000618
则第三层作战适用性值为
Figure FDA00030910545600000619
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；
采用重要性标度对第三层作战效能指标与其所属第二层各贡献指标项构建判断矩阵，记为
Figure FDA00030910545600000620
且记为
Figure FDA00030910545600000621
其中cde表示标识号为d、e的指标项之间的关系，B为指标项的个数；
步骤82：第三层相对第二层作战效能的一致性检查；
从判断矩阵
Figure FDA00030910545600000622
中提取最大特征值
Figure FDA00030910545600000623
由此有一致性指标
Figure FDA00030910545600000624
计算一致性比率
Figure FDA00030910545600000625
其中RI为随机一致性指标；
当
Figure FDA00030910545600000626
时，认为判断矩阵
Figure FDA00030910545600000627
是可接受的，否则对判断矩阵
Figure FDA00030910545600000628
进行修改；
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；
计算判断矩阵
Figure FDA00030910545600000629
的最大特征值
Figure FDA00030910545600000630
及对应的特征向量
Figure FDA00030910545600000631
将特征向量
Figure FDA00030910545600000632
进行归一化获得权重系数向量
Figure FDA00030910545600000633
其中
Figure FDA00030910545600000634
Figure FDA00030910545600000635
为B个第三层作战效能指标项对其所属第二层指标项的权重系数；
步骤84：计算第二层作战效能贡献值；
第二层各贡献的效能项子节点集
Figure FDA00030910545600000636
第二层各贡献的适用性项子节点集
Figure FDA0003091054560000071
第三层作战效能项对第二层所属贡献的权重系数向量
Figure FDA0003091054560000072
计算得第二层贡献值
Figure FDA0003091054560000073
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；
从判断矩阵martixsecond中提取最大特征值λmax，由此有一致性指标
Figure FDA0003091054560000074
计算一致性比率
Figure FDA0003091054560000075
其中RI为随机一致性指标；
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；
将特征向量usecond进行归一化获得权重系数向量wsecond＝(w1,w2,…,wE)T，其中
Figure FDA0003091054560000076
i＝(1,2,…,E)；wsecond为E个第二层贡献指标项对第一层指标项的权重；
步骤94：计算体系贡献率；
第一层的子节点集
Figure FDA0003091054560000077
第二层各贡献率值对第一层的权重系数向量wsecond，则航空电子系统对作战体系的贡献率值
Figure FDA0003091054560000078
航空电子系统对作战体系的期望贡献率值记为ctri*total；
则待评估航空电子系统的体系贡献率为
Figure FDA0003091054560000079
步骤十：TOPSIS法的权重演化
步骤101：确定最优矩阵、最劣矩阵；
对航空电子系统的体系贡献率评估进行不同轮次的评估，得其最优矩阵M+和最劣矩阵M-；所述的
Figure FDA00030910545600000710
所述的
Figure FDA00030910545600000711
i和j表示不同的体系贡献率；
Figure FDA00030910545600000712
是时序立体数据表中第i个体系贡献率的最大权重系数；
Figure FDA00030910545600000713
是时序立体数据表中第i个体系贡献率的最小权重系数；
Figure FDA00030910545600000714
是第k轮评价中第i个体系贡献率的权重系数，T为评价的轮次；
步骤102：计算相对贴近度；
第k轮评价矩阵与最优矩阵M+的距离，记为
Figure FDA00030910545600000715
第k轮评价矩阵与最劣矩阵M-的距离，记为
Figure FDA00030910545600000716
所述的
Figure FDA00030910545600000717
所述的
Figure FDA00030910545600000718
Mk为第k轮评价矩阵，
Figure FDA00030910545600000719
和
Figure FDA00030910545600000720
分别为Mk与最优矩阵M+和最劣矩阵M-的距离；
则第k轮评价矩阵与最优矩阵M+的相对贴近度，记为ck，且
Figure FDA00030910545600000721
步骤103：计算时间权向量；
对不同轮次的相对贴近度ck进行归一化处理，得到时间权向量W＝(ω1，...，ωk，...，ωT)T，其中
Figure FDA0003091054560000081
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
Figure FDA0003091054560000082
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Application publication date: 20210806

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