基于灰色局勢決策的導彈自動測試系統性能評估

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基于灰色局勢決策的導彈自動測試系統性能評估

吳杰，吳福初，辛旭光

（海軍航空工程學院指揮系，山東煙臺264001）

摘要：針對導彈自動測試系統性能評估中部分數據難以量化、具有灰色性的特點，提出利用灰色局勢決策方法對測試系統的性能進行評估。首先綜合技術性能指標和經濟性指標構建測試系統性能決策目標體系，然后根據目標數據的特點對數據進行分類效果測度處理，最后對效果測度進行綜合，由綜合效果測度值的大小得出最佳對策。運用該方法對同類型的3種導彈自動測試系統的性能進行評估排序，表明該方法簡單易行，具有一定的應用價值。

關鍵詞：灰色局勢決策；導彈自動測試系統；效果測度；性能評估

收到修改稿日期：2012-08-16

0　引　言

導彈自動測試系統屬高新技術裝備，當前對其性能評估的研究較少，導彈自動測試系統的研制、生產、開發中各自為政，造成了型號種類繁雜，測試程序和系統構件互不兼容，使用維護費用成本高。對同類型測試系統的性能進行科學評價并選擇綜合性能最佳的測試系統很有必要。由于評估時測試系統的部分性能數據不完全、不具體，含有未知的灰色成分，所以引入灰色局勢決策方法[1]，可對測試系統的性能進行有效評估。

1　灰色局勢決策模型

灰色局勢的原理是將各方案的各項指標轉化成一定范圍內無綱的效果測度，再將同一方案中各指標的效果測度綜合成一個效果測度，由綜合效果測度的大小來評價方案優劣[2]。

1.1基本概念

灰色局勢決策是事件、對策及效果3者的總稱。假設事件為a（ii=1，2，…，m），對策為b（jj=1，2，…，n），其二元組合稱為局勢，記為Sij=（ai，b）j，表示用第j個對策bj去處理第i個事件ai。所有事件與對策的全體稱為局勢集，記為S={Sij/i=1，2，…，m；j= 1，2，…，n）}。用某一對策bj處理某一事件ai，相對于目標k產生的效果值記為ukij，即局勢Sij相對于目標k（k=1，2，…，l）產生的效果樣本。若l＞1，即目標多于一個，屬于多目標決策。

1.2效果測度選定

不同局勢相對各目標的效果樣本具有不同的量綱，需將其統一量綱后再加以比較。效果測度就是對各個局勢所產生的效果樣本統一量綱后的量度，經過轉換之后，各個效果測度均為正極性，即越大越好[3]。常用效果測度有以下3類：

（1）上限效果測度。適用于“越大越好”類目標，表達式為

（2）下限效果測度。適用于“越小越好”類目標，表達式為

（3）適中效果測度。適用于“不能太大太多也不能太小太少”類目標，表達式為

式中：u0——效果樣本uij中指定的適中值。

1.3決策模型

多目標灰色局勢決策模型可用矩陣來描述。事件ai與對策bj組成局勢Sij=（ai，bj）。若局勢的效果有多個目標時，則每個對策對每個目標k的效果樣本矩陣Ui為

在矩陣Ui中，ukij表示面對事件ai，對策bj相對于第k個目標的效果樣本；第j行表示對策bj相對于各個目標的效果樣本。

根據目標的性質，選定與其相適應的效果測度轉換公式，便可分別計算出各效果樣本的效果測度，組成效果測度矩陣Ri

在矩陣Ri中，rkij表示面對事件ai，對策bj相對于第k個目標的效果測度；第j行表示對策bj相對于各個目標的效果測度。這時多目標灰色局勢決策為一綜合模型：

r∑

ij表示面對事件ai，對策bj相對于各個目標的統一效果測度表示事件ai的統一效果測度空間。根據最大效果測度原則，若有則稱對策bj為事件ai的最優對策[4]。

2　應用實例

2.1目標的確定

2.1.1目標確定的原則

確定目標時并非評價目標越多越好，關鍵在于目標在評價中所起作用的大小，目標體系越全面，決策的結果就越客觀、越合理，但目標太多也會增加評價的復雜程度和難度，尤其是數據的計算將以指數形式增長。一般目標體系的選取應遵循科學性與系統性相結合、全面性與重點性相結合的原則[5-6]。

2.1.2目標的選定

以某類型導彈自動測試系統性能評估為例，在調查研究及請教有關專家的基礎上，根據科學性與系統性相結合、全面性與重點性相結合的目標確定原則，并綜合考慮技術性能和經濟性對系統性能的影響，確定7個目標即可靠性A1、環境適應性A2、機動性A3、測試速度A4、測試精度A5、研制費A6和購買費。其中前5項目標為技術性能目標，后兩項目標為經濟性目標。對各目標簡單定義如下：

（1）可靠性指自動測試系統在規定的條件和時間內完成規定功能的能力。

（2）環境適應性指自動測試系統在其壽命期預計可能遇到的各種環境的作用下，能實現其所有預定功能與性能并且不被破壞的能力。主要是指對不同的溫度、濕度、振動、電磁等環境條件的適應性[8]。

（3）機動性指自動測試系統機動運輸的難易程度以及對機動運輸方式的適應能力，用運載工具（在二級公路條件下）的最大行駛速度來衡量，單位km/h。

（4）測試速度用每小時內能完成的綜合測試的次數來衡量，單位為次/h。

（5）測試精度用測試項目的最大相對誤差來衡量：

式中

：A——精度；

ΔA——測量范圍允許的最大絕對誤差；

Y——滿量程輸出。

（6）研制費中包括論證費，單位為萬元。

（7）購買費指測試系統的單價，單位為萬元/套。

2.2效果測度處理

假定3種測試系統對于7個目標的效果樣本值見表1，其中環境適應性的樣本值較難定量得出，具有一定的灰色性，由專家打分得出。

表1　測試系統目標效果樣本

事件ai為選擇最優測試系統（i=1），對策bj表示系統j（j=1，2，3），目標有7個，即l=7，k表示第k個目標。根據表1中的數據可得效果樣本矩陣：

在以上7個目標中，A5、A6和A7為“越小越好”類目標，其他4個屬于“越大越好”類目標，值得注意的是測試精度本來是越高越好，但因用相對誤差的大小來表示精度，所以變成誤差越小越好。分別利用式（1）、式（2），將各個效果樣本轉化成效果測度，對兩類目標各選了一個代表進行計算：

“越大越好”類目標，以A1可靠性為例：

剩下的5個目標，根據所屬類別，采用如上兩例的方法進行處理，得效果測度矩陣R為

2.3確定最優對策

在矩陣R中，rk1j表示對策bj對于第k個目標的效果測度。根據式（4）求各個對策的綜合效果測度為

3　結束語

利用灰色局勢決策進行導彈自動測試系統的優選，不僅考慮了各局勢的效果，還考慮了各種因素的相互影響，獲得了綜合效果測度。與其他方法相比，該方法更簡便易行，并可推廣到其他系統的性能評估中，具有一定的推廣應用價值。

參考文獻

[1] 宋貴寶，沈如松，周文松.武器系統工程[M] .北京：國防工業出版社，2009：85-86.

[2] 左召軍，潘少卿，熊純.基于灰色局勢決策的航空彈藥庫選址問題研究[J] .長沙航空職業技術學院學報，2006，27（3）：49-50.

[3] 尹志紅.重大石油裝備投資的多目標灰色局勢決策[J] .技術經濟與管理研究，2006，27（3）：49-50.

[4] 熊小龍.水面艦艇編隊防空火力分配的灰色局勢決策方法[J] .指揮控制與仿真，2007，29（3）：13-14.

[5] 李毅，周冉輝，姜春山，等.導彈武器系統項目前評價體系研究[J] .海軍航空工程學院學報，2008，23（4）：49-50.

[6] 李穎.管理信息系統的質量評價指標及體系研究[J] .河北大學學報：哲學社會科學版，2009，34（2）：66-68.

[7] 王學浩.導彈自動測試系統性能評價指標及體系[J] .四川兵工學報，2010，31（9）：37-39.

[8] 周林，陶建鋒，王君.地空導彈裝備環境適應性模糊綜合評價模型研究[J] .裝備指揮技術學院學報，2006，17（2）：62-65.

Performance assessment of missile automatic test system based on grey-situation decision

WU Jie，WU Fu-chu，XIN Xu-Guang

（Department of Command & Control，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China）

Abstract:Since quantization of part data was hard to achieve and has grey characteristic in performance assessment of missile automatic test system，grey -situation decision was used to assess the performance. Firstly，the objective decision system of test system performance was established by synthesizing technology performance index and economics index. Secondly，objective data was classified on their trait. Finally，prime countermeasure was got with the magnitude of comprehensive result measuring. It also gave an application example to assess the performance of three same kinds of missile automatic test system by using grey-situation decision method. The example shows that the method is clear and easy with application value.

Key words:grey-situation decision；missile automated test system；result measuring；performance assessment

收稿日期：2012-06-01；

doi：10.11857/j.issn.1674-5124.2013.05.032

文章編號：1674-5124（2013）05-0121-03

文獻標志碼：A

中圖分類號：TJ76；TP13；TP273；TM930.114

作者簡介：吳杰（1980-），男，江蘇宜興市人，講師，碩士，研究方向為裝備技術與勤務。