一種基于組合評價的目標威脅估計方法

張靚

（海軍駐大連426廠軍事代表室大連116005）

一種基于組合評價的目標威脅估計方法

張靚

（海軍駐大連426廠軍事代表室大連116005）

為了解決現有威脅估計模型存在的不足，更加合理準確地對海戰場目標進行威脅排序，提出了一種基于組合評價的目標威脅估計方法。通過分析目標威脅估計方法的優缺點，引入組合評價思想，建立基于組合評價思想的目標威脅估計方法。實驗驗證表明，該方法能夠有效避免傳統方法中人為確定各威脅指標權重的主觀性，同時對定性指標的有效處理提高了評估準確性，為戰場作戰指揮過程中威脅評估提供了一條有效途徑。

威脅估計；組合評價；信息融合

Class NumberTN957；TP274

1 引言

威脅估計是信息融合決策級的重要內容，也是戰場火力與指揮控制系統中的關鍵研究技術之一。威脅估計是對敵方威脅等級的量化過程，也是作戰指揮決策的重要前提。

國內外已經有了很多成果，利用如TOPSIS法［1］、多屬性決策方法［2］、神經網絡方法［3］、貝葉斯網絡［4］、灰色關聯度［5］、模糊推理方法［6］、云模型［7］以及多種方法的結合對威脅評估問題進行了討論。這些方法各有所長，分別適應不同的情形。一類是以定性分析為主，它是評價者通過自然語言對評價對象的狀態、行為等進行細致觀察和分析而給出評價的方法。它突出了經驗和人的主觀能動性，但缺乏客觀定量分析及客觀數據硬性劃分。一類是以定量分析為主，如貝葉斯網絡、神經網絡方法、遺傳算法等，主要根據統計數據，用數學語言建立模型，分析對象的各項指標及數值而給出評價結論。它具有客觀化、精確化的特點。但人的思維不是純數學的，既具有穩定性也具有隨機性的特點。

為了解決多方法評價結論的非一致性問題，盡可能地提高威脅估計方法的合理性，引入組合評價思想［8］，提出基于組合評價的威脅估計判定方法。

2 組合評價思想

所謂評價（Evaluation）是指“根據確定的目的來測定對象系統的屬性，并將這種屬性變為客觀定量的數值或者主管效用的行為”。綜合評價（Com?prehensive Evaluation）概指對以多屬性體系結構描述的對象系統作出全局性、整體性的評價，即對評價對象的全體根據所給的條件，采用一定的方法給每個評價對象賦予一個評價值（又稱為評價指數），再據此擇優排序。

早在1953年，美國管理科學研究所就開始涉及系統綜合評價問題，這是最早涉及該領域的科學理論。經過20世紀六、七十年代的發展，到八十年代，新的綜合評價理論和方法層出不窮。由于各種方法的機理不同、方法的屬性層次相異，其使用的范圍也不同，因此導致在應用中方法之間評價結論也會存在差異［9～11］。很多新方法都是針對某一具體的評價問題而提出，然后用一個例子來說明其方法的有效性。問了解決這個問題，學術界提出了“組合評價”的研究思路。組合評價就是將組合思想引入評價領域，從而產生新的評價思想或評價方法。該方法已在管理科學方面取得了一定的成果。

組合評價的作用主要體現在三個方面。

第一，通過不同方法的組合，可以達到取長補短的效果［12］。由于每種方法都有各自的優缺點，它們適用的場合也不完全相同。通過將具有同種性質的綜合評價方法組合起來，就能夠使各種方法的缺點得到彌補，同時兼具有各種方法的優點。

第二，通過不同方法的組合可以利用更多的信息［13］。由于單一方法往往只能反映事物的某一方面，要想真實地反映事物就需要從多方面進行研究，這樣得到的信息就更能體現事物的本質。

第三，通過組合評價可以消除多方法評價結論非一致性問題［14］。

3 基于組合評價的威脅估計方法

引入組合評價思想，建立一種基于組合評價的威脅估計方法。方法流程如圖1所示。

步驟1：選擇影響目標威脅評估的因素，并確定目標威脅排序的方法集B={B1，B2，…，Bb}。

選擇目標類型、目標速度、目標航向角度、目標的高度、目標干擾能力和相對距離六個因素作為目標威脅排序的影響因素。確定目標威脅排序的方法集B={B1，B2，…，Bb}。選擇現有的三種目標威脅等級排序方法，B1～B3分別表示基于MODM的方法、基于TOPSIS的方法、云模型推理的方法。

步驟2：將B中的方法對目標進行威脅度計算。

根據輸入目標數據，采用B集中的三種方法對目標進行威脅排序，得到各自對應的目標威脅值uij和目標排序值rij，其中uij為第i種方法對第j個目標評估所得的威脅值，rij為第i種方法對第j個目標評估所得的排序值。

步驟3：用Kendall協和系數檢驗法進行一致性驗證。

設置顯著水平α=0.05（根據統計規律設定），根據步驟2中所得各種方法的目標威脅值計算統計量χ2=b(m-1)W，W的計算公式如下

其中，，rij為第i種方法對第j個目標評估所得的排序值，m表示目標個數，b為威脅排序的方法總數；進行一致性驗證。由于統計量χ2=b(m-1)W近似服從自由度為m-1的χ2分布，根據設置的顯著水平α查臨界值殊χα2(m-1)，如果χα2≥χ2(m-1)，滿足一致性，執行步驟6；否則，執行步驟4。

步驟4：計算Spearman等級［9］相關系數ρij和相關系數的平均值ρs。

根據步驟2中所得的目標排序值，計算Spear?man等級相關系數ρij，ρij表示第i種方法與第j種方法的一致性程度，其計算公式如下

步驟5：對方法集B中的方法進行篩選。

選擇Spearman等級相關系數的平均值ρ={ρ1，ρ2，...，ρb}中的最小值ρk，在方法集B中刪除ρk所對應的第k種威脅排序方法，繼續執行步驟3。

步驟6：計算最優的組合威脅排序相應的組合權向量。

為了使得最優組合威脅排序所得的目標威脅值與所有威脅排序方法所得目標威脅值之間的總體偏差最小，采用常用的兩者差距的計算方法閔科夫斯基法（Minkowski）構造如下非線性規劃模型：

步驟7：計算最優組合目標威脅值，并得到最優組合威脅排序。

根據步驟6中所得最優的組合威脅排序相應的組合權向量和步驟2中所得各種方法的目標威脅值，計算得到最優組合目標威脅值Uk，計算公式如下

其中Uk表示第k個目標的最優組合威脅值，表示最優的組合威脅排序相應的第i種威脅排序法的組合權值。將所有目標的最優組合威脅值按從大到小排列，得到最終目標威脅等級排序。

4 仿真實驗

仿真數據模擬如表1所示。

表1 模擬數據表

1）采用B集中的三種方法對目標進行威脅排序，得到各自對應的目標威脅度值，如表2所示。

表2 威脅等級結果表

表3 威脅等級排序表

以上進行了兩組實驗，實驗中基于MADM、TOPSIS、云模型三種目標威脅排序方法分別對兩組目標數據進行了目標威脅度的計算和威脅排序，最后對三種方法所得的結果進行優化組合得到了最終的排序值。從實驗結果可以看出，目標威脅組合排序方法能夠在一定程度上彌補了各種方法不能充分利用信息的缺點，而且兼具有各種方法的優點，使得威脅排序結果更加合理。

5 結語

本文為了解決現有威脅估計模型存在的不足，更加合理準確地對海戰場目標進行威脅排序，提出了一種基于組合評價的目標威脅估計方法。分析了現有流行的威脅估計方法的優缺點，引入了組合評價思想，綜合了幾種威脅估計方法，并且通過實驗表明該方法能夠有效避免傳統方法中人為確定各威脅指標權重的主觀性，同時對定性指標的有效處理提高了評估準確性，為戰場作戰指揮過程中威脅評估提供了一條有效途徑。

［1］陳維義，王少蕾，周菲.基于加權核主成分TOPSIS方法的艦艇防空威脅評估［J］.海軍工程大學學報，2014，26（1）：87-91，107.

［2］周林，婁壽春，趙杰.基于MADM的威脅評估排序模型［J］.系統工程與電子技術，2001，23（1）：19-20，42.

［3］楊露菁，彭業飛，周恭謙.基于混沌雙擾動的CDDDP?SO-BP目標威脅估計方法［J］.中文信息學報，2006，20（4）：68-74.

［4］朱藝，肖兵，林傲.彈道導彈威脅估計模型構建［J］.火力與指揮控制，2016（4）：117-123.

［5］劉海波，王和平，沈立頂.基于SAPSO優化灰色神經網絡的空中目標威脅估計［J］.西北工業大學學報，2016（1）：25-32.

［6］鄒偉，劉兵，孫倩.多源信息融合能力評估關鍵技術綜述［C］//信息融合學術論文集，2009：221-225.

［7］羅蓉，徐紅兵，田濤.復雜系統多傳感器數據融合技術及應用［J］.中國測試技術，2006，32（4）：145-160.

［8］D.J.Kewley.一種數據融合系統評估模型［C］//IEEE，1993：123-126.

［9］顧潮琪，湯志荔，周德云.一種不確定信息條件下的威脅估計方法［J］.計算機工程與應用，2015，51（21）：237-242.

［10］季傲，姜禮平，吳強.基于改良云模型的艦艇防空威脅評估［J］.火力與指揮控制，2016，5（41）：35-38.

［11］劉艷春.一種循環修正的組合評價方法［J］.數學的實踐與認知，2003，37（4）：88-94.

［12］李素民，韓建興，杜陽華.情報信息處理能力測試與評估技術［J］.火力與指揮控制，2008，33（3）：103-106.

［13］Oliver E.Drummond，Barry E.Fridling.模糊理論在多目標跟蹤算法方法中的應用［C］//SPIE，1992：248-251.

［14］Barry E.Fridling，Oliver E.Drummond.多目標跟蹤算法中的實用方法［C］//SPIE，1991：98-102.

A Threat Evaluation Method on Combination evaluation

ZHANG Liang
（Navy Representative Office in 426 Factory，Dalian116005）

In order to solve the existing problems of threat assessment model，for more accurate threat sorting of target on the sea，an threat evaluation method based on combination evaluation is proposed.Based on the analysis of the advantages and disadvan?tages of the target threat evaluation，the paper introduces the idea of combination evaluation to construct the target threat evaluation to construct the threat evaluation method on the combination evaluation.The example showed that this method can effectively avoid the subjectivity of man-made determining the weight of each index of the threat in the traditional method，and the effective treatment of qualitative indicators to improve evaluation accuracy，an effective way for the threat assessment is provided.

threat evaluation，combination evaluation，information fusion

TN957；TP274

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.08.007

2017年2月15日，

2017年3月20日

張靚，男，碩士，工程師，研究方向：計算機科學與技術。