基于信息融合的裝備保障能力評(píng)估研究

徐孫慶

（92493部隊(duì)60分隊(duì)，葫蘆島 125000）

0 引言

裝備保障能力評(píng)估是保障工作中不可忽視的一環(huán)，對(duì)裝備保障能力進(jìn)行評(píng)估有利于及時(shí)準(zhǔn)確地掌握裝備保障能力的水平，并針對(duì)性地制定方案進(jìn)行決策，進(jìn)而提高裝備保障能力[1]。

裝備保障能力評(píng)估工作涉及到多源信息，如何有效地融合這些信息并加以有效地利用需要用到信息融合技術(shù)[2]。目前應(yīng)用較多的信息融合技術(shù)有Bayes理論、D-S證據(jù)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、粗糙集理論、支持向量機(jī)、信息熵等方法[3]。文獻(xiàn)[4-7]從不同方面研究了裝備保障能力評(píng)估，并嘗試對(duì)裝備保障能力的進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，取得不錯(cuò)的效果。但上述研究模型多為定性分析，且沒(méi)有人員素質(zhì)等指標(biāo)等加以考慮。

在眾多的評(píng)估方法中，證據(jù)理論能夠很好地處理不確定信息，并且不需要先驗(yàn)概率，具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此本文擬使用證據(jù)理論這一方法對(duì)裝備保障能力進(jìn)行建模評(píng)估，從定量方面入手，使得評(píng)估結(jié)果更為科學(xué)、合理。

1 證據(jù)理論的基本概念

D-S證據(jù)理論是是一種不確定性、非精確推理方法。

假設(shè)存在一個(gè)需要判決的事件，對(duì)于該事件我們所能認(rèn)識(shí)用到的所有可能答案的集合用Θ表示，并且在Θ中，Θ被定義為識(shí)別框架，表示的是這些互不相容的完備假設(shè)的集合，可用公式（1）表示為：

θj表示的是識(shí)別框架Θ的一個(gè)元素或者事件。

則稱m為識(shí)別框架Θ上的基本信任分配函數(shù)。

假設(shè)E1，E2分別是識(shí)別框架下的兩個(gè)證據(jù)，Bel1，Bel2是同一識(shí)別框架上的兩個(gè)信任函數(shù)，m1、m2分別是兩個(gè)證據(jù)所對(duì)應(yīng)的基本信任分配函數(shù)，焦元分別為 A1，…，Ak和 B1，…，Bj，若：

那么Dempster合成規(guī)則為：

2 基于證據(jù)理論的裝備保障能力評(píng)估

裝備保障能力評(píng)估的主要過(guò)程包括：

步驟一：建立起裝備保障能力的識(shí)別框架；

步驟二：為裝備保障能力評(píng)估選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)建立起證據(jù)體；

步驟三：設(shè)置各個(gè)證據(jù)體的基本信任分配值；

步驟四：利用證據(jù)理論對(duì)證據(jù)進(jìn)行合成；

步驟五：根據(jù)合成結(jié)果進(jìn)行綜合決策。

具體流程如圖1所示。

圖1 基于證據(jù)理論的裝備保障能力評(píng)估流程

2.1 識(shí)別框架的構(gòu)建

將裝備的保障能力分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級(jí)，在識(shí)別框架Θ下表示為：

2.2 裝備保障能力指標(biāo)選取

根據(jù)文獻(xiàn)[8]研究總結(jié)，本文選取人力、供應(yīng)保障、技術(shù)資料和設(shè)施、保障物資四個(gè)指標(biāo)作為衡量裝備保障能力的相對(duì)獨(dú)立的證據(jù)。由于不同的指標(biāo)其重要性也不同，因此需要賦予不同指標(biāo)不同的權(quán)重，使評(píng)估結(jié)果更為準(zhǔn)確。

2.3 構(gòu)建基本可信度函數(shù)

不同指標(biāo)的權(quán)重利用專家打分法獲取，取值在0～1之間，用w（j）表示不同等級(jí)的權(quán)重。將第i個(gè)指標(biāo)隸屬于第j個(gè)等級(jí)的隸屬度作為指標(biāo)的基本概率分配值，即mi（j）表示第i個(gè)指標(biāo)下屬于第j個(gè)等級(jí)的基本概率分配。

2.4 證據(jù)的合成

由于不同指標(biāo)的權(quán)重不同，因此需要對(duì)不同權(quán)重加以考慮，需要對(duì)上述合成公式進(jìn)行修正。本文采用文獻(xiàn)[9]提出的統(tǒng)一信度函數(shù)模型，如公式（7）所示。

2.5 保障能力等級(jí)的確定

利用最大基本可信度函數(shù)值決策方法，確定裝備保障能力的最終評(píng)估等級(jí)。即合成結(jié)果在m（A），m（B），m（C），m（D）四個(gè)值中，值最大的即為裝備保障能力所處的等級(jí)。

3 仿真驗(yàn)證

假設(shè)某艦船裝備保障基地的規(guī)劃保障資源能力分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級(jí)，在識(shí)別框架Θ下表示為Θ ＝ {A，B，C，D}。評(píng)價(jià)指標(biāo)選取人力、供應(yīng)保障、技術(shù)資料和設(shè)施、保障物資四個(gè)指標(biāo)，其權(quán)重為w={0.5，0.2，0.2，0.1}。假設(shè)不同指標(biāo)下的基本概率賦值如表1所示。

表1 不同評(píng)價(jià)指標(biāo)下概率賦值

根據(jù)公式（7）對(duì)證據(jù)進(jìn)行合成，以m1、m2合成為例，計(jì)算得沖突系數(shù)k=0.7，有：0.49類似的，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 證據(jù)合成結(jié)果

為了使結(jié)果更加直觀，會(huì)制成直方圖如圖2所示。

圖2 合成結(jié)果直方圖

由上述圖表可知，m1234（A）=0.6027，m1234（B）=0.1567，m1234（C）=0.1680，m1234（D）=0.0726。保障能力處于等級(jí)A的可信度值最大，因此可以認(rèn)為該基地保障能力水平為優(yōu)。

4 結(jié)束語(yǔ)

裝備保障能力的評(píng)估需要融合多源信息，本文提出基于信息融合的裝備保障能力評(píng)估模型，利用證據(jù)理論處理不確定問(wèn)題的能力進(jìn)行評(píng)估建模，并用算例進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明，本文所提方法適應(yīng)于裝備的保障能力評(píng)估，可工程化。

由于裝備保障能力評(píng)估涉及因素非常多，本文僅選用幾個(gè)進(jìn)行建模，不夠全面，有待進(jìn)一步的研究。同時(shí)對(duì)因素間存在沖突的問(wèn)題沒(méi)有進(jìn)一步加以區(qū)分，需要進(jìn)一步完善。