基于灰色多层次综合评价模型的捷联惯性导航系统评估方法

石钊铭，王文革



基于灰色多层次综合评价模型的捷联惯性导航系统评估方法

石钊铭，王文革

（海装重庆局，重庆 401100）

针对捷联惯性导航系统层次结构复杂、影响因素较多、单一指标难以全面准确评估其综合性能的问题，提出了基于灰色多层次综合评价模型的捷联惯性导航系统评估方法。首先从舰船使用角度出发，构建了捷联惯性导航系统的评价指标体系，然后根据捷联惯性导航系统的结构特点，将灰色多层次综合评估模型应用于捷联惯性导航系统的评估中，最后仿真试验证明了方法的有效性。

灰色多层次 评价模型 捷联惯性导航

0 引言

近年来，由于新技术和新材料的投入使用，捷联惯性导航系统的性能进一步提升，已广泛应用于航海、航空和航天等领域。作为舰载武器系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到舰船作战效能能否正常发挥。于是，如何科学地评估捷联惯性导航系统的整体性能显得尤为重要。目前，随着新知识的应用，许多评价方法被应用于复杂系统性能评估中，包括层次分析法、主成分分析法、模糊综合评价法、神经网络评价法等[1-5]。然而，捷联惯性导航系统[6]的层次结构较为复杂，影响其综合性能的因素较多，现在存在评估指标不全面、评估方法不健壮的问题，因此需要构建适用于捷联惯性导航系统的科学完善的评估指标和评估方法。

1 评估指标体系的建立

指标的选取是进行系统性能评估工作的基础，直接关系到系统的评估结果是否具有可信度和可靠性。为了客观较好地反映系统的综合性能，选取的指标应具有代表性、科学性、客观性和实用性[7]，既不能太多，也不能太少。目前，在评估工作中使用了许多确定系统评估指标的方法。这些方法包括脑力风暴法、专家会议法、德尔菲法、聚类分析法[7,8]。其中德尔菲法具有匿名性、反复性与收敛性的优点，因此在本文确定评估指标体系使用德尔菲法。其流程如图1所示：

图1 德尔菲法流程图

然后，根据捷联惯性导航系统的特点，并结合目前我国船用捷联惯性导航系统的现实情况，将指标体系分为通用指标和导航性能指标。其中通用指标分为使用性、可靠性、环境适应性和维修性，导航性能指标分为初始对准性能、导航精度、综合校准性能。然后以此为基础，再细分出多个指标，最终建立多层次的捷联惯性导航系统评估指标体系，如图2所示。

2 基于灰色多层次综合评价模型的评估方法

灰色多层次综合评估模型是一种通过采用关联度分析方法来分析具有层次结构系统的数学模型，其所使用的关联度分析方法来源于灰色系统理论，旨在分析系统中各因素相互间的关联程度[1]。基于灰色多层次综合评价模型的捷联惯性导航系统评估方法的具体步骤如下：

假设影响捷联惯性导航系统的综合性能的重要指标有m个，同时待评估的捷联惯导系统数目有n个，则第i个捷联系统的m个指标构成数列为

n个系统的指标构成的矩阵形式为：

图2 捷联惯性导航系统评估模型结构

1) 确定最优指标集（ok）

确定方法：如果某一指标值越大越好，则取该指标在所有系统中的最大值；反之取最小值。

假设最优指标集为：

2) 指标值的规范化处理

为了避免指标间不同量纲和数量级的影响，事先需要对原始指标值进行规范化处理。规范化处理的表达式为：

假设进行规范化处理后得到如下矩阵为：

3)计算关联度系数

求得的关联系数矩阵E为：

4)建立灰色多层次评价模型

模型的数学表达式为：

表1 指标权重

3 试验结果与分析

为了验证方法的有效性，在相同特定的试验条件下，以5套某型舰船捷联惯导系统装置为测试对象。通过试验，测得相关的技术指标数据如表1所示。

4 结语

文章研究灰色多层次综合评估模型在捷联惯性导航系统性能评估中的应用。首先依据我国目前船用捷联惯性导航系统的使用情况，构建了捷联惯性导航系统的评价指标体系，然后根据捷联惯性导航系统的结构特点，将灰色多层次综合评估模型运用于捷联惯性导航系统的评估工作中，最后通过实例试验证明了该方法的有效性。为今后船用捷联惯性导航系统的评估工作提供了依据和方法，有利于进一步提高我国舰船惯性导航系统的质量和水平。

表2 某型捷联惯导系统的原始试验数据

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Evaluation Method for Strap-down Inertial Navigation System of Multi-level Based on Gray Comprehensive Evaluation Model

Shi Zhaoming, Wang Wenge

（Equipment Department of the Navy of Chongqing Representatives Office, Chongqing 401100, China）

TP311

A

1003-4862（2014）10-0029-04

2014-04-03

石钊铭（1987－），男，助理工程师。研究方向：导航制导与控制。