基于改进证据理论的反潜直升机作战效能评估

张 兵，王玉刚，董友亮，曹建平

（海军航空大学青岛校区，山东 青岛 266041）

基于改进证据理论的反潜直升机作战效能评估

张 兵，王玉刚，董友亮，曹建平

（海军航空大学青岛校区，山东 青岛 266041）

由于战场态势的多变性，人们对反潜作战中直升机反潜系统的工作状态和能力指标的预测能力有限，导致用于反潜直升机作战效能评估的数据具有不确定性。文章提出一种基于改进证据理论的效能评估方法，对含有模糊信息的作战方案进行排序，从而为反潜直升机的作战效能评估提供了一条全新的途径。通过实例计算和分析表明，该方法符合实际，能够应用于反潜直升机作战效能评估排序。

证据理论；作战效能评估；反潜直升机

直升机反潜系统，是由反潜武器、武器平台、探测、跟踪、火控、环境因素等多种要素构成的一个作战综合体。由于战场态势的多变性，人们对反潜作战中直升机反潜系统在实际战术中的工作状态和能力指标的预测能力有限，导致用于反潜直升机作战效能评估的数据具有不确定性。如何处理含有不确定性信息的作战效能评估问题，引起了学者们的关注，人们提出了许多方法来处理带有不确定性信息的作战效能评估问题，如模糊层次分析法、神经网络、证据理论等。这些方法都存在各自的缺点，如：模糊层次分析法过于依赖专家经验；神经网络需要依赖大量的先验数据等等。

证据理论具有严密的理论基础，被广泛应用于数据信息融合处理。文章提出了一种将证据理论应用到具有不完全信息的反潜直升机作战效能评估中的方法，能够对作战方案进行排序，从而获得最优方案，为解决此类问题提供了新的思路。

1 基于改进证据理论的效能评估方法

1.1 构建辨识框架、证据和焦元

在基于证据理论的多属性决策问题中，所有待评估方案所构成的集合构成辨识框架Θ；各个方案的属性构 成 证 据 。 对， 且,若

1.2 证据的无量纲化处理

根据评价问题的需要，首先确定反潜系 统 作 战 效 能 的 评 价 等 级 有L个， 分 别 为； 在 不 同 的 属 性下， 对 应 各 个 评 价 等 级 ， 将 属 性 值 划 分 为不 同 的 分 段 ， 划 分 点 分 别 为； 各 评 价等 级 所 对 应 的 效 能 值 为。 在 此 基 础上，制定隶属度的计算公式，对决策矩阵的属性值进行无量纲化处理，具体的计算公式如下：

① 若 属 性 r(i为 方 案 编 号 )为 点 值 ，

ij

为 评 价 等 级 ） 时 ， 属 性 rij隶 属 于 评 价 等 级的 隶属程度分别为：

② 若 属 性 rij为 区 间 值 ， 即， 且时 ，属 性 rij隶 属 于 评 价 等 级 Gl和 Gl+1的 隶属程度分别为：

ij时 ，

属 性 rij隶 属 于 评 价 等 级的 隶 属 程 度 分 别为：

1.3 计算焦元的效用偏好程度

1.4 确定各焦元的基本信度分配值

1.5 进行证据合成，确定各方案的信度函数，以及似真函数

1.6 方案排序

利用信度函数 Bel( )和似真函数 Pl( )构造待排序方案 ai的 效 用 区 间。 对 于 方 案效 用 区间， 设 定 方 案 排 序 的规则如下：

2 计算实例

以小羚羊，X1（某型机代号），超黄蜂，SH-60,和 X2（某型机代号）五种反潜直升机典型配置方案下的直升机反潜为例，对其作战效能进行评估排序。考虑典型战场环境下的“雷达探测距离（对水面状态潜艇）”“吊声搜潜面积、“浮标探测距离”、“鱼雷声纳探测距离”、“载机性能”5个属性进行评估。有些指标的数据无法获得，因此评估矩阵含有空缺值（用*表示），如表1所示。

表1 直升机反潜作战效能评估矩阵

表2 各方案效用区间

3 结果分析

SH60“海鹰”直升机目前仍然是美国海军主要的反潜直升机。它的载机性能、浮标探据以及鱼雷声纳探据均远远超过其它对比机型，其雷达探据也处于较高水平，虽然其吊声搜潜面积无法获得，但是其综合性能最好是毋庸置疑的。从表2的数据中，我们还可以看出它的信度函数值要远远超出排名第二的X1，这是由于证据理论中的证据具有“聚焦”的特性——随着支持某一论点的证据数目的增加，其信度函数会呈现出逐渐“聚焦”的现象。这一特性将导致方案间得分差距的进一步拉大，对于方案排序来讲是有利的。

X1载机机动性能优异，配备的反潜设备齐全，是专门针对反潜任务而设计的，其反潜性能较为优越，排名靠前跟实际情况也是相符的。X2探测设备的性能要略弱于 X1。虽然其吊声搜潜面积、浮标探据和鱼雷声纳探据与“小羚羊”不相上下，但是其载机性能却远远超出后者，因此排名在X1与“小羚羊”之间也符合实际。

“超黄蜂”重量大，机动性能与其他机型相差很大，它项指标也并不突出，造成了其反潜效能排名远远落后。

对于类似的效能排序问题，有学者运用 DEA方法、灰色关联法、神经网络法、主成分分析法也得出了较为合理的结论。但是相较于前面这些方法，本文所运用的基于改进证据理论的效能评估方法能够很好地处理含有不完全信息的评估问题，而且对专家经验的依赖性较小，不需要大量的先验数据，适合于处理含有不完全信息的作战效能评估问题，为反潜直升机作战效能问题提供了一个全新的解决途径。

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