留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于改进GRA-TOPSIS的空战威胁评估

奚之飞 徐安 寇英信 李战武 杨爱武

奚之飞, 徐安, 寇英信, 等 . 基于改进GRA-TOPSIS的空战威胁评估[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(2): 388-397. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0207
引用本文: 奚之飞, 徐安, 寇英信, 等 . 基于改进GRA-TOPSIS的空战威胁评估[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(2): 388-397. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0207
XI Zhifei, XU An, KOU Yingxin, et al. Air combat threat assessment based on improved GRA-TOPSIS[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(2): 388-397. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0207(in Chinese)
Citation: XI Zhifei, XU An, KOU Yingxin, et al. Air combat threat assessment based on improved GRA-TOPSIS[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(2): 388-397. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0207(in Chinese)

基于改进GRA-TOPSIS的空战威胁评估

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0207
详细信息
    作者简介:

    奚之飞  男, 硕士研究生。主要研究方向:火力指挥控制原理与技术

    徐安  男, 博士, 讲师。主要研究方向:火力指挥控制原理与技术

    寇英信  男, 博士, 教授。主要研究方向:火力指挥控制原理与技术

    李战武  男, 博士, 教授。主要研究方向:火力指挥控制原理与技术

    杨爱武  男, 硕士研究生。主要研究方向:火力指挥控制原理与技术

    通讯作者:

    徐安, E-mail: xuankgd@163.com

  • 中图分类号: V221+.3;TB553

Air combat threat assessment based on improved GRA-TOPSIS

More Information
  • 摘要:

    针对在确定空战威胁评估指标权重时,未考虑指标间的耦合性以及客观赋权法不能从逻辑视角体现指标相对评价对象真正的重要程度的问题,提出了一种基于灰色关联度、灰色关联深度的极大熵模型初步确定权值,再根据指标间灰色关联度以及确定的解耦阈值修正权值的方法。为了克服灰色关联分析法(GRA)和理想点接近法(TOPSIS)的缺点,提出了一种基于GRA-TOPSIS的目标威胁评估方法。首先,通过实例对比分析了指标采用数学模型与模糊处理后,对目标威胁评估结果的影响;其次,对比分析了采用GRA、TOPSIS以及GRA-TOPSIS、数学模型得出的目标威胁评估结果;最后,考虑不同决策者的主观偏好,得出不同的目标威胁评估结果。通过仿真验证了所提方法的有效性以及科学性。

     

  • 图 1  威胁评估处理流程

    Figure 1.  Threat assessment process

    图 2  各指标之间的关联度

    Figure 2.  Correlation degree among indexes

    图 3  四种方法相对贴近度对比

    Figure 3.  Comparison of relative nearness degree calculated by four methods

    图 4  决策者的不同偏好对比

    Figure 4.  Comparison of different preferences among decision makers

    表  1  敌机的参数信息

    Table  1.   Enemy aircraft parameter information

    目标 机型 作战意图 qB/(°) qR/(°) rr/km vr/(m·s-1)
    1 F-16C 攻击 80 -45 50 300
    2 F-16C 掩护 45 -45 70 325
    3 F-5E 攻击 -60 80 60 320
    4 F-15E 干扰 -45 15 60 330
    下载: 导出CSV

    表  2  灰色关联度

    Table  2.   Grey relational degree

    敌机编号 正理想解灰色关联度 负理想解灰色关联度 相对贴近度
    1 0.815 8 0.616 7 0.547 7
    2 0.633 1 0.725 3 0.444 1
    3 0.783 4 0.605 4 0.542 2
    4 0.593 7 0.746 7 0.421 2
    下载: 导出CSV

    表  3  欧氏距离

    Table  3.   Euclidean distance

    敌机编号 正理想解欧氏距离 负理想解欧氏距离 TOPSIS方法欧氏距离
    1 0.353 6 0.629 1 0.394 4
    2 0.529 3 0.424 5 0.590 9
    3 0.330 3 0.604 1 0.387 8
    4 0.543 0 0.521 3 0.546 9
    下载: 导出CSV

    表  4  无量纲化处理及威胁排序(α=0.5, β=0.5)

    Table  4.   Dimensionless processing and threat sorting(α=0.5, β=0.5)

    敌机编号 正理想解灰色关联度 负理想解灰色关联度 正理想解欧氏距离 负理想解欧氏距离 正理想解贴近度 负理解贴近度 相对贴近度 威胁排序
    1 1.000 0 0.825 9 0.651 2 1.000 0 1.000 0 0.738 6 0.574 2 2
    2 0.776 0 0.971 4 0.974 7 0.674 9 0.725 5 0.973 1 0.427 1 4
    3 0.960 3 0.810 8 0.608 3 0.960 3 0.960 3 0.709 6 0.575 1 1
    4 0.727 7 1.000 0 1.000 0 0.828 6 0.778 2 1.000 0 0.437 6 3
    下载: 导出CSV

    表  5  四种方法相对贴近度与威胁排序比较

    Table  5.   Comparison of relative nearness degree and threat sorting of four methods

    敌机编号 TOPSIS GRA GRA-TOPSIS 数学模型
    相对贴近度 威胁排序 相对贴近度 威胁排序 相对贴近度 威胁排序 相对贴近度 威胁排序
    1 0.394 4 3 0.547 7 1 0.574 2 2 0.610 7 1
    2 0.590 9 1 0.444 1 3 0.427 1 4 0.593 0 2
    3 0.387 8 4 0.542 2 2 0.575 1 1 0.487 1 3
    4 0.546 9 2 0.421 2 4 0.437 6 3 0.452 1 4
    下载: 导出CSV

    表  6  αβ不同取值时目标威胁排序

    Table  6.   Target threat sorting at different values of α, β

    敌机编号 α=0.2,β=0.8 α=0.4,β=0.6 α=0.7,β=0.3
    正理想解贴近度 负理想解贴近度 相对贴近度 正理想解贴近度 负理想解贴近度 相对贴近度 正理想解贴近度 负理想解贴近度 相对贴近度
    1 1.000 0 0.825 9 0.547 7 1.000 0 0.756 0 0.569 5 1.000 0 0.703 6 0.575 2
    2 0.776 0 0.971 4 0.444 1 0.735 6 0.972 7 0.430 6 0.705 2 0.973 7 0.420 2
    3 0.960 3 0.810 8 0.542 2 0.960 3 0.729 8 0.568 2 0.960 3 0.669 1 0.575 1
    4 0.727 7 1.000 0 0.421 2 0.768 1 1.000 0 0.434 4 0.798 4 1.000 0 0.443 9
    排序 1>3>2>4 1>3>4>2 1>3>4>2
    下载: 导出CSV
  • [1] 孙海文, 谢晓方, 孙涛, 等.小样本数据缺失状态下DBN舰艇编队防空目标威胁评估方法[J].系统工程与电子技术, 2019, 44(6):1300-1308. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xtgcydzjs201906019

    SUN H W, XIE X F, SUN T, et al.Threat assessment DBN under method of warships formation air defense based on the condition of small sample data missing[J].Systems Engineering and Electronics, 2019, 44(6):1300-1308(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xtgcydzjs201906019
    [2] 王昱, 章卫国, 傅莉, 等.基于不确定性信息的空战威胁评估方法[J].西北工业大学学报, 2016, 34(2):299-305. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbgydxxb201602019

    WANG Y, ZHANG W G, FU L, et al.A method of threat assessment for aerial combat using uncertain information[J].Journal of Northwestern Polytechnical University, 2016, 34(2):299-305(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbgydxxb201602019
    [3] 黄大荣, 郭安学, 李云生, 等.基于专家知识属性重要度的集群目标威胁评估方法[J].兵工学报, 2009, 30(10):1357-1362. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bgxb200910015

    HUANG D R, GUO A X, LI Y S, et al.An object-group threat assessment method based on attribute significance of multi-field expert systems[J].Acta Armamentarii, 2009, 30(10):1357-1362(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bgxb200910015
    [4] 程岳, 王宝树.基于分级多层黑板模型的态势估计系统结构研究[J].计算机应用研究, 2002, 19(6):29-31. doi: 10.3969/j.issn.1001-3695.2002.06.009

    CHENG Y, WANG B S.The study of situation assessment architecture based on a multi-level and multi-hierarchical blackboard model[J].Application Research of Computer, 2002, 19(6):29-31(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1001-3695.2002.06.009
    [5] 张浩为, 谢军伟, 葛佳昂, 等.改进TOPSIS的多态融合直觉模糊威胁评估[J].系统工程与电子技术, 2018, 40(10):2263-2269. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2018.10.16

    ZHANG H W, XIE J W, GE J A, et al.Intuitionistic fuzzy set threat assessment based TOPSIS and multiple times fusion on improved[J].Systems Engineering and Electronics, 2018, 40(10):2263-2269(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2018.10.16
    [6] 徐西蒙, 杨任农, 符颖, 等.基ELM_AdaBoost强预测器的空战目标威胁评估[J].系统工程与电子技术, 2018, 40(8):1760-1768. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xtgcydzjs201808014

    XU X M, YANG R N, FU Y, et al.Target threat assessment in air combat based on ELM AdaBoost strong predictor[J].Systems Engineering and Electronics, 2018, 40(8):1760-1768(in Chinese). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xtgcydzjs201808014
    [7] FENG L Y, XUE Q, LIU M X.Threat evaluation model of targets based on information entropy and fuzzy optimization theory[C]//2011 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management.Piscataway, NJ: IEEE Press, 2011: 1789-1793.
    [8] ZHANG H Y, LI Y J, ZHANG K, et al.Hazard degree identification of goafs based on scale effect of structure by RS-TOPSIS method[J].Journal of Central South University, 2015, 22:684-692. doi: 10.1007/s11771-015-2571-1
    [9] 杨远志, 王红卫, 索中英, 等.基于粗糙集-逼近理想解排序的辐射源威胁排序方法[J].兵工学报, 2016, 37(5):945-952. doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.024

    YANG Y Z, WANG H W, SUO Z Y, et al.An emitter threat evaluating method based on rough set and TOPSIS[J].Acta Armamentarii, 2016, 37(5):945-952(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.024
    [10] 张莹, 王红卫, 郭晓陶, 等.基于GIFSS-TOPSIS的辐射源威胁评估方法[J].火力与指挥控制, 2018, 43(4):37-41. doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2018.04.009

    ZHANG Y, WANG H W, GUO X T, et al.Emitter threat evaluating method based on GIFSS and TOPSIS[J].Fire Control & Command Control, 2018, 43(4):37-41(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2018.04.009
    [11] 李陆军, 丁建江, 吕金建, 等.基于TOPSIS和灰色关联度的弹道目标威胁评估方法[J].电光与控制, 2017, 24(9):6-10 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dgykz201709002

    LI L J, DING J J, LYU J J, et al.Threat assessment to ballistic missile based on TOPSIS optimization and grey correlation degree[J].Electronic Optics & Control, 2017, 24(9):6-10(in Chinese). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dgykz201709002
    [12] 张永利, 计文平, 刘楠楠.基于熵权-TOPSIS-灰色关联的目标威胁评估研究[J].现代防御技术, 2016, 44(1):72-78. doi: 10.3969/j.issn.1009-086x.2016.01.013

    ZHANG Y L, JI W P, LIU N N.Target threat evaluation based on entropy weight-TOPSIS-grey correlation[J].Modern Defense Technology, 2016, 44(1):72-78(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1009-086x.2016.01.013
    [13] 刘思峰, 党耀国, 方志根, 等.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社, 2010:256-257.

    LIU S F, DANG Y G, FANG Z G, et al.Grey system theory and its application[M].Beijing:Science Press, 2010:256-257(in Chinese).
    [14] 董卓宁, 卢俊言, 肖霄.基于灰色区间关联的UCAV自主决策方法[J].北京航空航天大学学报, 2013, 39(11):1536-1541. https://bhxb.buaa.edu.cn/CN/Y2013/V39/I11/1536

    DONG Z N, LU J Y, XIAO X.Decision-making approach to UCAV based on gray interval relative theory[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2013, 39(11):1536-1541(in Chinese). https://bhxb.buaa.edu.cn/CN/Y2013/V39/I11/1536
    [15] 胡杰, 曹林平, 黄长强.基于扩展不完备信息的无人战斗机综合战术灰色粗决策方法[J].兵工学报, 2010, 31(9):32-36. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bgxb201009025

    HU J, CAO L P, HUANG C Q.A synthesized tactical gray rough decision-making method for UCAV based on extended incomplete information[J].Acta Armamentarii, 2010, 31(9):32-36(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bgxb201009025
    [16] 赵永, 李为民, 刘彬, 等.基于改进灰色关联法的高超声速目标威胁评估模型[J].探测与控制学报, 2014, 36(5):80-85. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=tcykzxb201405019

    ZHAO Y, LI W M, LIU B, et al.Hypersonic target threat evaluation model based on improved gray relation analysis[J].Journal of Detection & Control, 2014, 36(5):80-85(in Chinese). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=tcykzxb201405019
    [17] 高永, 向锦武.超视距多机协同空战目标分配算法[J].北京航空航天大学学报, 2007, 33(3):286-289. doi: 10.3969/j.issn.1001-5965.2007.03.009

    GAO Y, XIANG J W.Target assignment in BVR air combat[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2007, 33(3):286-289(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1001-5965.2007.03.009
    [18] 陈强, 周先雁.岩锚梁稳定性影响因素模糊灰色关联分析模型及其应用[J].中南大学学报(自然科学版), 2015, 46(9):3487-3495. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZNGD201509044.htm

    CHEN Q, ZHOU X Y.Fuzzy grey relation analysis model on influence factors for stability of rock-bolt crane girder and its application[J].Journal of Central South University (Science and Technology), 2015, 46(9):3487-3495(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZNGD201509044.htm
    [19] 罗滇生, 别少勇, 庞振国, 等.考虑指标关联的配电网设备利用率综合评价[J].电力系统及其自动化学报, 2017, 29(10):73-79. doi: 10.3969/j.issn.1003-8930.2017.10.013

    LUO D S, BIE S Y, PANG Z G, et al.Comprehensive evaluation on the utilization rate of distribution network equipment considering the relevance among indexes[J].Proceedings of the CSU-EPSA, 2017, 29(10):73-79(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1003-8930.2017.10.013
  • 加载中
图(4) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  471
  • HTML全文浏览量:  1
  • PDF下载量:  237
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-05
  • 录用日期:  2019-08-03
  • 刊出日期:  2020-02-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答