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        機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系研究

        2012-02-26 11:48:00
        裝備制造技術(shù) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:賦權(quán)光學(xué)航空

        (空軍航空大學(xué)特種專(zhuān)業(yè)系,吉林 長(zhǎng)春130022)

        “兵馬未動(dòng),偵察先行”,情報(bào)偵察作為戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的先導(dǎo),已經(jīng)成為世界各軍事強(qiáng)國(guó)的發(fā)展重點(diǎn)。進(jìn)入信息化飛速發(fā)展的今天,準(zhǔn)確、快速已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)最明顯的特征,誰(shuí)能獲得第一手的精準(zhǔn)情報(bào),誰(shuí)就搶占了對(duì)敵一擊致命的先機(jī)。

        航空相機(jī)是偵察載體中的重要設(shè)備,是安裝在航空器上對(duì)地面攝影的精密光學(xué)儀器。由于航空偵察具有時(shí)效性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、偵察范圍廣、機(jī)動(dòng)靈活、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn),既可克服地面?zhèn)刹焓艿厍蚯屎偷匦握系K物對(duì)視線的限制和較強(qiáng)的危險(xiǎn)性,又可彌補(bǔ)衛(wèi)星偵察的細(xì)節(jié)和時(shí)效不足[1]。所以,目前它仍是獲取戰(zhàn)術(shù)情報(bào)的基本和有效手段。

        我國(guó)目前在航空成像偵察的系統(tǒng)研究存在的主要問(wèn)題有:

        (1)指標(biāo)體系不完善,有些指標(biāo)尚未納入指標(biāo)體系;

        (2)指標(biāo)體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理,有重復(fù)現(xiàn)象。

        針對(duì)這種情況,本文根據(jù)航空成像偵察的作戰(zhàn)需求,以及機(jī)載光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn),提出了機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)的指標(biāo)體系,并給出了確定各指標(biāo)的主要方法、途徑。

        1 機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)的組成

        本文研究的機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng),包括光學(xué)相機(jī)以及載機(jī)平臺(tái)。光學(xué)相機(jī),包括光電相機(jī)和膠片相機(jī);載機(jī)平臺(tái),包括用于光電圖像實(shí)施準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膱D像傳輸設(shè)備及平臺(tái)自身與偵察飛行性能相關(guān)的部分(如圖1所示)。

        圖1 機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)

        2 建立指標(biāo)體系的原則

        武器系統(tǒng)往往需要用許多不同的準(zhǔn)則來(lái)描述。不同的準(zhǔn)則,表示了分析的不同角度。有時(shí)準(zhǔn)則的不同,分析的結(jié)果也會(huì)不同。只有系統(tǒng)地全面考慮影響武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的各種因素,才有可能合理地比較武器系統(tǒng)的優(yōu)劣[2]。

        在以往的研究實(shí)踐中,可總結(jié)出以下數(shù)條建立原則:

        (1)系統(tǒng)性原則。指標(biāo)體系應(yīng)該能全面反映評(píng)價(jià)對(duì)象的本質(zhì)特征和整體性能;

        (2)獨(dú)立性原則。同一層次上的指標(biāo),不應(yīng)具有包含關(guān)系,保證指標(biāo)能從不同方面反映系統(tǒng)的實(shí)際情況;

        (3)層次性原則。指標(biāo)體系的層析結(jié)構(gòu)能夠條理、全面、系統(tǒng)地反映評(píng)估對(duì)象的本質(zhì)特征;

        (4)完備性原則。指標(biāo)體系應(yīng)圍繞評(píng)估目的,全面反映評(píng)估對(duì)象,不能遺漏重要方面或有所偏頗;

        (5)可測(cè)性原則。指標(biāo)應(yīng)盡量能夠被測(cè)定或度量,且能用數(shù)學(xué)形式表述,便于進(jìn)行效能計(jì)算;

        (6)可比性原則。指標(biāo)體系能夠在不同的作戰(zhàn)場(chǎng)景下進(jìn)行比較對(duì)照,便于判定偵察裝備在不同時(shí)空條件下的可行性。

        (7)簡(jiǎn)潔性原則。盡量采用有代表性的重要指標(biāo),作為評(píng)價(jià)指標(biāo)尺度,提綱挈領(lǐng),簡(jiǎn)明扼要

        3 指標(biāo)體系的建立

        根據(jù)機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務(wù)特點(diǎn)和以上的建立原則,構(gòu)建指標(biāo)體系。本課題指標(biāo)體系的構(gòu)建,應(yīng)用航空成像的相關(guān)知識(shí),把機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能作為一個(gè)整體來(lái)考慮,并從可靠性、生存能力、偵察能力與時(shí)效性這4個(gè)方面,對(duì)機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備偵察系統(tǒng)的指標(biāo)體系進(jìn)行建立(見(jiàn)圖2)。

        圖2 機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)的指標(biāo)體系

        4 運(yùn)用信息熵值法確定權(quán)重

        “權(quán)重(weight)”這個(gè)詞源于數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué),可以理解為某一項(xiàng)目相對(duì)重要性所賦予的一個(gè)數(shù)值。對(duì)于任何的復(fù)雜系統(tǒng),各個(gè)指標(biāo)的重要程度不同,其指標(biāo)權(quán)重也就不同。武器裝備效能評(píng)估體系中的權(quán)重,是指每項(xiàng)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)程度,它反映了各指標(biāo)在評(píng)價(jià)對(duì)象中價(jià)值地位的系數(shù)[3]。

        目前,有多種確定權(quán)重的方法,根據(jù)權(quán)重計(jì)算時(shí)原始數(shù)據(jù)來(lái)源的不同,可以分為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法三類(lèi)。

        本文選取熵值法進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán),它屬于客觀賦權(quán)法的一種,其優(yōu)點(diǎn)在于避免了定權(quán)的主觀隨意性,評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)源于真實(shí)數(shù)據(jù),提高了評(píng)估模型的可信度。

        在信息論中,熵值反映了信息的無(wú)序化程度,可以用來(lái)度量信息量的大小,某項(xiàng)指標(biāo)攜帶的信息越多,表示該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)決策的作用越大,此時(shí)熵值越小,即系統(tǒng)的無(wú)序度越小[4]。因此,可以用信息熵評(píng)價(jià)航空相機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際測(cè)量值,即由這些測(cè)量值構(gòu)成的判斷矩陣,來(lái)確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。其主要計(jì)算步驟如下[5]:

        (1)假定有m個(gè)評(píng)價(jià)方案,每個(gè)方案有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建判斷矩陣R

        式中,

        rst為第s個(gè)方案的第t個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值。

        (2)將判斷矩陣R歸一化,得到歸一化矩陣B,B的元素為

        (3)根據(jù)傳統(tǒng)的熵的概念,可以定義各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為

        式中,

        顯然,當(dāng)fst=0時(shí),lnfst無(wú)意義。

        因此,對(duì)fst的計(jì)算加以修正,將其定義為

        (4)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán) ω= (ωt)1×n

        5 結(jié)束語(yǔ)

        本文從航空成像偵察作戰(zhàn)的需求出發(fā),結(jié)合作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系的相關(guān)知識(shí),構(gòu)建了機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)體系,并探討了運(yùn)用信息確定指標(biāo)對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行賦權(quán)。另外,對(duì)機(jī)載光學(xué)偵察設(shè)備成像系統(tǒng)進(jìn)行效能評(píng)估,是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題,本課題所建的指標(biāo)體系,還有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

        [1]Global Airborne ISR Market 2008-2018[Z].Vision-gain,2008.

        [2]朱斯高.導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系設(shè)計(jì)研究[D].武漢:華中科技大學(xué).2005.

        [3]葉義成,柯麗華,黃德育.系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)及其應(yīng)用(第二版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

        [4]邱蔻華.管理決策與應(yīng)用熵學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

        [5]周偉興.光電型航空相機(jī)的偵察機(jī)作戰(zhàn)效能評(píng)估研究[D].長(zhǎng)春:空軍航空大學(xué),2010.

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