石釗銘，王文革

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基于灰色多層次綜合評價模型的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評估方法

石釗銘，王文革

（海裝重慶局，重慶 401100）

針對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響因素較多、單一指標(biāo)難以全面準(zhǔn)確評估其綜合性能的問題，提出了基于灰色多層次綜合評價模型的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評估方法。首先從艦船使用角度出發(fā)，構(gòu)建了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系，然后根據(jù)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將灰色多層次綜合評估模型應(yīng)用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的評估中，最后仿真試驗(yàn)證明了方法的有效性。

灰色多層次 評價模型 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航

0 引言

近年來，由于新技術(shù)和新材料的投入使用，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提升，已廣泛應(yīng)用于航海、航空和航天等領(lǐng)域。作為艦載武器系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到艦船作戰(zhàn)效能能否正常發(fā)揮。于是，如何科學(xué)地評估捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的整體性能顯得尤為重要。目前，隨著新知識的應(yīng)用，許多評價方法被應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)性能評估中，包括層次分析法、主成分分析法、模糊綜合評價法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法等[1-5]。然而，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)[6]的層次結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，影響其綜合性能的因素較多，現(xiàn)在存在評估指標(biāo)不全面、評估方法不健壯的問題，因此需要構(gòu)建適用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的科學(xué)完善的評估指標(biāo)和評估方法。

1 評估指標(biāo)體系的建立

指標(biāo)的選取是進(jìn)行系統(tǒng)性能評估工作的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到系統(tǒng)的評估結(jié)果是否具有可信度和可靠性。為了客觀較好地反映系統(tǒng)的綜合性能，選取的指標(biāo)應(yīng)具有代表性、科學(xué)性、客觀性和實(shí)用性[7]，既不能太多，也不能太少。目前，在評估工作中使用了許多確定系統(tǒng)評估指標(biāo)的方法。這些方法包括腦力風(fēng)暴法、專家會議法、德爾菲法、聚類分析法[7,8]。其中德爾菲法具有匿名性、反復(fù)性與收斂性的優(yōu)點(diǎn)，因此在本文確定評估指標(biāo)體系使用德爾菲法。其流程如圖1所示：

圖1 德爾菲法流程圖

然后，根據(jù)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)，并結(jié)合目前我國船用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)情況，將指標(biāo)體系分為通用指標(biāo)和導(dǎo)航性能指標(biāo)。其中通用指標(biāo)分為使用性、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性和維修性，導(dǎo)航性能指標(biāo)分為初始對準(zhǔn)性能、導(dǎo)航精度、綜合校準(zhǔn)性能。然后以此為基礎(chǔ)，再細(xì)分出多個指標(biāo)，最終建立多層次的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評估指標(biāo)體系，如圖2所示。

2 基于灰色多層次綜合評價模型的評估方法

灰色多層次綜合評估模型是一種通過采用關(guān)聯(lián)度分析方法來分析具有層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，其所使用的關(guān)聯(lián)度分析方法來源于灰色系統(tǒng)理論，旨在分析系統(tǒng)中各因素相互間的關(guān)聯(lián)程度[1]?；诨疑鄬哟尉C合評價模型的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評估方法的具體步驟如下：

假設(shè)影響捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合性能的重要指標(biāo)有m個，同時待評估的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)目有n個，則第i個捷聯(lián)系統(tǒng)的m個指標(biāo)構(gòu)成數(shù)列為

n個系統(tǒng)的指標(biāo)構(gòu)成的矩陣形式為：

圖2 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)評估模型結(jié)構(gòu)

1) 確定最優(yōu)指標(biāo)集（ok）

確定方法：如果某一指標(biāo)值越大越好，則取該指標(biāo)在所有系統(tǒng)中的最大值；反之取最小值。

假設(shè)最優(yōu)指標(biāo)集為：

2) 指標(biāo)值的規(guī)范化處理

為了避免指標(biāo)間不同量綱和數(shù)量級的影響，事先需要對原始指標(biāo)值進(jìn)行規(guī)范化處理。規(guī)范化處理的表達(dá)式為：

假設(shè)進(jìn)行規(guī)范化處理后得到如下矩陣為：

3)計算關(guān)聯(lián)度系數(shù)

求得的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣E為：

4)建立灰色多層次評價模型

模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

表1 指標(biāo)權(quán)重

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證方法的有效性，在相同特定的試驗(yàn)條件下，以5套某型艦船捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)裝置為測試對象。通過試驗(yàn)，測得相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)如表1所示。

4 結(jié)語

文章研究灰色多層次綜合評估模型在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估中的應(yīng)用。首先依據(jù)我國目前船用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的使用情況，構(gòu)建了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系，然后根據(jù)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將灰色多層次綜合評估模型運(yùn)用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的評估工作中，最后通過實(shí)例試驗(yàn)證明了該方法的有效性。為今后船用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的評估工作提供了依據(jù)和方法，有利于進(jìn)一步提高我國艦船慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的質(zhì)量和水平。

表2 某型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)

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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

石釗銘（1987－），男，助理工程師。研究方向：導(dǎo)航制導(dǎo)與控制。