水下无人系统学报
Journal of Unmanned Undersea Systems
2024年第4期
目标运动要素解算质量评价体系构建与评估
署名作者：
张洪瑞, 李斌, 程帅, 寇小明
作者单位：
中国船舶集团有限公司 第七〇五研究所, 陕西 西安, 710077
摘要
水面舰艇反潜作战过程中, 目标跟踪是其重要组成部分。目标跟踪过程中通过目标运动要素解算得到目标四要素信息, 并通过解算结果计算命中概率。目标运动要素的解算结果受战场情况、探测方式以及解算模型等多方面因素影响, 为将各个分离的单一因素关联起来, 文中从解算数据完整性、可用性、及时性以及准确性4个方面构建了一种目标运动要素解算质量评价体系, 以总偏差最小为目的将层次分析法和熵权法有效结合以确定指标权重, 经加权求和得到目标运动要素解算质量评估值, 并与命中概率仿真结果进行对比分析。仿真结果表明, 使用解算质量计算出的近似命中概率与实际命中概率误差小于9.2%, 文中构建的评价体系能有效将各个信息结合起来, 合理充分地表达命中概率, 有利于交战决策。
引言
进入21世纪以来, 随着高新技术的发展及其在潜艇上的应用, 以及新型潜舰、潜空导弹和鱼雷武器的列装, 现代潜艇的技战术性能逐步提高, 对水面舰艇的威胁不断增大。因此, 反潜战正在受到各国海军的普遍重视。
水面舰艇反潜作战过程包括对潜搜索探测、目标跟踪、指挥决策和打击防御过程, 形成了对潜作战OODA(observation、orientation、decision、action)循环。在水面舰艇执行反潜作战任务时, 鱼雷作为目前最有效的打击手段, 具有举足轻重的地位[1-4]。对于鱼雷武器系统而言, 根据探测信息源精确解算目标的运动要素对鱼雷实现其作战使命具有重要意义[5-6]。为了使鱼雷命中概率更高, 需要掌握目标的运动要素, 即雷目距离、目标速度以及目标航向角信息, 这些信息通常是通过目标运动要素解算得到的, 目标运动要素解算的准确与否直接影响着鱼雷命中概率的高低。
目前对目标运动要素解算结果的分析往往是从单一因素来进行对比, 如分析四要素解算精度的变化[7-8]。但实际情况中, 目标运动要素解算结果的优劣除精度外, 还会受到其他因素影响, 如解算数据的完整性、目标的真实性, 以及获取目标运动要素的及时性等。为了将各因素联系起来, 文中构建了目标运动要素解算质量评价体系, 并通过与水面舰反潜数学仿真评估实验得到的命中概率进行对比分析, 来验证该评价体系的合理性。
关于质量评估的研究, 杨槐等[9]构建了3层作战数据质量指标体系评估模型, 采用统计法与秩心法相结合对作战数据进行了质量评估。该方法接近实际, 虽不需要较大的训练集, 但方法中专家评判小组的主观偏好对结果影响太大, 会出现不同的专家小组得出的结果相差较大的情况。刘立军[10]将作战数据分为静态数据与动态数据, 采用粗糙集[11]与反向传播(back propagation, BP)神经网络理论相结合的方法对作战数据进行质量评估。该方法误差小, 准确率较高, 但BP神经网络模型的训练需要大量的数据训练集, 才能取得较好的结果。当训练集不足的时候, 此方法并不能保证评估模型是否实用。韩志军等[12]构建了大型仿真推演数据质量的评价指标体系评估模型, 采用主观赋权与客观赋权相结合的方法对作战数据进行了质量评估。该方法避免了专家主观偏好对结果影响偏大的问题, 但该方法中指标值并没有与阈值进行比较, 得出的结果也过度依赖指标值的大小, 其结果并不能直观地展现数据质量的好坏。
结束语
针对目标运动要素解算对命中概率影响分散的问题, 文中构建了目标运动要素解算质量体系, 并进行实例分析, 对不同周期下的解算质量与命中概率进行对比分析。实验表明, 文中所提评价体系构建合理, 可以将各个影响因素关联起来, 对反潜作战的打击决策具有一定的理论参考。但是, 文中仿真实验认为目标信息是完整可用的, 在今后的研究中应当对其改进, 在仿真条件中加入目标信息不完整的情况, 使其更加真实合理。
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END
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参考文献略
文章有删减，原文刊登于《水下无人系统学报》2024年第32卷第4期，点击阅读原文可查看。
