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目标运动要素解算质量评价体系构建与评估

张洪瑞 李斌 程帅 寇小明

张洪瑞, 李斌, 程帅, 等. 目标运动要素解算质量评价体系构建与评估[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 770-778 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0109
引用本文: 张洪瑞, 李斌, 程帅, 等. 目标运动要素解算质量评价体系构建与评估[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 770-778 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0109
ZHANG Hongrui, LI Bin, CHENG Shuai, KOU Xiaoming. Construction and Assessment of Quality Evaluation System for Solving Target Motion Elements[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(4): 770-778. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0109
Citation: ZHANG Hongrui, LI Bin, CHENG Shuai, KOU Xiaoming. Construction and Assessment of Quality Evaluation System for Solving Target Motion Elements[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(4): 770-778. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0109

目标运动要素解算质量评价体系构建与评估

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0109
详细信息
    作者简介:

    张洪瑞(1999-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为声自导总体技术

  • 中图分类号: TJ634; U674

Construction and Assessment of Quality Evaluation System for Solving Target Motion Elements

  • 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。

     

  • 图  1  目标运动要素解算质量评价体系

    Figure  1.  Quality evaluation system of target motion elements calculation

    图  2  近似命中概率与命中概率对比图

    Figure  2.  Comparison of approximate hit probability and hit probability

    表  1  数据真伪性等级

    Table  1.   Levels of data authenticity

    可信度 等级 可信度 等级
    完全不可信 1 基本可信 3
    基本不可信 2 完全可信 4
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    表  2  计算能力等级

    Table  2.   Levels of calculate ability

    解算时间/ms等级解算时间/ms等级
    ≥5 8001≥8005
    ≥4 0002≥5006
    ≥2 7003<5007
    ≥1 5004
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    表  3  反应能力等级

    Table  3.   Levels of reaction ability

    反应周期等级反应周期等级
    ≥121≥54
    ≥92≥35
    ≥63<36
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    表  4  探测方式等级

    Table  4.   Levels of detection method

    探测方式等级
    被动声呐探测1
    主动声呐探测2
    主被动声呐联合探测3
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    表  5  距离解算等级

    Table  5.   Levels of Distance Calculation

    距离解算误差等级距离解算误差等级
    ≥15.3%D1≥1.1%D5
    ≥10.8%D2≥0.8%D6
    ≥7.2%D3<0.8%D7
    ≥3.6%D4
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    表  6  速度解算等级

    Table  6.   Levels of velocity calculation

    速度解算误差/kn等级速度解算误差/kn等级
    ≥81≥25
    ≥5.82≥1.46
    ≥3.93<1.47
    ≥2.84
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    表  7  航向解算等级

    Table  7.   Levels of course calculation

    航向解算误差/(°)等级航向解算误差/(°)等级
    ≥501≥44
    ≥252<45
    ≥103
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    表  8  方位解算等级

    Table  8.   Levels of bearing calculation

    方位解算误差/(°)等级方位解算误差/(°)等级
    ≥7.81≥1.34
    ≥4.62<1.35
    ≥2.53
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    表  9  AHP法元素含义

    Table  9.   Element meaning in AHP method

    ${a_{ij}}$值含义
    1因素ij具有同样的重要程度
    3因素ij略微重要
    5因素ij较重要
    7因素ij非常重要
    9因素ij极为重要
    2, 4, 6, 8介于2个相邻判断尺度中间
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    表  10  随机一致性指标表

    Table  10.   Stochastic consistency index

    N 1 2 3 4 5
    $RI$000.580.901.12
    N678910
    $RI$1.241.321.411.451.49
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    表  11  一级评价指标判断矩阵、一致性检验结果和判别权重表

    Table  11.   Judgement matrix, consistency test results and discriminant weights for level 1 evaluation indicators

    判断矩阵 一致性检
    验结果
    判别权重
    ${\boldsymbol{A}}{\text{ = }}\left[ {\begin{array}{*{20}{c}} 1&2&3&{1/4} \\ {1/2}&1&2&{1/3} \\ {1/3}&{1/2}&1&{1/5} \\ 4&3&5&1 \end{array}} \right]$ 0.039 1 $ \boldsymbol{w} = (0.22,0.15,0.08,0.55) $
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    表  12  二级评价指标判断矩阵、一致性检验结果和判别权重表

    Table  12.   Judgement matrix, consistency test results and discriminant weights for level 2 evaluation indicators

    判断矩阵 一致性检验结果 判别权重
    $ {{\boldsymbol{A}}_1} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} 1&3 \\ {1/3}&1 \end{array}} \right] $ 0 $ {\boldsymbol{w}_1} = (0.75,0.25) $
    $ {{\boldsymbol{A}}_2}{\text{ = }}\left[ {\begin{array}{*{20}{c}} 1&2&3 \\ {1/2}&1&2 \\ {1/3}&{1/2}&1 \end{array}} \right] $ 0.004 6 $ {\boldsymbol{w}_2} = (0.54,0.30,0.16) $
    ${{\boldsymbol{A}}_3} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} 1&3 \\ {1/3}&1 \end{array}} \right]$ 0 $ {\boldsymbol{w}_3} = (0.75,0.25) $
    $ {{\boldsymbol{A}}_4} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} 1&{1/3}&1&2&2 \\ 3&1&3&5&4 \\ 1&{1/3}&1&3&2 \\ {1/2}&{1/5}&{1/3}&1&{1/2} \\ {1/2}&{1/4}&{1/2}&2&1 \end{array}} \right] $ 0.016 7 $ {\boldsymbol{w}_4} = (0.17,0.47,0.18,0.07,0.11) $
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    表  13  AHP法各指标权重

    Table  13.   The weight of each index of AHP method

    指标权重指标权重
    参数完整性0.1650反应能力0.0200
    跟踪完整性0.0550探测方式0.0935
    数据真伪性0.0810距离解算精度0.2585
    数据一致性0.0450方位解算精度0.0990
    数据集中性0.0240航向解算精度0.0605
    计算能力0.0600速度解算精度0.0385
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    表  14  距离解算等级归一化

    Table  14.   Distance solver level normalisation

    距离解算误差 距离解算等级 距离解算等级归一化
    $ \geqslant15.3\text{%}D $ $ 1 $ 0
    $ \geqslant10.8\text{%}D $ $ 2 $ $ 1/6 $
    $ \geqslant7.2\text{%}D $ $ 3 $ $ 1/3 $
    $ \geqslant3.6\%D $ $ 4 $ $ 1/2 $
    $ \geqslant1.1\text{%}D $ $ 5 $ $ 2/3 $
    $ \geqslant0.8\text{%}D $ $ 6 $ $ 5/6 $
    $ < 0.8\text{%}D $ $ 7 $ $ 1 $
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    表  15  仿真实验数据

    Table  15.   Data from simulation experiments

    周期 计算
    能力
    反应
    能力
    距离解
    算精度
    方位解
    算精度
    航向解
    算精度
    速度解
    算精度
    2 1704.7 8 3.08 1.83 19.20 6.94
    3 1059.9 8 2.61 1.64 9.13 4.38
    4 929.3 7 2.55 1.55 6.17 3.34
    5 925.3 7 2.47 1.50 4.40 2.65
    6 875.2 8 2.43 1.48 3.32 2.16
    7 870.0 6 2.33 1.46 2.67 1.76
    8 890.5 5 2.25 1.45 2.17 1.45
    9 868.6 4 2.17 1.45 1.87 1.22
    10 871.7 4 2.12 1.44 1.62 1.07
    11 867.2 3 2.08 1.44 1.38 0.96
    12 833.9 3 1.94 1.43 1.19 0.82
    13 862.0 3 1.89 1.43 1.07 0.73
    14 862.7 2 1.85 1.42 0.97 0.66
    15 867.7 2 1.84 1.42 0.88 0.59
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    表  16  熵权法各指标权重

    Table  16.   The weight of each index in the entropy weight method

    指标 熵值 权重
    计算能力 0.723 5 0.218 9
    反应能力 0.659 8 0.269 3
    距离解算精度 0.848 8 0.119 7
    方位解算精度 0.848 8 0.172 3
    航向解算精度 0.780 4 0.046 0
    速度解算精度 0.782 3 0.173 8
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    表  17  近似命中概率与命中概率对比表

    Table  17.   Table of approximate hit probability and hit probability

    周期PP周期PP
    20.540.5680.830.89
    30.620.6990.850.91
    40.690.72100.860.91
    50.730.75110.890.91
    60.790.82120.920.92
    70.820.85130.990.93
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    表  18  解算质量得分评价表

    Table  18.   Score evaluation of solution quality

    得分评价得分评价
    ≥0.91准确命中≥0.56基本不会命中
    ≥0.82基本命中<0.56不会命中
    ≥0.72不一定命中
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    表  19  不同工况下仿真结果对比表

    Table  19.   Comparison table of simulation results under different working conditions

    工况 周期 $ P' $ 评价 P 误差/%
    1 3 0.58 基本不会命中 0.56 3.5
    6 0.72 不一定命中 0.72 0
    9 0.88 基本命中 0.83 6.0
    2 3 0.60 基本不会命中 0.55 9.1
    6 0.77 不一定命中 0.81 4.9
    9 0.92 准确命中 0.86 6.9
    3 3 0.68 基本不会命中 0.64 6.3
    6 0.82 基本命中 0.79 3.8
    9 0.95 准确命中 0.88 7.9
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-21
  • 修回日期:  2024-01-30
  • 录用日期:  2024-02-07
  • 网络出版日期:  2024-08-05

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