模型与数据混合驱动的武器装备评估方法研究

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武器装备评估作为武器装备论证的基础性工作之一,其评估结果能够为后续武器装备体系结构设计与优化等工作提供定量化依据。一直以来,以相关领域专家知识为主要依据的模型驱动的评估方法作为武器装备评估的主流方法被广泛应用。然而,由于武器装备的高度复杂性和不确定性,构建准确、通用的武器装备评估模型对参评专家提出了较高的要求。随着信息技术的飞速发展和数据科学的蓬勃兴起,数据驱动的武器装备评估方法应运而生。该方法在模型建立、参数设置到模型求解等武器装备评估全过程中,以客观数据为依据,增强了评估结果的准确性、合理性,为有效解决上述武器装备评估建模难题提供了新的技术途径。本文在分析武器装备评估特点的基础上,认为需要有效融合装备论证中的专家经验、历史信息和客观数据等多方信息开展武器装备评估。因此,模型与数据混合驱动的评估方法更加适用于武器装备评估问题。为此,本文以武器装备评估不同场景下的评估信息处理为核心问题,提出了以置信规则库系统的表达和处理武器装备评估不确定、不完备信息的基本思路;分析了置信规则库系统对于武器装备评估问题的适用性,提出了基于置信规则库实现模型与数据混合驱动的武器装备评估方法的总体框架;并进一步针对置信规则库优化过程复杂度较高的问题,结合实际问题中存在的多样化评估需求,提出了不同信息条件场景下的置信规则库优化方法,共同组成了一套模型与数据混合驱动的武器装备评估方法。论文的主要研究工作和创新点包括:(1)提出了以置信规则库为基础实现模型与数据混合驱动的武器装备评估方法的技术框架模型驱动是一种较为常用的以专家知识为主要依据的武器装备分析论证方法,数据驱动是一种新兴的有效处理武器装备客观数据的技术方法。本文在分析武器装备评估特点和相关概念的基础上,将包括专家知识、历史信息和客观数据在内的相关信息和数据定义为广义的武器装备评估信息;并指出模型与数据混合驱动的武器装备评估方法是综合处理武器装备评估多方信息的一种有效技术方法。在此基础上,本文聚焦于武器装备评估多元信息处理与融合,通过分析置信规则库推理评估以及置信规则库参数学习机制的基础上,致力于以置信规则库为核心模型描述和处理武器装备评估过程中涉及的专家知识、历史信息和客观数据等多方信息,并提出了基于置信规则库系统实现模型与数据混合驱动的武器装备评估总体技术框架,为有效利用装备数据和专家经验开展模型与数据混合驱动的武器装备评估方法研究奠定基础。(2)提出了完备信息条件下的武器装备评估方法本文研究模型与数据混合驱动的武器装备评估方法,核心是通过置信规则库的推理和优化过程,优化武器装备评估模型设置,达到提高武器装备评估准确性的目的。然而,传统置信规则库模型的构建和优化过程复杂度较高,严重影响了该方法在求解实际武器装备评估问题中的应用。为此,本文提出了完备信息条件下的武器装备评估方法。该方法通过将影响强度逻辑模型引入武器装备评估置信规则库的构建和优化过程,将置信规则库的构建与优化过程划分为两个阶段:首先,设置和训练影响强度逻辑参数,其次根据影响强度逻辑推理算法计算得到武器装备评估的置信规则库模型。本研究通过理论推导证明了基于影响强度逻辑的置信规则库构建和优化方法能够在不影响置信规则库完备结构的前提下,能够有效降低置信规则库构建和训练的复杂度;并以无人平台燃油输送装备能力满足评估示例验证了该方法在降低复杂度方面的有效性。完备信息条件下的武器装备评估方法适用于评估信息充足、适合构建具有完备结构置信规则库的武器装备评估问题。(3)提出了基于完备信息约减的武器装备评估方法在完备信息条件下的武器装备评估方法中,武器装备评估置信规则库的构建和优化是以影响强度逻辑模型为中间媒介实现的。基于影响强度逻辑的置信规则库优化方法在降低优化过程复杂度的同时,降低了置信规则库构建过程的直观性,为模型驱动的武器装备评估带来了诸多不便。为此,本文提出了基于完备信息约减的武器装备评估方法。相较于完备信息条件下的武器装备评估方法,该方法以并集假设为前提构建武器装备评估的置信规则库模型,有效解决了置信规则库的评估精度和复杂度的综合权衡这一关键技术问题。首先,本文定义了并集假设下武器装备评估置信规则库模型,并给出了并集假设下置信规则库中信度规则的激活算法;其次,提出了武器装备评估的置信规则库联合优化算法,基于赤池信息准则将置信规则库中规则数量和评估精度均纳入统一的目标函数,并依托差分进化算法优化了武器装备评估置信规则库的结构和参数设置;最后,以无人平台燃油输送装备能力满足度评估示例验证了基于完备信息约减的武器装备评估方法的有效性。在基于完备信息约减的武器装备评估方法中,并集假设下的置信规则库对于武器装备评估信息要求更宽松,同时置信规则库构建过程更加直观、优化过程复杂度更低。因此,基于完备信息约减的武器装备评估方法能够更好地支撑模型与数据混合驱动的武器装备评估过程,该方法更加适用于规模较大、输入信息更加一般化的武器装备评估问题。(4)提出了不完备信息条件下的武器装备评估方法在实际武器装备评估问题中,由于战场环境和武器装备发展的高度不确定性,往往很难获得武器装备评估所需的全部信息,基于不完备信息的武器装备评估方法研究具有较强的现实意义。为此,本文提出了不完备信息条件下的武器装备评估方法。该方法借鉴自组织映射的思路,将不完备信息条件下的武器装备评估分成为三个阶段:首先,根据相对完备的局部信息构建武器装备评估子置信规则库系统;其次,分别优化各子置信规则库参数设置,并计算各子置信规则库相对权重;最后,将子置信规则库综合集成,得到不完备信息下的武器装备评估总体置信规则库。本文开展的某陆上区域防空武器装备来袭目标拦截能力评估示例研究,详细说明了不完备信息条件下的武器装备评估方法的实现流程,验证了该方法在不完备信息条件下开展模型与数据混合驱动的武器装备评估的可行性。
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