基于改进熵权的属性综合评价模型在雷达BIT测试性能评估中的应用

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  摘要:针对目前雷达装备BIT缺乏全面有效的测试性综合评价的问题,提出基于属性综合评价法的雷达BIT测试性综合评价模型。首先建立雷达装备BIT测试特性指标,然后以熵权系数法修正层次分析法的权重为基础,应用属性综合评价系统对某型雷达装备Brr系统进行建模分析,得到综合评价结果,对雷达BIT测试性评估研究具有参考价值。
  关键词:雷达BIT;属性综合评价;测试性能
  文献标志码:A
  文章编号:1674-5124(2015)03-0121-03
  0 引言
  随着雷达装备复杂程度和技术含量的日益提高,测试性对装备的作战能力、生存能力和维护保障性等产生越来越严重的影响。传统的采用外部测试仪器对设备进行离线测试的方法,已经难以满足装备测试的要求。武器装备维修性的提高,迫切要求武器装备具备故障检测、故障隔离的能力,以缩短维修时间。而机内测试技术(build-in tesL,BIT)作为提高雷达装备中测试性、维修性的有效途径,已成为研究热点。
  但目前雷达装备BIT性能评价过程中,仅仅是以某一阶段的测试性要求进行单指标(故障检测率、故障隔离率、虚警率)评估。但这种评估结论未能全面综合地考虑测试性影响因素,评价过程中带有很大的主观性,致使评价结论难以全面、准确地反映实际的测试性水平,严重制约了雷达装备BIT测试性工作的全面开展,也难以提高装备的测试性设计水平。本文运用了区间属性评价方法,以量化的方式综合评估雷达装备BIT的测试性能,确定雷达装备BIT的测试性能等级,从而使评价结果更加科学合理。
  1 雷达BIT测试性能评估指标体系的建立
  雷达装备BIT性能评估指标体系的建立,必须以科学的理论为指导,坚持系统全面、客观灵活、科学适用以及定性与定量相结合的原则。本文从雷达BIT作为军用装备的用途出发,结合测试性国家标准军用标准,确定了雷达BIT测试性评价指标体系由以下5个指标构成:故障检测率、故障隔离率、虚警率、平均故障检测时间、平均故障隔离时间。具体见图l。
  1)故障检测率I1。指雷达BIT在一定时间范围内正确检测故障数与故障总数的百分比。即BIT向操作人员指示装备故障的能力。
  2)故障隔离率厶。指雷达BIT将检测到的故障进行正确的隔离数与检测到故障总数之间的百分比。即BIT快速准确隔离到每个检测故障的能力。
  3)虚警率I3。指在规定时间内的虚警数(即故障不存在而BIT报故障,第二类虚警)与同时故障指示总数的百分比。
  4)平均故障检测时间I4。指雷达装备发生故障,BIT检测并指示该故障所需时间的平均值。
  5)平均故障隔离时间I5。指雷达装备BIT从开始隔离故障到完成隔离历时的平均值。
  2 基于属性综合评价BIT测试性能模型
  属性综合评价方法是在属性集和属性测度理论基础上提出的属性综合评价和决策系统,该系统由单指标属性测度分析子系统、多指标属性测度分析子系统和识别子系统3部分组成,如图2所示。
  在评估系统中,x=(x1,x2,…,Xn)表示待评估的BIT系统的个数;I=(I1,I2,…,Im)为BIT测试能力指标集;xi=(x1,x2,…,Xm)表示不同雷达装备的BIT的m个指标值反应的测试能力,即F为X上分类的属性空间,C1,C2,…,Ck为属性空间有序分割,满足C12<…k,每个指标的分类标准已知,为了使其满足有序分割,在此进行有序化处理,BIT评估等级划分表如表l所示。
  表中,(l-I1)、(1-I2)、I3分别表示BIT未检测故障的概率、未隔离到故障的概率及虚警率,其单位为%;I4、I5分别表示检测与隔离的平均时间,单位为mln;(Cl、C2、C3、C4、C5分别代表BIT测试能力分类中的优、较优、良、中、待改进)。
  2.1 单指标属性测度分析
  单指标测度对第i个雷达装备BIT的第j个指标测量值tj属于第K类Ck的属性测度。且满足:
  确定单指标属性测度函数μxjk(tj)如下:
  通过单指标属性测度函数实现了评价指标的去量纲化处理,消除了指标量纲的影响。
  2.2 多指标综合属性测度分析
  多指标综合测试度是根据每个指标作用的不同,将单指标属性测度如。与权重进行加权,表示xi属于第k个评估类Ck的程度。在此且
  2.3 属性识别分析
  根据置信度准则聚类。令λ为置信度(0.5≤λ≤1),其值越大则评价结果越倾向于保守、稳妥,若
  则称xi∈ck类。按评分准则排序,对象x的分数对C1>C2>C3……>Ck时,取nk=K+1-k;当Clk时,取nk=k。
  3 评估权重的确定
  在雷达装备的BIT测试能力评价中,其指标权重的分配权衡关乎最终结果的准确性。而目前确定权重的主观赋权法和客观赋权法都存在一定的缺陷,如主观赋权法(Delphi,AHP等)主要依靠专家的经验知识和对客观装备的认知,主观性大,而客观赋权法主要依据被评价雷达装备BIT的相关信息,但却忽略了专家的经验知识和决策者的意见。在此为避免现有主流权重权衡方法的缺陷,本文首先根据层次分析法(AHP)计算出各指标权重,然后采用信息熵技术对各指标权重进行修正。其具体步骤如下:   1)建立标准矩阵R。根据构造的判断矩阵规范化处理,建立标准矩阵
  2)计算第i项指标熵和差异系数。第i项指标输出的信息熵(其中i=1,2,…,m;当rijlnrij=0时),则第!项指标熵和差异系数di=1-Ei
  3)确定第i项指标的信息权重。i=l,2,…,m。
  4)AHP法计算权重。根据矩阵技术判断权重向量、一致性检验。计算出权重
  5)修正AHP权重。得到熵化后的权重向量
  4 实例应用与分析
  以某型雷达装备定型时提供的BIT测试性参数为例,采用本文属性模型对雷达装备的BIT测试能力进行评价。对该雷达装备BIT测试能力等级按照“CI:优”“C2:较优”、“C3:良”、“C4:中”、“C5:待改进”五级标准进行评定,相应的评价等级标准见表1;表2为某型雷达BIT各测试性评价指标的试验数据。
  4.1 实例分析
  1)计算单指标属性测度。
  x=(X1I,X12,…,X15)=(11,15,2,2.9,2),由式(2)~式(4)得它的单指标测度为
  2)权重确定
  根据节3中权重的确定的方法可以得到指标权重如表3所示。
  3)计算多指标属性测度
  根据式(5)计算出该型雷达BIT测试能力水平的属性综合测度值:
  (μ11,μ12,μ13,μ14)=(0.14,0.43,0.19,0.06,0)
  4)评估分析
  按照式(6)、式(7)的属性识别进行判别,取置信度λ=0.67,可得到评价结果为“中”。
  4.2 评价结果分析
  根据属性识别分析可知,该型雷达BIT的测试能力水平一般。为此,本文建议从以下3个方面进行优化设计:
  1)优化BIT测试节点。在测试点优选上保证最小故障测试集前提下,依据测试指标对测试点上进行优化。
  2)优化BIT诊断策略。构建一种合理的诊断策略,以便BIT能获得高的故障诊断精度、低的平均测试费用和故障隔离时间。
  3)发展智能BIT技术。从传统的人工智能(如专家系统)技术向新型的人工智能技术(如神经网络、模糊逻辑等)方向发展,从单一的人工智能技术向采用多种人工智能技术组成的混合系统方向发展,达到强雷达装备系统级BIT综合诊断与隔离水平。
  5 结束语
  本文运用属性综合评价系统理论,从定量与定性方面对雷达BIT测试能力进行了评估,文献[1]进行比较,结果一致。解决了仅仅依靠单个测试性定量指标评价雷达装备BIT测试能力的局限性,为雷达装备BIT的性能评估提供了客观、合理的评价方法,为雷达BIT检查验收阶段的提供了量化的方法。同时针对BIT测试性能不佳的问题,从3个方面简要阐述了BIT改进的方法。
  参考文献
  [1]常春贺,杨江平,基于物元可拓法的雷达装备测试性评价[J]雷达科学与技术,2012,1(10):22-26.
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