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武器装备作战效能稳健评估方法及其支撑技术研究

作　者: 黄炎焱
导　师: 王维平
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 稳健评估评估风险作战效能评估扩展贝叶斯法信念图表达仿真数据可信度证据理论评估指标体系模
分类号: E91
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着信息化战争的复杂性与不确定性的增加,军方对武器装备采办与论证提出了更高的要求。武器装备作战效能评估是武器装备采办与论证的核心问题之一,评估结论通常是采办决策的一个重要参考依据。为此,作战效能评估工作务必具备可靠性、可信性。而武器装备作战效能评估中存在诸多的不确定因素,给作战效能评估结论的可靠性与稳定性带来较大的影响,这增加了对采办决策产生误导的可能性。本文由此提出武器装备作战效能评估风险的问题,并说明在效能评估过程中缩减评估风险的必要性。分析武器装备作战效能评估的过程要素,指出目前缩减评估风险的主要困难有:缺乏可指导完成合理的作战效能评估指标体系的模式;缺乏足够多的可信的评估数据源的支持,也缺乏对这些多评估数据源有效融合处理的方法;缺乏有效的评估风险测度与控制手段。而目前依赖的传统解析法、专家评估法以及仿真评估方法仍难以有效地解决作战效能评估风险缩减问题。研究评估风险问题的重点在于采取有效措施,尽量减少评估风险因素的不确定性,最终取得稳定可靠的作战效能评估结论。为此,本文给出稳健评估的概念,并针对评估风险的缩减问题,提出一种武器装备作战效能稳健评估方法论。稳健评估以缩减评估风险,求取可靠的评估结果为重点,研究的内容包括:(1)在通常的效能评估结构与效能概念的基础上,归纳并提出一套合理的作战效能评估指标体系的指导模式及其实例化方法。(2)为取得合理可信的评估数据,提出仿真数据采集单的数据采集方式,建立适当的仿真系统结构以及实验设计方案;为分析仿真结果数据的可信度,提出基于证据理论的仿真数据可信度校验方法。(3)鉴于稳健评估需要尽可能多可利用的评估数据源支持,将多种评估数据源如作战仿真数据源、专家经验及理论数据等进行融合评估,求取作战效能。本文为此提出一种基于扩展贝叶斯法的多数据源融合评估方法。(4)针对评估风险的测控的困难,借鉴元评估的思想,构建评估风险的测控框架;并探讨以作战效能评估结果波动分析为主的风险测度模型。(5)设计一个作战效能稳健评估支撑系统,对系统的主要功能与关键模块采用软件工程建模语言UML进行建模设计,并基本实现稳健评估支撑系统的原型。(6)采用建立的稳健评估系统,以陆军装甲装备作战效能评估为例,分别针对陆军装甲装备系统如装备型号以及装备体系如装甲营的武器装备,进行作战效能评估,对提出的稳健评估方法的合理性进行实例验证。本文创新之处包括:分析作战效能评估中隐存的评估结论可靠性问题及其潜在的危害性,提出了武器装备作战效能的评估风险问题;考虑到评估风险缩减目的在于寻求作战效能评估结论的稳定性与可靠性,给出一个稳健评估的定义,进而提出武器装备作战效能稳健评估方法论;在稳健评估方法论基础上,针对难以按需定制合理完备的评估指标体系的问题,提出指导作战效能评估指标体系的模式及其实例化研究;针对建模仿真难以合理地按评估需求采集仿真数据的问题,提出了仿真数据采集单的方法,再针对仿真数据的可信度问题,提出基于D-S证据理论与专家评定相结合的方法对仿真数据源的可信度进行校验;面对采集到的多视角、多来源的各类有用的评估数据源如作战效能仿真数据、专家经验数据等难以进行综合求取作战效能值的难题,本文提出一种基于信念图的多种数据统一表达,再基于扩展的贝叶斯法的多数据源融合的评估方法;针对难以测度评估风险与难以进行风险反馈控制的问题,构建基于元评估的作战效能评估风险的测度与控制框架以有助于评估风险的测控。最后,采用稳健评估系统,分别针对装甲装备型号系统和装备体系的作战效能进行实例验证。验证的结果表明,稳健评估方法的确有能力得到可靠可信的效能评估结果。本文研究的稳健评估方法能够有效地提高武器装备论证与决策的支持能力。因此,稳健评估方法是一种有用的方法,值得研究与发展。

全文目录

摘要  12-14
ABSTRACT  14-16
第一章绪论  16-37
  1.1 研究背景与问题  16-21
    1.1.1 武器装备作战效能评估中的评估风险问题  16-17
    1.1.2 影响作战效能评估风险的主要因素  17-19
    1.1.3 武器装备作战效能评估风险缩减的困难  19-20
    1.1.4 武器装备作战效能稳健评估问题的提出  20-21
  1.2 相关领域研究现状  21-33
    1.2.1 与作战效能评估风险相关的研究  21-23
    1.2.2 作战效能评估方法  23-27
    1.2.3 评估总体框架  27-31
    1.2.4 与评估稳健性相关的研究  31-33
  1.3 研究目标及意义  33-34
    1.3.1 研究目标  33
    1.3.2 研究意义  33-34
  1.4 论文的主要工作  34-35
  1.5 本文组织结构  35-37
第二章武器装备作战效能稳健评估方法论  37-50
  2.1 传统评估方法论下的作战效能评估  37-40
    2.1.1 传统的评估方法论  37-38
    2.1.2 通常的作战效能评估方法  38-39
    2.1.3 传统评估方法论的某些局限性  39-40
  2.2 稳健评估方法论及其支撑技术  40-48
    2.2.1 武器装备作战效能稳健评估的概念  40
    2.2.2 武器装备作战效能稳健评估方法框架  40-42
    2.2.3 作战效能评估指标体系的模式及其实例化  42-43
    2.2.4 仿真数据采集及仿真数据可信度校验  43-44
    2.2.5 多数据源融合的评估方法  44-47
    2.2.6 评估风险测度及其反馈控制  47-48
  2.3 作战效能稳健评估方法适用范围  48-49
  2.4 本章小结  49-50
第三章作战效能评估指标体系的指导模式研究  50-63
  3.1 武器装备作战效能结构视图  50-51
  3.2 作战效能评估指标体系模式  51-53
  3.3 作战效能指标体系模式选择  53-58
    3.3.1 作战效能评估指标体系模式的选择  53-55
    3.3.2 评估指标体系模式的选择接口条件  55-57
    3.3.3 作战效能评估条件与指标体系模式的匹配  57-58
  3.4 作战效能评估指标体系模式的实例化  58-61
    3.4.1 作战效能层次化指标体系的细化过程  58-59
    3.4.2 作战效能评估指标体系层次的简化过程  59-60
    3.4.3 一种作战效能评估指标体系实例化方法  60-61
  3.5 一个应用实例  61-62
  3.6 本章小结  62-63
第四章仿真数据源的采集及仿真数据可信度校验  63-96
  4.1 基于作战仿真的效能评估数据采集方法  63-65
    4.1.1 基于仿真采集单的仿真评估需求框架  63-64
    4.1.2 仿真数据采集单的建立方法与步骤  64-65
  4.2 面向装甲装备作战效能评估的仿真采集单建构  65-79
    4.2.1 装甲装备作战效能评估指标体系  65-69
    4.2.2 仿真数据采集单的协商形成  69-73
    4.2.3 仿真采集单的仿真部署环境  73-74
    4.2.4 仿真实验设计与实验结果记录  74-79
  4.3 仿真数据源的可信度校验  79-89
    4.3.1 D-S 证据理论介绍  80-82
    4.3.2 作战效能仿真评估数据可信度校验方法  82-89
  4.4 某仿真数据源可信度校验的例子  89-95
  4.5 本章小结  95-96
第五章多数据源融合评估方法研究  96-111
  5.1 多数据源融合评估的需求  96-97
  5.2 多数据源融合评估的准备工作  97
    5.2.1 评估准则与评估指标体系处理  97
    5.2.2 评估数据源采集与信念图统一表达  97
  5.3 多数据源融合评估理论  97-104
    5.3.1 经典的BAYES 分析  97-98
    5.3.2 扩展的BAYES 方法  98-100
    5.3.3 基于扩展贝叶斯法融合的作战效能评估方法  100-104
  5.4 基于多方案对比的效能评估  104-106
    5.4.1 在多方案对比条件下的效能评估  104-105
    5.4.2 基于TOPSIS 法的多方案对比效能评估  105-106
  5.5 一个多数据源融合评估的算例  106-110
  5.6 本章小结  110-111
第六章评估风险的测度与控制研究  111-121
  6.1 作战效能评估风险测度与控制的需求  111-113
    6.1.1 广义风险与评估风险  111-112
    6.1.2 评估风险的不确定因素  112
    6.1.3 评估风险测度与控制的必要性  112-113
  6.2 基于元评估的评估风险分析  113-119
    6.2.1 元评估介绍  113-114
    6.2.2 基于元评估的评估风险测控框架  114-115
    6.2.3 在元评估框架下的评估风险测度  115-116
    6.2.4 评估者的信度度量  116-117
    6.2.5 评估结果的信度风险测度  117-119
  6.3 评估风险缩减与控制技术讨论  119-120
  6.4 本章小结  120-121
第七章稳健评估系统的设计与实现  121-137
  7.1 稳健评估系统的总体设计  121-123
    7.1.1 总体设计目标  121
    7.1.2 稳健评估系统的组成  121-122
    7.1.3 稳健评估系统流程  122-123
  7.2 评估建模环境设计与实现  123-131
    7.2.1 评估需求设计与效能指标体系模式选取  124-125
    7.2.2 评估指标体系构建工具  125-126
    7.2.3 信念图建模工具  126-127
    7.2.4 多数据源融合工具  127-128
    7.2.5 备用的评估方法设计  128-129
    7.2.6 评估风险的分析工具  129-130
    7.2.7 评估建议与结论生成工具  130-131
  7.3 评估引擎子系统的设计与实现  131-135
    7.3.1 评估引擎子系统的总体设计  131-132
    7.3.2 基于扩展贝叶斯融合算法的主评估引擎设计  132-133
    7.3.3 基于TOPSIS 法的辅助评估引擎设计  133-135
  7.4 评估结果的风险分析模块设计  135-136
  7.5 本章小结  136-137
第八章装甲装备作战效能稳健评估实例应用  137-170
  8.1 装甲装备作战效能评估  137-140
    8.1.1 装甲装备作战效能评估的层次  137
    8.1.2 装甲装备作战效能评估的目标  137-138
    8.1.3 装甲装备系统和装甲装备体系的约定  138-140
  8.2 装甲装备型号级的作战效能稳健评估  140-155
    8.2.1 研究背景  140-143
    8.2.2 装甲装备型号系统作战效能稳健评估算例  143-155
  8.3 装甲装备体系级的作战效能评估  155-169
    8.3.1 研究背景  155-158
    8.3.2 装甲装备体系作战效能稳健评估的具体实现  158-169
  8.4 本章小结  169-170
第九章结束语  170-173
  9.1 论文的主要贡献  170-172
  9.2 进一步的工作展望  172-173
致谢  173-175
参考文献  175-180
作者在学期间取得的学术成果  180-181

武器装备作战效能稳健评估方法及其支撑技术研究

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