基于改进证据网络的空战动态态势估计方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaDec．252015Vol36No．123896．3909ISSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．c．qhkxb@buaa．edu．CnlDOI：10．7527／$Z000—6893．2015．0117基于改进证据网络的空战动态态势估计方法王昱1’2一，章卫国1，傅莉2，黄得刚1，李勇31．西北工业大学自动化学院，西安7101292．沈阳航空航天大学自动化学院，沈阳1101363．沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110870摘要：针对无人机空战态势估计

2、既需要综合考虑多类型因素影响，又需要具有不确定性推理能力的特点，建立了一种基于改进证据网络的动态态势估计模型并设计了威胁等级评估推理方法。首先，考虑空战决策时间较短的特点，提出变量框架等级缩减方法以提高网络运行效率；然后，针对空战态势信息具有大不确定性的特点增加冲突数据自适应融合算法以及网络证据的时间序列预测，提高证据的合理性；最后，引入时空融合思想和变权机制将前一时刻的威胁信息作为评判后一时刻威胁的重要标准，应用威胁在时间维度上的递归合成增加信息在时间方向的传递，改善了由于证据失真引起的评估结果的不合理性问题，并通过仿真验证了该方法的有效性。关键词：改进证据网络；态势估计

3、；推理；等级缩减；证据合理性；时空信息融合；变权中图分类号：V247．1；TPl81文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)12—3896—14信息已成为现代空战胜负的决定性因素，夺取并有效利用信息优势的一方将掌握战争的主动权。态势和威胁估计在信息化空战决策中起到举足轻重的作用，它将来自空中和地面的多传感器和信息源的数据与知识库信息进行合理融合，以建立关于空中目标属性、分类和运行轨迹的综合态势图，并对其威胁程度和作战目的进行评估，为己方后续决策提供依据[1]。较早的态势估计以解析表达式为主，文献[2—4]等采用优势函数法将连续型几何优势变量(包括角度优势、距离

4、优势、速度优势和高度优势等)与空战能力指标等加权求和以进行空战威胁评估，取得了一些有价值的研究成果。然而大量的不确定决策信息数据与可用决策时间越来越短之间的矛盾制约了该类方法的发展。更多的学者认为，如何在有效的时间内从不确定、不精确甚至不完全的输入数据和先验知识中作出合理的推理是实现空战态势估计的关键[5]。在复杂的空战环境中，各类信息源提供的环境信息都具有一定程度的不确定性，这些不确定性不仅来源于所获取的证据信息，还来源于制定推理规则的不确定性，甚至包括所获得不确定信息在传播过程中导致的某些推理结论的不确定性。这就需要对这些不确定性信息进行融合，而该融合过程就是态势估计不

5、确定性推理过程。目前应用于态势估计的不确定性推理方法主要有：模糊集理论(6-8

6、、粗糙集理论‘争¨]、以贝叶斯网络[12。14]为代表的概率理论和证据理论1-15-17]。相较于其他理论，证据理论作为概率论的一般化描述，具有以下优势：①便于信息建模，不要收稿日期：2015—02—06；退修日期：2015—03-02：录用日期：2015．05-04基金项目：国家自然科学基金(61374032)；航空科学基金(2012ZA01011)；辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2015412)*通讯作者Tel：024—89724448E-mail：yukill20@sinacom}

7、用格

8、式}WangY，ZhangWG，FuL，eta1．Dynamicsituationassessmentmethodofaerialwarfarebasedonimprovedevidencenetwork￡JjActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015，36(12)：3896—3909壬星．章卫营，傅莉．等基于改进证据确络的空战动态态势话诗亩法￡曲。航空学掇，2015．36(12)：3896-3909王昱等：基于改进证据网络的空战动态态势估计方法求先验概率，合成规则利于组合多个证据；②可以描述由于知识缺乏而产生的无知，也可以随着证据信息

9、的不断增加而不断收敛于可行解空间；③D—S信度函数是集合函数而不是点函数；④与概率要满足可加性原则不同，证据网络(EN)只需满足半可加性原则[I引。因此，证据理论能够有效地把集合论与概率论结合在一起，非常适合处理不精确、不完全的信息，在具有极大不确定性的空战信息融合方面必能发挥很大作用。然而，虽然证据理论的研究日益成熟，但作为证据理论模型化以及图形化的证据网络则起步较晚，国内外鲜有报道。近年来在态势、威胁评估中的研究才刚刚起步u8‘”]，因此，对该方法的研究相对于复杂的大信息量的空战态势评估问题具有重要的现实意义。