基于優勢關系粗糙集的空襲兵器判別

摘 要:提出一種基于優勢關系粗糙集的方法來抽取空襲兵器識別的主要因素與主要類型之間規則。所提出的優勢關系粗糙集方法綜合考慮了序值屬性和常規屬性,具有更為廣泛的應用前景。利用實例說明所提出方法的有效性。這里將優勢關系粗糙集應用于空襲兵器識別問題中,并且充分考慮了常規屬性和序值屬性。

關鍵詞:優勢關系;粗糙集;空襲兵器識別;知識獲取

中圖分類號:TP18

0 引 言

從目前局部戰爭和未來空襲特點的預測研究可以看出,為迅速達成戰役、戰略目的,未來空襲作戰中投入的空襲兵器數量和種類將明顯增多,且能從不同高度、不同方向實施飽和攻擊,壓制和摧毀地面防空武器。現代空襲作戰的顯著特點是:空襲地域范圍廣、突然性增大,防空預警時間短。為了適應空襲作戰的新特點,更有效地對付敵方空襲,地空導彈武器系統必須要提高機動性能和反應速度,在廣闊的地域內廣泛機動,并對敵空襲兵器的突然進攻做出及時反應。21世紀是信息化時代,高技術條件下作戰也將是信息戰,戰斗的成敗在很大程度上取決于空情信息索取、處理、傳遞的及時性和連續性。

為了盡可能地降低敵方空襲兵器對我方保衛目標及防空兵器實施攻擊的可能程度,很有必要對敵方空襲目標進行識別[1,2],為防空部隊射擊指揮員提供可靠的決策依據。當前使用的目標識別系統,主要區分大型飛機和小型飛機,區分度太低,對空襲兵器的類型基本依靠雷達測手的經驗進行判斷。這里嘗試采用一種較新的智能信息處理工具——基于優勢關系[3,4]的粗糙集[5[CD*2]7]模型,從雷達提供的已測樣本中抽取空襲兵器的主要因素與識別決策之間的規則,以此為防空部隊射擊指揮員提供可靠的決策依據。

1 空襲兵器的識別因素和主要類型

空襲兵器類型識別的主要因素包括:

(1) 飛行高度(獺):分為獺≥27 000 m;150 m≤┆獺<27 000 m;獺<150 m;

(2) 發現距離(玆):以250 km為界;

(3) 飛行速度(玍):TBM的速度一般在1 800～2 200 m/s,武裝直升機的速度小于100 m/s,空地導彈的速度大于400 m/s,一般作戰飛機的突防速度為200～400 m/s。基于以上考慮,可將速度分為2 000 m/s,400～

2 000 m/s,200~100 m/s和小于100 m/s四檔;

(4) 航線特征(玒):平直飛行、爬升、俯沖、下滑、分岔;

(5) 電磁輻射(ECM):分為有輻射和無輻射。

根據傳統經驗,空襲兵器一般分為五類:Ⅰ是TBM(戰術彈道導彈);Ⅱ是重型兵器,包括轟炸機、殲擊轟炸機和殲擊機;Ⅲ是輕型兵器,包括空地導彈、反輻射導彈和巡航導彈等;Ⅳ是武裝直升機;Ⅴ是誘餌。

例1 表1是一個通過雷達采集到的空襲兵器判別的數據樣本。

2 基于優勢關系粗糙集的知識獲取

一個決策系統為一個四元組:DS=。其中U是一個被稱為論域的非空有限的對象集合;獳T是非空有限條件屬性集合;D是非空有限的決策屬性集合且獳T∩D =h;V┆獳T是條件屬性的值域;V璂是決策屬性的值域集合,V=V┆獳T∪V璂;f為信息函數,對于衋∈獳T,衳∈U,有f(x,a)∈V璦[3,4]。在┍1所示的空襲兵器識別問題中,U={1,2,…,10},┆獳T={H,R,V,Y,獷CM珆為條件屬性集合,d為決策屬性。一般來說,根據決策屬性分類得到的是論域上的劃分,可以表示為U/d。И

傳統的優勢關系[8[CD*2]11]僅考慮了序值屬性,即屬性值越大,此屬性值所對應的對象越優,并未考慮經典粗糙集理論中的常規屬性。這里所要考慮的優勢關系是建立在這兩種不同類型的屬性的基礎上的,因而具有更為廣泛的應用前景。

[HTH]定義[HTSS]1 在決策系統DS中,AT= AT1∪AT2,AT1表示所有序值屬性的集合,而AT2表示所有常規屬性的集合,所以由AT決定的優勢關系記為〥OM(AT)且:

優勢關系DOM(AT)滿足自反和傳遞性,但不一定滿足對稱性。進一步地,記D〢T(x)為根據屬性集合獳T,所有優于x的對象的集合,即D┆獳T(x)={y∈U:(y,x)∈獶OM(AT)}。

例如在表1所示的決策系統中,獳T1={H,R,V}為序值屬性集合,而獳T={Y,獷CM珆為常規屬性集合,所以可以得到D [HTH]定義2[HTSS] 在決策系統DS中,對于歇玐罸,X基于優勢關系DOM(AT)的下、上近似集合分別定義為:

根據定義2所示的下近似集,可以這樣的確定決策規則:

[JP2]r瓁:若f (y,a)≥f(x,a)(衋∈獳T1)且f(y,a)=f(x,a)(衋∈獳T2),則y必定屬于X,它由下近似集┆獳T(X)中所有對象x所支持;[JP]

根據定義2所示的上近似集,可以這樣的確定決策規則:

[JP2]r瓁:若f(y,a)≥f (x,a)(衋∈獳T1)且f(y,a)=f(x,a)(衋∈獳T2),則y可能屬于X,它由上近似集┆獳T(X)中所有對象x所支持。[JP]

例2 例如在表1所示的決策系統中,根據決策屬性劃分得到論域上的劃分玌/d={Ⅰ類,Ⅱ類,Ⅲ類,Ⅳ類,Ⅴ類}={{1,6},{2,7},{3,8},{4,9},{5,10}},所以根據定義2就有〢T(Ⅰ類)={1,6},〢T(Ⅱ類)={7},〢T(Ⅲ類)={3},〢T(Ⅳ類)={9},〢T(Ⅴ類)={5,10}。

由上述結果,可以得到下列確定規則:

因為對в詎蠿罸,根據粗糙集性質有〢T(X)羀LL]〢T(X),所以在以上例子中所得到的確定規則包含在所有的可能規則中。

3 結 語

粗糙集理論及其各種拓展模型在各種實際問題中的應用體現了粗糙集理論的實用性及廣泛性。本文的創新點在于創造性地將優勢關系粗糙集應用于空襲兵器識別問題中,并且充分地考慮了常規屬性和序值屬性。充分利用了粗糙集對于處理具有不協調或含糊數據的優勢,根據基于優勢關系的下、上近似集,從雷達提供的已測樣本中抽取空襲兵器的主要因素與識別決策之間的規則,分別得到了所有的可能和確定規則。需要指出的是,用于粗糙集約簡的樣本數越多,包含的屬性越全,所抽取的規則越可靠,涵蓋的狀態也越全面。

參 考 文 獻

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作者簡介

孔媛媛 女,1975年出生,江蘇連云港人,在讀碩士研究生,實驗師。研究方向為智能信息處理。