基于灰色多層次綜合評價模型的捷聯慣性導航系統評估方法

石釗銘，王文革

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基于灰色多層次綜合評價模型的捷聯慣性導航系統評估方法

石釗銘，王文革

（海裝重慶局，重慶 401100）

針對捷聯慣性導航系統層次結構復雜、影響因素較多、單一指標難以全面準確評估其綜合性能的問題，提出了基于灰色多層次綜合評價模型的捷聯慣性導航系統評估方法。首先從艦船使用角度出發，構建了捷聯慣性導航系統的評價指標體系，然后根據捷聯慣性導航系統的結構特點，將灰色多層次綜合評估模型應用于捷聯慣性導航系統的評估中，最后仿真試驗證明了方法的有效性。

灰色多層次 評價模型 捷聯慣性導航

0 引言

近年來，由于新技術和新材料的投入使用，捷聯慣性導航系統的性能進一步提升，已廣泛應用于航海、航空和航天等領域。作為艦載武器系統的重要組成部分，其性能的優劣直接關系到艦船作戰效能能否正常發揮。于是，如何科學地評估捷聯慣性導航系統的整體性能顯得尤為重要。目前，隨著新知識的應用，許多評價方法被應用于復雜系統性能評估中，包括層次分析法、主成分分析法、模糊綜合評價法、神經網絡評價法等[1-5]。然而，捷聯慣性導航系統[6]的層次結構較為復雜，影響其綜合性能的因素較多，現在存在評估指標不全面、評估方法不健壯的問題，因此需要構建適用于捷聯慣性導航系統的科學完善的評估指標和評估方法。

1 評估指標體系的建立

指標的選取是進行系統性能評估工作的基礎，直接關系到系統的評估結果是否具有可信度和可靠性。為了客觀較好地反映系統的綜合性能，選取的指標應具有代表性、科學性、客觀性和實用性[7]，既不能太多，也不能太少。目前，在評估工作中使用了許多確定系統評估指標的方法。這些方法包括腦力風暴法、專家會議法、德爾菲法、聚類分析法[7,8]。其中德爾菲法具有匿名性、反復性與收斂性的優點，因此在本文確定評估指標體系使用德爾菲法。其流程如圖1所示：

圖1 德爾菲法流程圖

然后，根據捷聯慣性導航系統的特點，并結合目前我國船用捷聯慣性導航系統的現實情況，將指標體系分為通用指標和導航性能指標。其中通用指標分為使用性、可靠性、環境適應性和維修性，導航性能指標分為初始對準性能、導航精度、綜合校準性能。然后以此為基礎，再細分出多個指標，最終建立多層次的捷聯慣性導航系統評估指標體系，如圖2所示。

2 基于灰色多層次綜合評價模型的評估方法

灰色多層次綜合評估模型是一種通過采用關聯度分析方法來分析具有層次結構系統的數學模型，其所使用的關聯度分析方法來源于灰色系統理論，旨在分析系統中各因素相互間的關聯程度[1]。基于灰色多層次綜合評價模型的捷聯慣性導航系統評估方法的具體步驟如下：

假設影響捷聯慣性導航系統的綜合性能的重要指標有m個，同時待評估的捷聯慣導系統數目有n個，則第i個捷聯系統的m個指標構成數列為

n個系統的指標構成的矩陣形式為：

圖2 捷聯慣性導航系統評估模型結構

1) 確定最優指標集（ok）

確定方法：如果某一指標值越大越好，則取該指標在所有系統中的最大值；反之取最小值。

假設最優指標集為：

2) 指標值的規范化處理

為了避免指標間不同量綱和數量級的影響，事先需要對原始指標值進行規范化處理。規范化處理的表達式為：

假設進行規范化處理后得到如下矩陣為：

3)計算關聯度系數

求得的關聯系數矩陣E為：

4)建立灰色多層次評價模型

模型的數學表達式為：

表1 指標權重

3 試驗結果與分析

為了驗證方法的有效性，在相同特定的試驗條件下，以5套某型艦船捷聯慣導系統裝置為測試對象。通過試驗，測得相關的技術指標數據如表1所示。

4 結語

文章研究灰色多層次綜合評估模型在捷聯慣性導航系統性能評估中的應用。首先依據我國目前船用捷聯慣性導航系統的使用情況，構建了捷聯慣性導航系統的評價指標體系，然后根據捷聯慣性導航系統的結構特點，將灰色多層次綜合評估模型運用于捷聯慣性導航系統的評估工作中，最后通過實例試驗證明了該方法的有效性。為今后船用捷聯慣性導航系統的評估工作提供了依據和方法，有利于進一步提高我國艦船慣性導航系統的質量和水平。

表2 某型捷聯慣導系統的原始試驗數據

[1] 杜棟, 龐慶華．現代綜合評價方法與案例精選[M]．北京: 清華大學出版社．2005: 173-175．

[2] 郝燕玲, 牟宏偉．基于AHP的光學捷聯慣導系統綜合評價[J]．艦船電子工程, 2012, 32(10): 102-104．

[3] Y.H.Hu, S. H. He. Synthetic Evaluation Methods[J]．Beijing: Science Press, 2000．

[4] C Y Maggie, V M Rao. An application of the AHP in vendor se- lection of a telecommunications system, Omega, 2001, 29(2): 171-182．

[5] 蔣春林, 劉家新．基于模糊層析分析方法的船舶綠色度評估體系研究[J]．船海工程, 2007, 36(2): 72-76．

[6] Zhe Chen. The Principle of Strapdown Inertial Navigation[J]. Beijing: Astronautic Press House, 1986.

[7] 王敏．組合導航系統性能評估與試驗設計[D]．哈爾濱工程大學, 2011．

[8] 吳曉平, 汪玉．艦船裝備系統綜合評估的理論與方法[M]．北京: 科學出版社, 2007: 2-12, 112-114, 90-98．

[9] 鄭梓禎, 劉德耀．船用慣性導航系統海上試驗[M]．北京: 國防工業出版社, 2002: 164-178．

Evaluation Method for Strap-down Inertial Navigation System of Multi-level Based on Gray Comprehensive Evaluation Model

Shi Zhaoming, Wang Wenge

（Equipment Department of the Navy of Chongqing Representatives Office, Chongqing 401100, China）

TP311

A

1003-4862（2014）10-0029-04

2014-04-03

石釗銘（1987－），男，助理工程師。研究方向：導航制導與控制。