效能评估

效能评估（通用11篇）

效能评估 篇1

烟幕作为一种应用广泛的无源干扰手段, 具有成本低、战术使用简易方便等特点, 已成为对光电探测、观瞄、红外制导武器干扰的一种有效手段。

干扰效果的评估一方面是干扰技术研究的重要环节, 另一方面, 对烟幕的战术使用研究有重要的意义.烟幕干扰效果评估需要大量外场试验.然而, 外场试验不仅需大量的人力、物力代价, 而且由于外场烟幕试验受到多种不可控因素的影响导致试验效率不高.因此, 研究有效、可靠、实用的烟幕干扰评估系统具有重要意义.

1 烟幕干扰评估系统构想

对于烟幕干扰效果的评估方法可分四类[1,2,3,4,5].

第一类是基于烟幕的物理特性和光学特性的透过率法、消光系数法、遮蔽质量法等, 这些方法通过试验数据和相应参数计算得出的仅仅是烟幕单方面使用的效果, 不能反应出烟幕对抗光电成像系统的干扰效果;

第二类是数值仿真法, 通过建立烟幕成形、变化等数学模型对烟幕遮蔽效果进行评估, 该类方法参数易调节, 灵活性强;不足之处是没有完善的数学模型可以准确描述环境对于烟幕施放的影响;

第三类是实验测试评估法, 由于测试时的环境条件 (温度、湿度、风力、风向等) 不能人为控制, 而且烟幕覆盖范围宽, 扩散快, 数据重复性差;

第四类是半实物仿真法, 该文采用的研究方法属于这一类, 该类方法具有灵活性强、可控性强、效费比较高、重复性好等优势, 为解决外场试验不能鉴定和评估的问题提供了有效的方法, 并且可以克服外场试验的一些约束条件, 与计算机仿真方法相比, 半实物仿真以实验为基础, 结果精确、直观, 能为计算机仿真提供数据支持, 有助于仿真模型优化.

1.1 评估系统的功能要求

烟幕干扰评估系统采用视频注入式半实物仿真设计思想, 利用外场摄取目标、背景和烟幕图像生成不同目标背景和烟幕干扰的视景;对注入的视频进行目标跟踪;定量评估烟幕干扰对成像制导武器的具体影响.如图1所示为烟幕干扰评估系统功能示意图.

1.2 系统的组成

烟幕干扰评估系统主要由5部分组成[6], 如图2所示.

(1) 数据库模块

为图像生成提供目标源图像、背景源图像、大气辐射传输模型、大气参数等数据和模型资源.

(2) 烟幕释放效果仿真模块

针对扩散区内各种发烟源、气象要素和下垫面条件, 建立起能够正确反映当地烟幕输送和扩散过程的数学模型.

(3) 红外图像生成模块

输入仿真参数后, 生成红外图像发送给视频信号处理模块.生成数字图像过程包括目标的生成、背景的生成、烟幕干扰效果生成.

(4) 视频信号处理模块

视频信号处理模块主要由各种目标检测、跟踪算法构成.为了这些算法借助硬件来实现.

(5) 仿真评估控制模块

控制仿真评估进程, 计算目标与红外成像系统的相对位置和相对姿态, 更新下一帧的视点位置;仿真评估结果的处理.

2 视频跟踪器

光学成像视频跟踪器应满足如下功能要求:

(1) 光学成像视频跟踪器能够实现对可见光和红外视频目标在典型背景下实时的识别跟踪功能;

(2) 以模板匹配模式选取跟踪目标进行跟踪;

(3) 与上位机的通信接口采用RS232串口, 能够实时将误差信息送给上位机;

(4) 输出视频显示跟踪窗和十字丝, 跟踪窗口下方实时显示跟踪误差.

2.1 硬件设计

Altera公司推出的Cyclone Ⅲ低成本、低功耗、功能丰富的FPGA芯片.该系列芯片具有丰富的存储器资源, 数字信号处理 (DSP) 乘法器, 视频和图像处理 (VIP) 包, Nios○RII嵌入式软核处理器, 在视频和图像处理等高强度算法应用中, 这些特性使该FPGA成为ASSP、ASIC以及分立数字信号处理器的理想替代方案.如图3所示为成像跟踪器的整体框图.

成像跟踪器的核心部件是FPGA, 它主要完成的功能有:视频解码器、视频编码器的配置;鼠标的驱动和鼠标数据接收转换;RS232串口通讯;字符十字丝波门的生成;模板的相关匹配运算;目标跟踪决策处理等.

2.2 跟踪算法设计

2.2.1 图像预处理算法

图像预处理的目的是减小噪声影响, 提高图像信噪比, 为后续图像处理做准备.文献[7]中提出一种适合硬件实现的快速中值滤波算法, 该算法可以有效提高效率, 减少排序次数, 算法具体步骤可表述为:将模板范围内每行、每列像素进行重新排列, 那么, 中间行与中间列的交点即为模板的中值.

2.2.2 典型红外成像导弹跟踪算法[8,9]

相关跟踪算法与波门跟踪算法相比利用了更多的图像信息, 因而能更有效可靠地跟踪目标, 它不要求分割目标和背景, 对图像质量要求不高, 可在低信噪比条件下正常工作, 对与选定的跟踪目标图像不相似的其他一切景物都不敏感, 能适应复杂结构的目标和背景的场合, 可用来跟踪较小的目标以及目标区域的某一特殊部分或对比度比较差的目标.鉴于上述分析, 选取相关跟踪算法来实现目标的跟踪.

序贯相似检测法 (SSDA) 是一种运算量小且很有效的相关跟踪方法.目标出现的位置一般不会离前一帧最佳匹配位置太远, 因此经典的SSDA模板匹配算法可以改进匹配搜索路径来进行算法性能的优化.设当前模板最佳匹配点为 (i, j) , 则下一帧最佳匹配点的位置出现在点 (i, j) 周围的可能性是比较大的, 因此可作下述改进:在当前最佳匹配点位置周围30个像素范围搜索时, 绝对误差值乘一个置信权重, 该值小于1;在当前匹配点位置30～60个像素范围搜索时, 置信权重设为1～2之间;依此法, 设置不同的置信权重系数, 这样, 可以加快在非匹配点位置的搜索速度, 又不影响匹配的精度.置信权重系数的设定需要通过实验来选取最佳的系数.

SSDA算法存在另一个比较大的问题是, 绝对误差准则寻求的最佳匹配点存在较大的误差, 而在模板不断更新的跟踪过程中, 误差会不断累加造成跟踪不稳定, 甚至目标丢失.针对这一点, 改进更新模板的方法:在选取第一个模板后, 对该模板进行二值化处理 (阈值选取为该模板像素灰度的平均值) 求取二值化图像的形心坐标, 该坐标与模板中心坐标的差值即为更新模板的修正值.

3 烟幕干扰视景仿真

3.1 目标/背景三维辐射模型建立

通过分析目标的红外辐射特性及典型作战背景红外辐射特性, 采用Multigen Creator对目标三维模型进行建立, 在外场利用2个波段的红外热像仪拍摄模型目标的纹理图像.为获取比较真实的红外辐射纹理信息, 拍摄的过程中尽量避开阳光、地面等反射的辐射, 采用小镜头小视场拍摄, 将这样获得的红外纹理近似认为是零视距红外纹理信息.地形的三维模型采用随机分布法来生成, 同样利用热像仪获得背景的红外辐射灰度纹理图像, 然后将此纹理进行拼接后映射到三维地形模型上.

3.2 烟幕干扰仿真设计

烟幕干扰视景仿真采用基于实测数据烟幕干扰仿真方法[10].

设Emin, Emax分别代表了烟幕辐射的最高值和最低值, 目标背景辐照度的最大值和最小值分别用Etbmax和Etbmin表示.计算每级灰度对应的辐射间隔r为

$r=\frac{E{}_{\text{t}\text{b}\text{m}\text{a}\text{x}}-E{}_{\text{t}\text{b}\text{m}\text{i}\text{n}}}{G{}_{\text{r}\text{a}\text{n}\text{g}\text{e}}}(1)$

设G (x, y) 为图像某像素点灰度

$G(x,y)=\mathrm{int}\left(\frac{E-E{}_{\text{t}\text{b}\text{m}\text{i}\text{n}}}{r}\right)(2)$

利用该映射关系进行烟幕纹理图像的制作.利用生成的烟幕纹理进行红外烟幕干扰仿真, 仿真方法如图4所示.

利用外场试验数据, 采用Creator建立三维目标和地形模型, 计算以天空为背景红外烟幕的透过率进行烟幕干扰仿真, 试验测量结果同仿真结果的对比如图5所示.

图5a为8～12 μm波段烟幕透过率50%的试验实测图像;图5b为8～12 μm波段烟幕透过率为50%的烟幕干扰仿真图像;图5c为3～5 μm波段烟幕透过率30%的试验实测图像;图5d为3～5 μm波段透过率为35%的烟幕干扰仿真图像.

烟幕干扰红外视景仿真流程如图6所示.

4 评估方法

4.1 基于制导精度评估法

制导武器弹着点的脱靶量和制导精度是反映其战术性能的关键指标, 对制导武器的干扰直接影响到其脱靶量和制导精度, 所以评估指标可以选择为脱靶量或制导精度, 通过检测制导武器受干扰后, 其脱靶量或制导精度的变化情况来评估干扰效果[11,12].

理论分析和大量试验结果证实, 在正常情况下制导武器的制导误差服从正态分布.既然制导误差服从正态分布, 根据测量误差理论, 制导武器弹着点落在以目标为中心, δ为半径的范围内的概率将为68.27%, 落在以2δ和3δ为半径的范围内的概率则分别为95.45%和99.73%, 也就是说, 在未实施烟幕干扰时, 制导武器弹着点仅有0.27%的概率落在以目标为中心, 3δ为半径的范围以外.为此, 可以3δ为界限判定实施干扰时制导误差是否超出正常制导精度允许范围.

设未实施烟幕干扰时制导武器的制导精度为δ0, 实施干扰后脱靶量大小为△r, 则可以按照以下标准判定干扰是否有效:

(a) 当△r≤3δ0时, 本次干扰无效;

(b) 当△r>3δ0时, 本次干扰有效.

在实际使用中, 烟幕干扰设备对制导武器的干扰是一个高度动态的过程, 在这一动态过程中, 影响干扰效果的因素非常复杂, 所以干扰效果有很大随机性.因此在实用中重要的不是某一次干扰效果如何, 而是在一定的使用条件下有多大把握对特定目标实现有效干扰, 即干扰成功率.为考核干扰成功率, 需要进行多次干扰试验, 记录各次干扰试验中的脱靶量△ri, 依据上述2种判定标准之一判定各次干扰是否有效, 最后按式 (3) 统计出干扰成功率.还可以依据干扰成功率的大小, 将干扰效果划分为若干等级.

$\eta =\frac{n{}_e}{n}\times 100\%(3)$

式中, ne为干扰有效次数, n为总干扰次数.

4.2 基于命中概率评估法

命中概率是体现制导武器效能的一个重要参数, 计算出导弹受干扰前后的命中概率, 以此来评估烟幕的干扰效果是客观准确的[5].

每次射击的弹着点可用二维随机变量 (Y, Z) 来描述.设$\overline{y}$、$\overline{z}$分别表示弹着点Y, Z的数学期望, 反映制导误差中系统误差的大小, 则散布规律的数学描述为

$\begin{array}{l}f(y,z)=\frac{1}{2\text{π}\sigma {}_y\sigma {}_z\sqrt{1-\rho {}_{yz}^2}}\\ e{}^{-\frac{1}{2(1-\rho {}_{yz}^2)}\left[(\frac{y-\overline{y}}{\delta {}_y}){}^2]-2\rho {}_{yz}\frac{(y-\overline{y})(z-\overline{z})}{\delta {}_y\delta {}_z}+(\frac{z-\overline{z}}{\delta {}_z})\right]}(4)\end{array}$

式中, ρyz是Y, Z的相关系数;δy, δz分别为Y, Z的标准差, 反映制导误差中随机误差的大小.当没有系统误差存在时, 散布中心与瞄准中心重合, 式 (2) 可以表述为

$f(y,z)=\frac{1}{2\text{π}\delta {}_y\delta {}_z}\exp \left(-\frac{y{}^2}{2\delta {}_y^2}-\frac{z{}^2}{2\delta {}_z^2}\right)(5)$

令P表示单发导弹的命中概率, 即独立射击时某一发导弹命中目标的概率

${\rm P}=\frac{1}{2\text{π}\delta {}^2}{\displaystyle \underset{-a}{\overset{a}{\int }}{\displaystyle \underset{-b}{\overset{b}{\int }}\exp }}(-\frac{y{}^2+z{}^2}{2\delta {}^2})\text{d}y\text{d}z(6)$

式中, a, b为目标等效为长方形的长和宽.

为了用这一客观现象定量地评估干扰效果, 可以引用下列表达式 (P为干扰前命中概率, P′为干扰后命中概率) :

(a) △P=P-P′以单发命中概率的下降值作评估干扰效果的参数;

(b) β= (P-P′) /P以单发命中概率的相对下降值或下降率来评估干扰效果;

(c) η=P′/P称效率系数, 它反映了导弹在有干扰和无干扰2种条件下命中一目标所需要导弹数之比 (0<η<1) .

提出生成一定弹目距离、目标处于稳定跟踪状态、不同透过率烟幕干扰视景的方法来进行干扰效果的定量评估方法.利用生成的视景进行跟踪实验, 成像跟踪器的误差输出量即可认为是烟幕干扰引起的制导误差, 这样就可以充分利用输出的误差信号实现在开环状态下对烟幕干扰效果的定量评估.由于生成的是目标在设置的制导精度下稳定跟踪的视景, 视景中导弹和目标的距离一定, 因此可以把成像跟踪器跟踪目标的过程看作是具有遍历性的平稳随机过程, 那么可以利用时间平均代替统计平均, 即可以通过延长导弹跟踪时间来代替多枚导弹的试验.

5 结 束 语

设计了烟幕干扰效能评估系统, 结合现代信号处理技术和干扰评估理论, 吸取国内外的成功经验, 对评估系统中的关键技术给出了解决方案.

参考文献

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效能评估 篇2

对指控装备运行效能进行科学的评估,全面、深入地描述和体现装备的机动性、可靠性、顽存性、可维修性和可操作性等战术技术性能,并对其运行效能做出定量评估,既有助于战时对指控装备的优化配置,又有助于对指控装备进行科学论证和设计,而且对装备的宏观规划论证和编制结构研究也有很强的指导作用。目前,指标体系综合方法是一种公认的通用评估方法。据此,指控装备效能评估也以采用多指标综合评价方法为宜。

1多指标综合评估体系的建立

1.1建立效能评估指标体系

影响指控装备效能的因素很多。这些因素之间的关系,既相互矛盾又相互统一。如指控装备的通信能力、机动能力和广义可靠性三者之间,既有联系又相互影响。对一种指控装备而言,既要求可靠性高,又希望通信能力、机动能力强。显然,这三个指标都达到最大值的指控装备是不存在的。因此,指控装备效能评估实质上是一个多目标的择优过程。

一般来讲,装备运行效能的评估,主要是通过比较一些指标的实际值与其期望值的差异来进行评判的。美国工业界武器装备系统效能咨询委员会在20世纪60年代中期,提出了一种为人们所普遍接受的分析装备效能的模型。此模型旨在根据可用性(A)、可信赖性(D)和能力(C)三个方面,评价装备效能(E)。借鉴ADC模型的思想,指控装备运行效能评估的指标体系可从可用性、可信赖性、和能力这三个方面来构建。

1.2评估指标值的无量纲处理

由于评估指标是从不同方面来反映指控装备性能情况的。因此各评价指标值的量纲和目标趋向不尽一致。有的评估值是越大越好,如通信能力等;有的评估值则越小越好,如误码率等。为了有效地集成各评估指标值,必须对各评估指标值进行无量纲化处理。无量纲化处理的方法很多,为了评估的方便起见,采用如下方法:

若评估指标值越大越好,则Pi=0.50+0.50×ai。当I≥I50时,ai=(I-I50)/(I100-I50);当I

2装备运行效能值的计算与评价

2.1装备运行效能值的计算

每种指控装备的运行效能值,应综合各种评估指标值的得分情况。为简单起见,装备的运行效能值可根据各种评估指标的评分值与其权重乘积的累加值来获得。可用下式表述:E=WiWijPij式中,E为效能值;为第i个准则的权重;Wij为第i个准则下第j个指标的权重;Pij为第i个准则下第j个指标的评分值。

2.2装备运行效能的评价

设E100表示每个指标都取最佳值所得到的效能值,由上式计算ζ=E/E100。ζ表示指控装备在特定环境下发挥效能的能力值。根据ζ的`值,装备运行效能的评价结果对应为:0.9≤ζ≤1为“极好”;0.8≤ζ0.9为“很好”;0.7≤ζ0.8为“好”;0.6≤ζ0.7为“较好”;0.5≤ζ0.6为“中等”;0.4≤ζ0.5为“较差”;0.3≤ζ0.4为“差”;0.2≤ζ0.3为“很差”;ζ0.2为“极差”。对指控装备来说,ζ值的大小与测量环境密切相关。测量环境不同,ζ值的差异可能较大。

战时指控装备的选优,应在平时模拟战时环境、评估指控装备运行效能的基础上进行。在同类别的若干型号指控装备中,ζ值大的应优先选用。

3结语

效能评估 篇3

关键词 复杂电磁环境 效能评估 参数研究

中图分类号：TN973 文献标识码：A

0概述

已有研究者对战场复杂电磁环境效能评估准则进行了探讨，初步建立了适用于战场各作战群体（平台）的电磁环境效能评估准则体系结构，根据分层建模的效能分析方法，对组成战场各作战群体（平台）的各分系统按照作战效能（体系应用效能）进行第一层划分，然后对每一个划分的系统效能按照评估指标的侧重点不同从其考核参数中选取某项或某几项作为第二层次指标进行划分。本文结合实际工程，着重介绍一下对处于战场复杂电磁环境中的，各作战群体（平台）的电磁环境效能评估所涉及的参数指标体系。

1作战群体（平台）的组成

从电磁环境效能评估角度可以把组成各作战群体（平台）的各分系统按照实际作战效能（体系应用效能）的不同分为无线电通信子系统、雷达探测子系统（分为雷达探测子系统和二次雷达探测子系统）、数据采集子系统（无源侦收子系统）和其它电子信息子系统等。具体划分情况如图1所示。其中无线电通信子系统又可以根据通信频段的不同细分为：短波（HF）通信系统、超短波（VHF/UHF）通信系统、L波段通信系统、S波段通信系统、C波段通信系统、Ku波段通信系统和Ka波段通信系统（划分情况如图2所示）；雷达子系统又可根据载体的不同分为：地基雷达、机载雷达和舰载雷达等；无源侦收子系统也可根据侦收信号频段的不同分为：通信侦察系统和电子侦察系统。

下面我们就根据图1的划分，探讨一下组成作战群体（平台）综合作战效能的各子系统效能的参数指标体系。

2电磁环境效能评估参数指标体系

2.1无线电通信子系统电磁环境效能评估参数指标体系

我们根据处于复杂战场电磁环境条件下的无线电通信子系统的特点，可以把无线电通信子系统的电磁环境效能评估参数指标体系按照图3的指示，划分为四个基本方面，即：通信距离、话音传输质量、数据传输质量和抗干扰能力。

图3 无线电通信系统电磁环境效能评估参数划分

其中，通信距离又可以根据各种通信系统的工作特点分为：常规（抗干扰）→话音（数传）→空空（空地、地地）（具体划分情况如图4所示）；话音（数据）传输质量也可根据各种通信系统的工作特点分为常规（抗干扰）→空空（空地、地地）（具体划分情况如图5和图6所示）；抗干扰能力可以根据通信对抗中常有的干扰样式分为：噪声干扰（又可分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰）、音频干扰、回答干扰、键控干扰和脉冲干扰（具体划分情况如图7所示）。

2.2雷达探测子系统电磁环境效能评估参数指标体系

我们根据功能不同把雷达探测子系统分为雷达探测子系统和二次雷达探测子系统。

2.2.1雷达探测子系统电磁环境效能评估参数指标体系

我们根据处于复杂战场电磁环境条件下的雷达探测子系统的特点，可以把雷达探测子系统的电磁环境效能评估参数指标体系按照图8的指示，划分为四个基本方面，即：探测距离、目标跟踪能力、目标识别能力和抗干扰能力。其中，探测距离、目标跟踪能力和目标识别能力又可根据具体需要评估的雷达探测系统的探测模式细分为，对地探测、对空探测和对海探测三种情况，并且每种探测模式又可根据不同的工作方式进行细分，如某空中预警雷达探测系统的探测模式可以分为对空探测和对海探测，抗干扰能力可以只考虑雷达对抗使用最多的噪声干扰方式，它是由干扰发射机产生很强的射频噪声或调制噪声形成的干扰，噪声干扰按干扰带宽的不同分为瞄准式、阻塞式和扫频式三种。

2.2.2二次雷达（SSR）探测子系统电磁环境效能评估参数指标体系

我们可以参照雷达探测子系统电磁环境效能评估参数指标体系的划分规则，对二次雷达探测子系统的电磁环境效能评估参数指标体系进行划分，只是探测模式中不需考虑对地探测模式，具体划分情况如图9所示。

2.3数据采集子系统电磁环境效能评估参数

我们此处所探讨的数据采集子系统泛指复杂战场电磁环境下各作战群体（平台）上的无源侦收子系统。它可根据侦收信号频段的不同分为：通信侦察系统（CSM，侦收频段100MHz～2GHz）和电子侦察系统（ESM，侦收频段2GHz～18GHz）。我们可以根据这些数据采集子系统的特点，把它的电磁环境效能评估参数按照图10的指示进行划分，即为：频率搜索能力、辐射源识别能力、测向精度、定位精度和抗干扰能力。其中，抗干扰能力可以只考虑电子对抗中使用最多的欺骗式干扰方式。欺骗干扰，是指无源侦收设备收到的信号有真有假，以致产生错误判断和错误行为。

2.4其它电子信息子系统电磁环境效能评估参数

我们把待评估的作战群体（平台）上除无线电通信子系统、雷达探测子系统和数据采集子系统之外的其它电子系统统一归类为其它电子信息子系统。对它的电磁环境效能评估参数也可以按照图11的指示进行划分，即大致分为作用距离和抗干扰能力两个方面。如某空中平台上的机载通信系统、气象雷达、塔康（TACAN）和测距机（DME）等系统就可以统一归为其它电子信息子系统进行统一的评估。

3示例

下面我们就以战场复杂电磁环境效能评估准则中所举的某空中平台的例子，来说明如何应用我们上面所描述的系统电磁环境效能评估参数分类准则来划分组成作战群体（平台）作战效能的各子系统的单项效能。

我们首先把某空中平台的作战效能按照图1所示的划分准则划分为：无线电通信子系统、雷达探测子系统、数据采集子系统和其它电子信息系统。其中，无线电通信子系统包括短波通信子系统、超短波通信子系统、和Ku波段卫星通信子系统；雷达探测子系统包括预警雷达探测子系统和二次雷达探测子系统；数据采集子系统为电子对抗子系统（侦收频段为0.5GHz～2GHz）；其它电子信息系统包括机载超短波通信系统、塔康系统、气象雷达系统和测距机系统等。然后我们根据前面所述的参数分类标准，以通信距离评估无线电通信子系统，以探测距离评估雷达探测子系统，以抗干扰能力评估数据采集子系统，以作用距离评估其它电子信息子系统。具体的参数评估划分方式如图12所示。

4总结

战场复杂电磁环境效能评估参数指标体系的研究涉及到的因素很多，建立一个适合战场作战环境下的、科学合理的参数评估指标体系是对作战群体（平台）进行电磁环境效能评估的基础。本文结合工程实践经验，采用层次分析方法，初步建立了一套适用于战场复杂电磁环境效能评估的参数指标体系。

但是考虑到效能评估中的各种不确定性因素的影响及效能评估中的条件、时间和任务（或需求）是发展的、开放的、动态的及不可能完全确定的，本文建立的电磁环境效能评估参数指标体系还是非常片面、不够完善的，层次结构还不够合理，需要进一步加以细化和改进。

截拳道动作技术效能评估 篇4

关键词：摆拳,动量 (动量矩) 积累,击打效能

截拳道纲领性动作技术要求是“步拳合一”、“步腿合一”, “攻防合一”。具体地说, 截拳道步法借鉴于击剑运动的步法, 后腿蹬、前脚踏进、后脚跟;剑先于前脚到达, 形成突刺动作。截拳道“步拳合一”中的拳应稍先于足的到达攻击目标, 这样有利于“人体重量压向对方”[1], 并在前脚落地制动时, 前面蹬腿加速形成的动量会积极地向手臂传递。本文以截拳道“摆拳” (右手在前) 为分析技术动作, 运用三维运动解析法, 分析其技术环节, 总结其动作技术效能, 这对截拳道其它动作技术的效能力学形成机制是有参考价值的。

1 研究方法

1.1 三维运动分析系统解析法

利用Vicon Motus9.2三维运动解析系统对截拳道“摆拳”进行拍摄取样, 拍摄频率为50帧/h, 再经三维坐标分析计算, 记录动作主体过程中截拳道拳师各关节点位置三维空间的原始数据, 再解析肩髋夹角、左右上下肢等的角速度、角加速度及重心加速度、重心线速度等运动学参数。

1.2 归纳推理法

通过分析截拳道“摆拳”动作技术的运动学参数, 归纳总结截拳道摆拳形成的生物力学原理。

2 实验对象

以1名具有10年截拳道拳龄的武师为对象, 其身高1.69m, 体重56kg。

3 截拳道“摆拳”的技术形态 (右手在前)

截拳道摆拳可分为三个阶段, 分别是“警戒式”、“蹬 (左) 腿伸 (右) 臂”、“制动摆臂”。

4 实验测试

4.1 实验仪器设备

Vicon Motus9.2三维运动解析系统由三维标定框架1台、专业摄像机2台、计算机工作站1台组成, 后三者由同步器相连。

4.2 实验测试过程

运用Vicon Motus9.2三维运动解析系统对1名截拳道拳师的“摆拳”分别进行10次运动学同步测试, 后选取其中最成功的1次。“摆拳”取样时间为3s;摄像机取样频率为50幅/s, 实验测试点为从头顶点到足尖的20个标定点;实验运动学参数从主体动作开始第1幅图到结束的最后1幅采集计算。

5 实验结果及分析

5.1 截拳道“摆拳”右手腕与右足跟位置判断

“警戒式”阶段与“蹬腿伸臂”阶段, 右手腕与右足跟位置都无明显变化, 而在“蹬腿伸臂”阶段转向“制动摆臂”阶段之前 (0.8s/时) , 当右足跟落地时, 右手臂伸直, 即前手先于前脚到达。

5.2 截拳道“摆拳”的下肢运动——各关节的角速度

“警戒式”阶段左下肢关节都无明显变化, 在“蹬腿伸臂”阶段髋、膝关节角速度依次有明显变化, 之后踝关节有较大的变化, 是大关节带动小关节原理的表现, 但踝关节表现更为积极。左踝关节运动在“摆拳”的过程中起着重要作用。

“警戒式”阶段右下肢的角速度无明显变化, 而在“蹬腿伸臂”阶段及“制动摆臂”阶段可以看出右髋关节和右膝关节的角速度变化较大, 膝关节带动髋关节运动, 右膝关节在下肢运动中也起着主导作用, 这样有利于右腿迅速迈出。

5.3 截拳道“摆拳”上肢运动

5.3.1 截拳道“摆拳”右上肢各关节的角速度

在“摆拳”的“警戒式”和“蹬腿摆臂”阶段, 右肘关节角速度在右足落地制动前达到峰值, 后反向达到峰值;在“制动摆臂”阶段时, 右腕关节有着很明显的变化, 角动量在右手臂上传递着。

5.3.2 截拳道“摆拳”上肢各关节的角加速度

“警戒式”阶段和“蹬腿伸臂”阶段, 右上肢各关节的角加速度比较平稳, 无明显变化, 而在“蹬腿伸臂”阶段进入“制动摆臂”阶段之间 (0.8s/时) 右腕关节出现个最大角加速度, 其值达到1100000度/S左右, 这是手臂伸得最直, 身体转动半径最大, 线加速度a=β*r, 因此线加速度达到最大。根据牛顿第二定律:F=m*a, 当右手击中目标时, 就会产生较大的击打力量。

5.4 截拳道“摆拳”躯干运动

5.4.1 截拳道“摆拳”肩髋夹角

整个截拳道“摆拳”过程中肩髋夹角转动幅度较大, 这能利用腿部传递来的动量矩, 为躯干再加速的提供了条件, 实现“腰马合一”这一截拳道的核心技术要领。因为躯干有着较大的质量, 同时具备胸大肌等力量较大的肌肉, 这种较大的“开合”为动作技术储备较大的动量和动量矩准备了条件。

5.4.2 截拳道“摆拳”肩髋夹角的角速度

在“蹬腿伸臂”阶段转向“制动摆臂”阶段的过程中, 肩髋夹角角速度出现个最大值, 其值达到500度/s左右, 这是快速“开门”的过程, 紧接着反向达到较大角速度, 是“关门”的过程。就像门绕着门轴快速地打开后, 又快速地关闭, 结果在门沿部位产生较大的线速度, 也就是在拳师的击打部位, 这里是右手产生较大的线速度, 就像快速飞过的链球那样击打到对方的身上, 能产生较大的击打效果。

5.5 截拳道“摆拳”整体运动

5.5.1 截拳道“摆拳”重心线速度

“警戒式”阶段, 无较大波动, 重心线速度不是很大, 基本不超过0.5度/s, “蹬腿伸臂”阶段开始慢慢上升, 达到平稳地在0.5~1.0度/s之间, 而在“制动摆臂”阶段 (0.8s稍后) , 重心线速度达到最大值1.54度/s, 后平缓向下, 由此看来, 在右足着地缓冲时, 人体整体在前进的方向开始制动, 动量矩向前手臂转移。

5.5.2 截拳道“摆拳”重心的线加速度

摆拳三阶段重心线加速度无较大的波动, 说明摆拳过程中向前加速不是摆拳的主要动力来源。其主要的力量来源为身体左右方向的开合, 即身体左右方向较大幅度的重心移到和加速。

6 结论

(1) “警戒式”阶段向“蹬腿伸臂”阶段时, 左腿和右上臂遵循大关节先动原理, 因此要充分发挥“摆拳”的力量, 主要靠在拳师整体的“开门” (人体整体重心向右边移动) 、“关门” (人体整体重心向左边移动) , 并达到较大的加速度。 (2) 利用“步拳合一”, 即步法移动结束着地缓冲, 身体整体能获得部分动量, 继而通过旋转传递于手臂。 (3) 在后腿的蹬伸中, 除遵循髋、膝、踝的活动顺序时, 要特别注重后腿踝关节的作用;同时, 前腿以膝关节为主导积极地向前迈出。

7 建议

(1) 充分动员动作技术的有效质量, 尽量利用全身的惯性, 而不单纯是手臂等的力量, 这样对对手的打击就更好。 (2) 充分利用左踝小关节的作用, 充分伸展膝、髋关节, 以获得身体向前的动能, 充分伸展时前脚及时落地, 手的动能达到最大。 (3) 根据截拳道摆拳形成的力量传导路径, 有必要加强几对主动肌和拮抗肌的力量练习:上肢的肱三头肌和肱二头肌, 躯干的三角肌后束和胸大肌, 腹肌和竖脊肌, 下肢的大腿股四头肌和腘绳肌;以及腹内外斜肌和大腿内侧肌群等肌肉的练习。 (4) 肱二头肌力量通过哑铃弯举来加强, 肱三头肌通过做屈臂撑、窄握撑, 两块肌肉可以一天练一次, 还可以交替练习。胸大肌力量通过做俯卧撑、卧推哑铃来加强, 背阔肌力量通过引体向上来加强。腹肌力量通过仰卧起坐来加强。竖脊肌可以通过背起来加强。腹内外斜肌也是通过仰卧起坐来加强。大腿力量通过深蹲来加强。这些肌肉坚持锻炼, 但同样的肌肉不要连续几天锻炼, 要隔天锻炼。每块肌肉每次锻炼最少4组, 12次/组。

参考文献

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[5]屠海龙.截拳道五门训练及运用 (上) [J].搏击, 2013, 8:38-39.

上半年安全生产效能评估情况 篇5

我所在上半年工作中主要从以下四个方面加强落实安全工作，保证安全生产：

1.施工现场安全。我所按《城市道路管理条例》规定承担着个人及企事业单位占、挖申请审批的工作，经批准挖掘城市道路的，我所及时检查施工现场安全设备的配备，特别是安全围挡、警示标志等安全防护设备，督促个施工单位严格按照施工要求进行作业；竣工后，及时到场检查障碍物清除情况，需要我部门恢复的，及时通知生产部门进场恢复路面，确保施工现场工作安全、顺利进行。特别是在近期的接坡、地锁清理活动中，我所严格按规定设置交通标志、警示牌等安全设施，并设专人维护交通安全，加强现场的安全保卫工作，保证施工人员人身安全。

2.办公室安全。作为科室工作人员，办公环境中电器多，纸张、塑料等易燃物品较多，用电防火问题尤为重要。为此，办公室专门组织本科室人员对工作环境安全隐患进行自查，并以此为根据，作出相应的防护措施，保证人走电断，杜绝了事故发生的可能。同时，我所积极组织职工学习各种安全演练活动，切实提高了职工应对突发事件的能力。

3.行车安全。我所共有机动车5辆，每月做好安全台账，按照《道路交通安全法》等规章制度，严格遵守出车制度，对车辆进行定期、全面的安全检查，对存在安全隐患的车辆在第一时间送修理厂，使车

辆性能保持最佳状态，杜绝故障车上路行驶。同时强化驾驶员道路安全法律法规的学习，提高安全意识，树立“严守规章、安全第一”的观念，并不断学习车辆维护、驾驶技能，严格遵守道路安全相关法律和有关规章，确保上半年安全行车无责任事故。

4.职工人身安全。我所在日常工作中高度重视职工及相关人员人身安全管理工作、强化人身安全管理工作，经常对职工进行安全教育培训，特别是增强职工在查勘及上下班途中的自我保护意识，保证了职工人身安全以及部门工作的正常运行。

安全工作只有起点，没有终点。上半年，我所安全生产工作达到了上级要求，未发生安全事故，在下半年的工作中，我所会进一步增强全员安全意识，提高全员安全素质，推进我处安全工作的顺利开展。

6月安全月活动开展情况

按处开展“安全生产月”活动的通知，我所学习了文件，领会了精神，精心做了安排，狠抓落实。现把有关安全生产月活动开展情况汇报如下：

一、召开了学习会议，下发安全学习文件，选读了文件重要章节，充分进行讨论，让广大职工在这次活动中提高安全意识，增长安全知识。

二、紧跟上级部署，除对处要求的各项要求、布置的各项任务积极配合认真落实外，我所还在办公室张贴悬挂安全生产标语，营造了浓厚氛围，让职工在宣传活动中受到了教育。

三、本月我所对办公室、挖占施工现场、部门车辆都加强了检查，发现问题及时做出处理，确保安全每一日。

四、加强对职工的安全教育，让职工常怀忧患之思，常怀自警之心，确保职工安全。

效能评估 篇6

[关键词] 风险评估 通信企业工程建设 效能监察 应用问题

中图分类号:C93 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)08-0277-01

近年来,从中央到地方、从机关到企业都在倡导和实践风险评估,大力开展效能监察工作。风险评估是企业效能监察的一个重要环节。通信企业在工程建设投资领域方面是具有一定风险的,通信工程投资前期的预测、预报、预警项目的潜在风险尤为重要。如何加强风险评估在通信工程建设领域效能监察工作中的应用(下文中将通信工程项目简称为项目),是通信企业效能监察工作的一项重要课题。本文主要针对风险评估在通信企业工程建设效能监察工作中的应用进行讨论。

1 项目风险管理的基本过程及风险评估的重要性

项目风险管理属于项目高层次管理,具有严密的理论和体系,相对于项目管理的其他知识领域,具有更强的专业性和理论性。项目风险管理分为风险规划、风险识别、风险评估、风险应对和风险监控等五个基本过程。项目风险规划是项目风险管理的第一步,风险规划是规划和设计如何进行项目风险管理的过程,通常在项目早期规划阶段完成,它对于项目能否完成既定的目标至关重要。风险识别是确定何种风险事件可能影响项目,并将这些风险特征整理成文档,包括三个主要因素:风险来源(时间、费用、技术及法律),风险事件(给项目带来积极或消极影响的事件),风险征兆(触发器、实际风险事件的间接表现)。风险评估是对识别出的风险使用定性或定量的方法进行评价和估计,以确定风险对于项目的影响。风险应对是根据风险评估的结果,为降低风险对项目的负面影响而采取应对措施。风险监控指跟踪已识别出的风险、监控残余风险、识别新出现的风险、修改风险管理计划及评估风险管理效果的过程。

风险评估是项目风险管理的核心环节,它对已经识别出的风险运用相关技术手段进行分析,以确定风险规律、对项目的影响程度以及风险发生的可能性等信息。所涉及到的技术和理论也是项目风险管理所有技术中最复杂的,操作起来有一定难度,但成功的项目风险评估是项目风险管理必不可少的内容。所以对项目风险评估进行探讨对于实际项目风险管理有着重要意义。下面以某项目为例,具体介绍风险评估在项目风险管理中的应用。

2 案例项目风险评估

本项目是某通信公司,为了满足移动营业厅扩容BOSS系统管理需要而实施的项目,主要内容是建立具有先进水平的宽带无线接入系统,提供覆盖整个地区范围的无线宽带接入网络。

2.1 主观评分法的定性评估

主观评分法由多名专家对已识别出的风险因素进行打分。打分时,首先将风险分为费用风险、关系风险等若干类;然后,对于各类风险,项目风险管理人员根据专家的专业领域分别赋予专家一定权值;最后,将相同风险项目的专家评分乘以相应的权值后相加,再将相加的结果除以权值和,即得到了该风险项目的风险评分。

2.2 层次分析法的定量分析

层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。它的特点是把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次,使之条理化,根据对一定客观现实的主观判断结构(主要是两两比较)把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来,对每一层次元素两两比较的重要性进行定量描述。而后,利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值,通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序。AHP在项目风险管理中应用的基本思路:首先找出解决问題所牵连的主要因素,将这些因素按其管理隶属关系构造成阶梯层次模型,通过对层次结构中各因素之间相对重要性判断及简单的排序计算解决问题。根据风险层次框架图,对风险层次结构进行进一步整理,建立AHP风险矩阵。由于AHP风险矩阵的计算比较复杂,建议采用yaahp软件。经过AHP分析,将项目分为四个阶段,利用软件计算出每个阶段最主要的前3项风险源。

2.3 两种方法的融合

在市场及销售阶段,最重要的风险是关系风险,分解包是对甲方需求进行跟踪,风险源是无法满足关键人员特殊需求;其次是费用风险,分解包是甲方关系处理,风险源是公关费用超标。在售前支持阶段,主要风险是技术风险,分解包是根据甲方需求制订初步交流技术方案,风险源是技术交流人员水平无法得到用户认可;次要风险是关系风险,分解包是进行二次技术交流提出最后解决方案,风险源是因公司某些人员造成的客户关系风险。在工程技术阶段,主要风险是技术风险,分解包是设备安装调试,风险源是甲方在项目实施过程中出现现有设备无法满足的技术变更;次要风险是气候风险,分解包是设备安装调试,风险源是阴雨天不利于现场施工。在内部管理阶段,主要风险是性能及质量风险,分解包是确定采购方案,风险源是采购设备无法满足项目性能和质量需求;次要分险是进度风险,分解包是采购,风险源是内部管理部门无法按时完成项目设备采购。在风险的评估阶段,两种方法有一定重合,两种方法的侧重点各有不同,所以项目管理人员在应用这两种方法时,必须根据项目的实际情况灵活掌握,才能正确地对项目的风险进行评估。

将上述两种方法融合后,对于项目风险管理起到了以下作用:主观评分法对风险进行了定性分析,由于专家主观性等因素存在,专家侧重点不同,所以只能给出一个相对满意的结果;层次分析法正好弥补了专家调查法的不足,将主观评分法给出的定性的比较结果与层次分析法的定量分析相结合,从数学分析的角度给出了各风险比较的数量关系,对提高项目风险评估的准确性和高效性起到一定推动作用。案例项目结合这两种方法进行了有效的风险评估,特别是对工程技术和销售环节的风险进行了准确的评估,并制订了相应的风险应对计划,最终取得了用户和公司的双赢。

3 结语

末敏弹干扰诱饵效能评估 篇7

1 影响末敏子弹命中概率的因素分析

评价末敏弹作战效能的指标应为毁伤效率,而毁伤的前提是命中目标,因为假目标诱饵对末敏弹的干扰效能主要体现在对命中概率的影响,因而在此只讨论影响末敏子弹命中概率的因素,且假设探测到目标即命中。末敏子弹的工作过程一般分为4段:抛撒段、开伞充气拉直段、减速段稳态扫描段和动能弹丸发射段。从末敏子弹的作战过程和工作原理可以看出,影响其命中概率的因素主要包括4个方面:末敏子弹抛撒条件、目标特性、末敏子弹性能和气象条件[2,3,4,5,6]。下面分别进行讨论。

(1)末敏子弹抛撒条件对命中概率的影响

末敏子弹的抛撒条件包括抛撒点、抛撒高度、抛撒EFP误差、子弹初速度等。设想地面有这样一个区域,被攻击目标位于该区域内,只有末敏子弹扫过该区域,目标才有可能被命中;落在该区域外,目标肯定不被命中,称该区域为有效命中区域。不难看出,末敏子弹落在有效命中区域的概率与抛撒点、抛撒高度、抛撒EFP误差、子弹初速度等抛撒条件有关。而末敏弹有多种类型,如末敏炸弹、末敏炮弹、末敏火箭弹等,其投放方式各不相同,因而投放条件对有效命中区域概率的影响也不尽相同。另一个很重要的抛撒条件是末敏子弹抛撒密度,与之对应的还有目标的密集度。末敏弹是集群对集群作战,末敏子弹的抛撒密度和目标的密集度会对作战过程中的整体毁伤概率产生很大影响,为了便于分析末敏子弹命中概率的影响因素,将问题简化,假设末敏子弹与目标是一对一的关系,并且在理论设定的抛撒条件下,末敏子弹刚好且只一次扫过目标。

设A为末敏子弹落到有效命中区域的事件,其概率记为pS1(A),pS1(A)是抛撒点s、抛撒高度h、抛撒EFP误差e、子弹初速度v0的函数

(2)风对末敏子弹命中概率的影响

由于末敏子弹多为伞降,下降速度在几十米每秒,旋转速度在几周每秒,而风速一般在几米每秒,因而必须考虑风对末敏子弹命中概率影响。末敏弹在设计时,从理论上充分考虑了对作战区域的覆盖能力,但因风的影响,会造成对作战区域的漏扫,从而影响命中概率。风可以分为横风和纵风,风对毁伤概率的影响不仅与风的大小有关,还与风的方向有关,即与风速矢量有关。

设B为在末敏子弹落到有效命中区域的前提下,受风影响条件下末敏子弹扫描到目标的事件,其概率记为pS2(B),pS2(B)是风速度vW的函数

(3)末敏子弹敏感器和目标特性对命中概率的影响

在末敏子弹扫描到目标的前提下,能否命中目标,还取决于敏感器是否能够持续探测到目标,以及对目标的定位精度、爆炸成形药罩的控制性能是否满足要求等,而这与末敏子弹敏感器探测灵敏度、末敏子弹信息融合及控制能力、目标尺寸、目标辐射特性、背景辐射特性和目标运动速度等因素有关。

设C为末敏子弹在扫描到目标前提条件下命中目标的事件,其概率记为pS3(C),pS3(C)是末敏子弹敏感器探测灵敏度R、末敏子弹信息融合及控制能力N、目标辐射特性It、目标尺寸St、目标运动速度vt和背景辐射特性Ib的函数

设S为末敏子弹自其载体抛射后击中目标的事件,其概率记为pS(S),则

令pS12(B|A)=pS1(A)pS2(B),称其为末敏子弹对攻击区域的有效覆盖概率,则式(4)可写为

2 诱饵干扰机理及干扰效能评估

2.1 诱饵干扰机理

干扰就是使用假目标作为诱饵,诱使末敏子弹对其攻击,从而降低末敏子弹对真实目标的命中概率,保护己方装甲集群。诱饵为被动干扰,干扰能否有效,其中最重要的一点就是其尺寸和电磁辐射特性(主要是红外辐射特性和毫米波辐射特性等)是否与被保护目标一致,即诱饵的逼真性。对采用红外敏感器的末敏弹,可以采用与坦克装甲目标红外特性近似的假目标进行干扰;从金属板与坦克模型的毫米波特性曲线可以看出[7],两者特征接近,由于末敏弹在进行目标识别时不会识别目标特性的一些细节,因此,与坦克大小接近的金属板可以对采用毫米波敏感器的末敏弹形成干扰;如果在金属板附加上与坦克近似的红外辐射特性,则可以对复合敏感器的末敏弹形成干扰。当装甲集群探测到有可疑来袭目标时,要对其进行判断和定位,当确认来袭目标为末敏弹后,投放假目标诱饵,并启动其开始工作,对末敏子弹进行诱骗干扰。

2.2 诱饵干扰效能指标

影响诱饵干扰效能的主要指标包括:对末敏弹的探测定位正确率和探测定位反应时间、布设诱饵的成功概率和反应时间、末敏弹对干扰诱饵的探测概率等。如果从概率的角度来评估诱饵干扰的最终作战效能,可以使用以下两个指标:诱饵被末敏子弹命中的概率和诱饵使末敏子弹对攻击目标的命中概率下降率。前者是从诱饵被作为末敏弹攻击对象的角度来描述诱饵的作战效能,后者是从诱饵对被保护目标的贡献来描述诱饵的作战效能。对于实际作战性能评估来说,后一个评价指标含义更明确。前面已对末敏弹对目标的命中概率进行了讨论,下面对诱饵作为目标时被命中的概率进行讨论,前提假设同以上。

设D为装甲集群在有效时间内探测到来袭末敏弹的事件,其概率记为pa1(D),pa1(D)是探测定位正确率P1和探测定位反应时间ts的函数

设E为探测到末敏弹条件下,在有效时间内将诱饵正确布设好的事件,其概率记为pa2(E),pa2(E)是投撒布设成功率P2、投撒布设反应时间tB的函数

设F为诱饵在满足末敏子弹敏感器有效探测时间、且被扫描到的条件下被命中的事件,其概率记为pa3(F),pa3(F)是末敏子弹敏感器探测灵敏度R、末敏子弹信息融合及控制能力N、诱饵尺寸Sa、诱饵辐射特性Ia、背景辐射特性Ib的函数

设G为诱饵被末敏子弹命中的事件,其概率记为pG(G),由于末敏弹的作战过程没有改变,所以依据概率乘法定律有

令pa12(E|D)=pa1(D)pa2(E),称其为诱饵布设成功概率,则式(9)可写为

由式(10)可以看出,末敏子弹对诱饵的攻击概率不但与诱饵干扰性能有关,而且与末敏子弹对攻击区域的有效覆盖概率等有关。

下面讨论诱饵与目标并存时末敏子弹对目标的命中概率。

假设在一枚末敏子弹的攻击区域内存在一个被攻击目标,有一个诱饵被布设于其内,用于保护目标;当诱饵与目标同时存在时,末敏子弹首先扫描诱饵和目标的概率是相同的;当末敏子弹先扫描诱饵而未探测到时,还将继续扫描目标且可能命中目标。

从末敏弹的作战机理可知,其攻击目标或诱饵是互相独立,且排斥的事件。根据以上的分析有下列概率事件可能发生:

(1)诱饵未成功布设,目标独自存在于有效攻击区的概率是:1-pa12(E|D),此时,目标被命中的概率是:[1-pa12(E|D)]pS12(B|A)pS3(C)。

(2)诱饵成功布设,目标、诱饵共存于末敏子弹的攻击区内的概率是:pa12(E|D),此时,目标被攻击分以下2种情况:

(1)目标首先被扫描到,且被探测到进而被命中的概率是:50%pa12(E|D)pS12(B|A)pS3(C)。

(2)诱饵首先被扫描到,但因未被探测进而未被命中的概率是:50%pa12(E|D)[1-pa3(F)],此时扫描到目标且命中的概率是:50%pa12(E|D)[1-pa3(F)]×pS12(B|A)pS3(C)。

将上述各种情况下目标被命中的概率相加,得出在有一个诱饵被布设的情况下,末敏子弹命中目标的概率p为

在此提出命中概率下降率的概念,其含义是因诱饵干扰而使末敏子弹命中概率下降的程度,用ξ表示,则ξ=1-0.5pa12(E|D)pa3(F)。在以上的假设条件下,式(11)可简化为

从上面的分析可知,ξ是一个与装甲集群的探测性能、末敏子弹探测性能、干扰诱饵性能、作战区域背景特性有关的系数,是pa1(D)、pa2(E)(或pa12(E|D))和pa3(F)的函数,只要通过试验获得pa1(D)、pa2(E)和pa3(F)的结果,就可以对诱饵的干扰效能做出评价,可以将pa1(D)、pa2(E)和pa3(F)列为诱饵的干扰效能评估指标。

对于目标、干扰诱饵比例不同的情况,采用以上方法也可推导出类似的公式。

2.3 诱饵干扰效能试验方法探讨

诱饵干扰效能评估可采用2种试验方法,即实测法和仿真法。实测法是根据末敏子弹实弹试验的测量数据或者是末敏子弹的历史统计数据,通过数理统计方法来评定诱饵的干扰效能。实测法因为试验消耗较大,限制了应用,因此,仿真法成了较为理想的试验方法。仿真法又分为数学仿真法和半实物仿真法,半实物仿真法就是将末敏弹核心部件-末敏子弹敏感器或其他部件引入试验系统,在特定的条件下通过反复试验,取得大量数据,再通过数理统计方法来评定诱饵干扰效能的方法。从式(10)和前面的分析研究可以看出,诱饵干扰效能主要取决于3个环节,第1个环节是对投撒末敏弹的探测定位,第2个环节是诱饵的布设,第3个环节是末敏子弹对诱饵的探测。也就是说,只要通过试验,获得在有效时间内探测末敏弹的概率pa1(D)、诱饵的有效布设概率pa2(E)和诱饵被末敏子弹敏感器所探测的概率pa3(F),就可以通过计算得到末敏弹命中概率下降率ξ。由于末敏弹的作战为多对多,而诱饵也是以多干扰多,其与目标、末敏子弹的比例难于确定,因此,在半实物仿真试验的基础上,再通过数学仿真推演到其他情况,从而获得诱饵干扰效能较全面的评估结果。

下面讨论诱饵干扰效能主要概率指标试验方法。

(1)在有效时间内对末敏弹的探测定位概率试验方法

被试对象为探测系统,配试对象为抛撒中的末敏弹,而探测系统对末敏弹的探测依据是其尺寸和光电辐射特性,主要是可见光特性和红外辐射特性。目标的光电辐射特性主要取决于自身表面材料及其温度、背景辐射特性等,由可以设计这样的试验方法,利用与末敏弹表材和形状、质量相同的模型,在近似末敏弹作战环境中,以末敏弹的飞行速度进行投射,探测系统对其侦察定位。通过多次试验,取得pa1(D)的统计值。

(2)对诱饵的有效布设概率试验方法

有效布设概率试验相对较简单,该试验主要是考核投撒布设的可靠性,测试其反应时间,根据反应时间的指标定义和试验结果,通过综合分析处理,获得pa2(E)的值。

(1)和(2)可以结合试验,直接获得pa12(E|D)的试验统计值。

(3)诱饵被末敏子弹敏感器所探测的概率试验方法

试验的重点是配试设备的选择和末敏子弹扫描过程的模拟。首先,配试设备的选择必须依据被试设备指标的要求进行选择,主要是敏感器选择;其次,末敏子弹的扫描过程不受末敏弹投放点和风速的影响,也就是说,末敏子弹对地面的扫描是依据设计、由远即近、无遗漏的。为此选择一高塔,将末敏子弹模拟系统安装其上,在距塔一定距离、与作战环境类似的地面布设诱饵,末敏子弹模拟系统开机工作,对诱饵所在区域进行扫描,记录其是否探测到诱饵,重复进行试验,经综合分析处理,获得pa3(F)的值。

3 结束语

末敏弹是未来战场坦克装甲集群的主要威胁之一,采用诱饵干扰是一种有效的防御手段,而对其干扰效果进行评估具有重要意义。在介绍诱饵的干扰机理和分析影响末敏弹命中精度和诱饵干扰性能因素的基础上,建立了诱饵干扰评估模型,提出了命中概率下降率这一概念,并给出了其表达式。最后,探讨了诱饵干扰效能的评估试验方法。

参考文献

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[7]张彦梅.基于被动毫米波探测技术的近场目标识别方法[J].北京理工大学学报,2006,26(7):622-625.

坚硬目标毁伤效能评估的模拟模型 篇8

1 计算机模拟模型

根据系统误差的正态分布规律, 在区域 (-∞, ∞) 内进行随机抽样, 模拟初系统误差 (xc, yc) , 采用数值积分法计算出Pm (x c, yc) , 于是Pm的数学期望为:

当随机抽样样本容量NC足够大时, 导弹落入有效幅员概率Pm的估计值为:

同理可知, 导引误差φ2 (z) 为正态分布随机变量z分布密度函数, 因此pd的数学期望:

当随机抽样样本容量NC足够大时, 导弹在落入有效幅员条件下的毁伤概率Pd/m的估计值为:

求出单发毁伤概率, 进而求出在不考虑毁伤积累情况下的多发毁伤概率。即:

精度检验及样本容量的确定:Pm的估计误差与样本容量NC之间的关系为:ε=uα/2 (σ2/Nc) 1/2≈uα/2 (s2/Nc) 1/2, 其中:uα/2为置信度α相对应的分位数, σ2为随机变量Pm的方差, 计算中以Np次预试验得到的样本方差s2作为σ2的估计值代入计算。同理可得, Pd/m的估计误差与样本容量NC的关系。当估计误差ε<ε01, 具有置信度α的样本数Nc0为:Nc0=u 2a/2s2/ε201。

由试验数据衡量样本的均方差:本文利用残余误差得出样本均方差的估计值。设对某量进行n次测量, 得到n个测量值x1, x2, Lxn, 被测量值的真值为0x, 随机误差的抽样值为:

2 防护结构震塌厚度计算

关于侵彻深度的计算, 详见文章[2]。下面讨论如何计算防护结构的震塌厚度问题。在爆炸或冲击载荷作用下, 防护结构将产生弹坑、贯穿和震塌三种形态的局部破坏。由于应力波在复杂的钢筋混凝土结构中难以确定的传播过程, 使得震塌破坏问题成为相当复杂的理论问题, 这里采用漏斗坑半径表示震塌厚度, 公式为:, 式中:w为射弹装药重量 (kg) , K为标准抛掷爆破系数 (kg/m3) , e为炸药换算系数, δ为孔口堵塞系数, W为炸药中心至地表距离。

3 实例计算

战斗部参数如下表1, 靶板尺寸为20×18×6 m, 弹体垂直侵彻, 着速为400 m/s。导引误差均方差为0.1 m, 起爆点误差带0.2 m, 圆概率偏差为6。

由空腔膨胀理论[2]计算最大侵深, 并用最小漏斗坑半径计算最小震塌厚度。根据两者和与靶板厚度的对比, 确定靶板是否能贯穿。可以计算得最大侵深h=3.823668, 最小震塌厚度1h=3.20478, 因为h+1h=7.028456>6且h<6, 所以毁伤等级为B, 毁伤概率:p=0.9079。本例中, 由于等效靶的尺寸相对来讲不是很大, 所以从计算结果可以看出, 散布圆概率偏差对目标毁伤概率的影响较大, 其变化规律为散布圆概率偏差越大, 单发毁伤概率越小。当等效靶的范围变大为100×100×6m, 由于靶的易损性范围变大, 散布圆概率偏差在0~30之间基本上没有变化。

4 结论

为量化毁伤效能评估, 分别建立了由射击误差决定的命中概率和命中条件下的毁伤概率计算方法, 进而求出了受射击误差影响的毁伤概率[3]。根据上述理论基础建立计算机模拟模型, 为下一步的毁伤软件结构的搭建奠定基础。

摘要：在坚硬目标毁伤效能评估的理论模型的基础上, 建立计算机模拟模型, 依据防护结构毁伤概率的数学模型, 采用蒙特卡洛模拟方法模拟其毁伤概率。

关键词：坚硬目标,毁伤效能,毁伤模型

参考文献

[1]徐辉, 李加财.坚硬目标特性数据库的建立[J].今日科苑, 2007 (4) .

[2]徐辉, 李加财.坚硬目标防护层等效素混凝土靶的方法[J].科技风, 2008.

对抗条件下双机编队作战效能评估 篇9

双机编队是空防对抗中一种主要的编队作战模式,在世界空军作战史上有许多著名的战例,因此,对其进行作战效能评估有着重大意义[1,2,3,4]。见参考文献[1,2,3,4]。在对抗条件下,对单机空-地作战效能的评估方法不少[5,6,7]。见参考文献[5,6,7],而对双机编队作战效能的评估仍处在发展阶段。双机编队空-地作战效能评估是单机空-地作战效能评估方法的拓展,是单一机种多机编队和多机型混编,乃至整个航空综合体作战效能评估的基础。立足于战场实际,科学地对单机和双机编队空-地作战效能评估方法进行了研究,并用实例对方法的正确性进行了验证。

1飞机作战效能概念及评估方法

飞机作战效能就是指飞机完成预定作战任务能力的大小。作战效能是从飞机自身的角度出发,对影响飞机作战的各个因素如可靠性、维修性、保障性及固有能力等指征进行综合分析和计算,得出一个度量值,给作战指挥和装备发展部门进行参考。

目前,对武器装备的作战效能进行评估的方法主要可以分为五大类:性能对比法、解析计算法、专家评估法、空战仿真法和实验统计法。其中,性能对比法简单易行,但只能确定战机的“极限性能”,得不出衡量飞机能力的综合量化值,是一种比较粗略的方法;专家评估法以其定性和定量相结合处理各种决策因素,由于其系统、灵活和简洁等特点在特定的领域得到了应用;空战仿真法是利用计算机动态地刻画飞机作战效能与其各项目性能之间的关系,其可信度较高,但费用和周期较长;实验统计法是应用数理统计方法,依据实战、演习和试验获得的大量统计资料进行效能评估,该方法贴近实际,准确度较高,但工作量大,不易实行;解析计算法分析比较系统,能得出较准确的作战效能综合量化值,且工作量不大,易于实行,故采用解析计算法。在解析计算法中,应用最为广泛的是美国工业界武器系统效能委员会(WSEIAC)提出的评估方法[8],它可表示为

$E=A\times D\times C(1)$

(1)式中,$A=\left[a{}_l,a{}_2,\cdots ,a{}_n\right]$;$C=\left[c{}_l,c{}_2,\cdots ,c{}_n\right]{}^{\text{Τ}}$;

$D=\left(\begin{array}{ccc}d{}_{11}& \cdots & d{}_{1n}\\ ⋮& \ddots & ⋮\\ d{}_{n1}& \cdots & d{}_{nn}\end{array}\right)$

。

式中E为作战效能;A为可用度向量,n为系统在开始执行任务时的状态数目;D为可信度矩阵,其中的dij是系统由初始状态i经历任务期间到结束时转移到状态j的转移概率;C为固有能力向量,其中ci代表处于状态i时完成任务的概率或所能完成的任务量。

该模型表示飞机在非对抗条件下,飞机完成任务的能力,并不适用于对抗条件下飞机作战效能的评估。作战飞机在实际空防对抗过程中,由于敌方的对抗而可能使我方飞机的部分效能不能充分发挥甚至失灵,如遭受敌方防空火力打击和电子干扰等致使我方飞机机体受损、操纵系统或告警系统失效等,都会影响作战任务的完成。此外,对抗条件下的战场环境与靶场环境不同,飞机发现和摧毁目标的能力都会发生变化。因此,在实战中,飞机可信度D和固有能力C必须用更能反映战场实际的方法计算。

2反映战场情况下单机作战效能评估

设飞机的平均故障间隔时间为TMTBF,平均修复时间为TMTTR,其故障近似服从指数分布,飞机执行任务总时间为t,飞机在敌方防空火力圈内盘旋时间为t1,飞机在敌方防空火力圈内受到高炮、防空导弹、与拦截飞机的攻击,在任务开始时飞机只有两种可能状态,1为工作状态,2为故障状态。飞机在整个任务期间发生的故障不能修复,飞机只作一次攻击,无论成功与否都立即返回。

2.1计算单机可用度向量A

飞机在执行任务前的可用度不受作战任务的影响,所以,飞机可用度向量

$A=\left[{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}/\left({\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{Τ}\text{R}}+{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}\right),{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{Τ}\text{R}}/\left({\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}+{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{Τ}\text{R}}\right)\right](2)$

2.2计算单机可信度矩阵D

设PK为单次攻击时飞机被杀伤的概率[9],Pkj为在受到第就j个单次攻击时被杀伤的概率,n为飞机受攻击的次数。

因此,根据泊松定理,在t1时间内飞机被杀伤的概率P为

${\rm P}={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{\left(\lambda t{}_1\right){}^i}{i!}}\text{e}{}^{-\lambda t{}_1}\left[1-{\displaystyle \prod _{j=1}^i\left(1-{\rm P}{}_{\text{Κ}j}\right)}\right](3)$

在实际空防对抗过程中,t1相对于t较小,P随攻击次数n的增加,其P的数学期望值而快速减小,n可根据战斗任务的强度选取合适的值。此时,可信度矩阵

$d{}_1=(1-{\rm P})\text{e}{}^{-\frac{t}{{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}}；d{}_2=\left[1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-\frac{t}{{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}}\right]；$

d3=0; d4=1;

$D=\left(\begin{array}{l}(1-{\rm P})\text{e}{}^{-\frac{t}{{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}}\\ 0\end{array}\begin{array}{l}1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-\frac{t}{{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}}\\ 1\end{array}\right)(4)$

2.3计算单机固有能力向量C[10]

在对抗条件下,飞机的固有能力不等于非对抗条件下的固有能力,而取决于飞机的首攻概率Wa。首攻概率是指飞机在机载空对地武器可攻击区内,击中目标的概率。

设飞机在攻击地面目标时,以随机侧向参数在z点处沿x轴方向接近目标,则飞机在可攻击区前发现目标的概率为

${\rm P}{}_{\text{F}\text{Ι}}(z)={\displaystyle {\int }_{D(\text{z})}^{\infty }f}{}_{F{\rm I}}(\rho )\text{d}\rho (5)$

(5)式中ρ为飞机到地面目标的距离;D(z)为飞机可攻击区的边界函数;fFI(ρ)是飞机发现目标距离的概率密度函数,则飞机首攻概率Wa为

$W{}_a={\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\rm P}}{}_{F{\rm I}}(z)f{}_z(z)\text{d}z={\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\displaystyle {\int }_{D\left(z\right)}^{\infty }f}}{}_{F{\rm I}}(\rho )f{}_z(z)\text{d}\rho \text{d}\text{z}(6)$

则飞机的固有能力C为

$\begin{array}{l}c{}_1=W{}_a={\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\displaystyle {\int }_{D\left(z\right)}^{\infty }f}}{}_{F{\rm I}}(\rho )f{}_z(z)\text{d}\rho \text{d}z;c{}_2=0；\\ C=\left[{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\displaystyle {\int }_{D\left(z\right)}^{\infty }f}}{}_{F{\rm I}}(\rho )f{}_z(z)\text{d}\rho \text{d}z,0\right]{}^{\text{Τ}}(7)\end{array}$

2.4计算单机的作战效能

由式(1),式(2),式(4)和式(7)可知

$\begin{array}{l}E=A\times D\times C=\\ \left[{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}/\left({\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{Τ}\text{R}}+{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}\right),{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{Τ}\text{R}}/\left({\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}+{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{Τ}\text{R}}\right)\right]\times \\ \left(\begin{array}{l}(1-{\rm P})e{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\\ 0\end{array}\begin{array}{l}1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\\ 1\end{array}\right)\times \\ \left[{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\displaystyle {\int }_{D\left(z\right)}^{\infty }f}}{}_{F{\rm I}}(\rho )f{}_z(z)\text{d}\rho \text{d}z,0\right]{}^{\text{Τ}}(8)\end{array}$

3 对抗条件下双机编队空对-地作战效能评估

设驾驶两架飞机的飞行员是无差别的,两架飞机具有相同的性能且处于相同的使用状态,两架飞机在执行任务过程中受到同样的防空火力攻击。用A、B和$\overline{A}$、$\overline{B}$分别表示两架飞机工作状态与故障状态。

组合状态:AB;$A\overline{B}$;$\overline{A}B$;$\overline{A}\overline{B};$

状态号: 1 2 3 4

3.1计算双机的可用度向量

与单机可用度的计算一样,飞机在执行任务前的可用度不受作战任务影响,所以飞机可用度向量

a1=(TMTBF/(TMTTR+TMTBF))2;a2=a3=

[TMTBF/(TMTTR+TMTBF][TMTTR/(TMTBF+TMTTR)];

a4=(TMTTR/(TMTBF+TMTTR))2;

A=(a1,a2,a3,a4) (9)

3.2计算双机的可信度矩阵D

由(3)式和(4)式可得在对抗条件下的基本的状态转移概率为:

${\rm P}\left(A\to A\right)={\rm P}\left(B\to B\right)=(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}$;

${\rm P}\left(A\to \overline{A}\right)={\rm P}\left(B\to \overline{B}\right)=1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}$;

${\rm P}\left(\overline{A}\to A\right)={\rm P}\left(\overline{B}\to B\right)=0$;

${\rm P}\left(\overline{A}\to \overline{A}\right)={\rm P}\left(\overline{B}\to \overline{B}\right)=1$;

则:

$d{}_{11}=\left[(1-{\rm P})\text{e}{}^{-\frac{t}{{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}^{}}}\right]{}^2$;

$d{}_{12}=\left[(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\left(1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right)\right]$;

$d{}_{13}=\left[(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\left(1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right)\right]$;

$d{}_{14}=\left[1-d{}_{11}-d{}_{12}-d{}_{13}\right]$;

d21=(1-P)e-t/TMTBF×0=0;

d22=(1-P)e-t/TMTBF×1=(1-P)e-t/TMTBF;

$d{}_{23}=\left[1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right]\times 0=0$;

$\begin{array}{l}d{}_{24}=\left[1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right]\times 1=\\ \left[1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right]；\end{array}$

d33=(1-P)e-t/TMTBF×1=(1-P)e-t/TMTBF;

$\begin{array}{l}d{}_{34}=\left[1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right]\times 1=\\ \left[1-(1-{\rm P})\text{e}{}^{-t/{\rm T}{}_{\text{Μ}\text{Τ}\text{B}\text{F}}}\right]；\end{array}$

d31=d32=d41=d42=d43=0;

d44=1;

$D=\left(\begin{array}{cc}\left(\begin{array}{cc}d{}_{11}& d{}_{12}\\ d{}_{22}& d{}_{22}\end{array}\right)& \left(\begin{array}{cc}d{}_{13}& d{}_{14}\\ d{}_{23}& d{}_{24}\end{array}\right)\\ \left(\begin{array}{cc}d{}_{31}& d{}_{32}\\ d{}_{41}& d{}_{42}\end{array}\right)& \left(\begin{array}{cc}d{}_{33}& d{}_{34}\\ d{}_{43}& d{}_{44}\end{array}\right)\end{array}\right)(10)$

3.3计算双机的固有能力向量C

由式(5)—式(8),可得在对抗条件下飞机在工作状态下完成任务的能力

c1 = 2Wa-Wa2;c2=c3=Wa;c4=0;

$C=\left(c{}_1,c{}_2,c{}_3,c{}_4\right){}^{\text{Τ}}(11)$

4实例

设两架某型飞机TMTBF=4 h, TMTTR=1 h,飞机执行任务总时间为2 h,飞机在敌方防空火力圈内盘旋时间为0.2 h,飞机在敌方防空火力圈内受到防空导弹的攻击强度为λ=5/h的泊松过程,防空导弹的杀伤概率Pk=0.2,由于D(z)和fFI(ρ)都非常复杂,在这里直接设飞机的首攻概率Wa=0.6。

由式(2),式(4),式(7)可得对抗条件下单机的作战效能

$E=\left(0.8,0.2\right)\left(\begin{array}{cc}0.485& 0.515\\ 0& 1\end{array}\right)\left(0.6,0\right){}^{\text{Τ}}$

=0.232 8。

由式(9), 式(10),式(11)对抗条件下可得双机编队的作战效能

$\begin{array}{l}E=\left(0.64,0.16,0.16,0.04\right)\times \\ \left(\begin{array}{cc}\left(\begin{array}{cc}0.235& 0.250\\ 0& 0.485\end{array}\right)& \left(\begin{array}{cc}0.250& 0.265\\ 0& 0.515\end{array}\right)\\ \left(\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)& \left(\begin{array}{cc}0.485& 0.515\\ 0& 1\end{array}\right)\end{array}\right)\times \end{array}$

$\left(0.84,0.6,0.6,0\right){}^{\text{Τ}}$=0.414 5。

计算结果表明,双机编队的作战效能与单机相比有大幅度的提高。但对比单机和双机的可用度矩阵和可信度矩阵就会发现:双机的损失概率比单机大,而固有能力要比单机高。

5结束语

在对抗条件下,对作战飞机的效能评估是作战指挥和装备发展部门的决策依据之一。在此文中主要做了以下工作:

在传统的E=A×D×C模型中,其A;D;C的计算方法不能有效地反映战场实际。本文在全面考虑战场环境影响的基础上,构造了对抗条件下作战的可信性矩阵和飞机固有能力向量的计算方法,计算了单机与双机作战效能。

该方法在进行适当修改模型参量后,可用于多机与不同飞机编队(如攻击机与歼击机、轰炸机等)作战效能的计算。

整个对抗过程中作战效能的影响因素很多,需要不断强化模拟数学模型以与现实相近。

摘要：双机编队是空防对抗中一种主要的编队模式。在对单机作战效能评估的同时,对双机编队作战效能进行了评估,构造了对抗条件下双机编队作战效能评估的解析模型,是飞机作战效能评估方法的再次拓展,最后用实例证明了模型的正确性。

关键词：双机编队,空防对抗,作战效能,生存力

参考文献

[1]杨毅.高技术条件下作战方式、方法研究与思考.北京:军事科学出版社,1997

[2]朱荣昌.军用飞机发展思考.外国空军资料,1997;(6):5—19

[3]刘春义,李明,等.总结经验教训,提高飞机研制管理水平.航空系统工程,1997;(1):3—10

[4]李庆山.新军事革命与高技术战争.北京:军事科学出版社,1995

[5]黄俊,武哲.作战飞机的空-地攻击效能评估.航空学报;1999;20(1):69—71

[6]艾剑良,钱国红.对地攻击机攻击阶段的作战效能分析模型.火力与指挥控制,2000;25(2):15—18

[7]艾剑良,张骏,钱国红.对地攻击靶场作战效能的基本问题.火力与指挥控制,2000;25(1):30—34

[8]朱宝鎏,朱荣昌,熊笑非.作战飞机效能评估.北京:航空工业出版社,1993

[9]郭基联,董彦非.空-地攻击任务剖面内飞机可信矩阵的构造.空军工程大学学报,2001;2(3):14—17

军事物流装备链保障效能评估研究 篇10

1 基本概念

军事物流装备链的概念是在军事物流装备和军事物流流程的基础上提出来的。

军事物流装备是指用以实施军事物流活动的车辆、机械、器材、装具等装备的总称[1]。由于对军事物流装备的认识角度不同,其分类方法也不尽相同:按技术种类不同可分为机械化装备、自动化装备、信息化装备和可视化装备等;按作业环节不同可分为存储装备、运输装备、包装装备、装卸搬运装备等;按军兵种不同可分为陆军物流装备、海军物流装备、空军物流装备和第二炮兵物流装备等。

军事物流流程是由若干个作业环节构成的过程系统,其基本作业可归纳为4种:运输、储存、装卸搬运和流通加工。任何复杂的军事物流流程都可以分解为由这4个基本作业环节构成的过程系统,所谓流程不同无非是其包括的作业环节数量多少和先后次序不同。每个环节都是为了实现特定的功能,而各项功能的实现靠的是由不同类别、不同型号的军事物流装备构成的装备系统,即运输装备系统、储存装备系统、装卸搬运装备系统和流通加工装备系统。军事物流装备链就是由这些装备系统(功能系统)按照一定的流程关系相互啮合而成的“链”,物资流、信息流和资金流在其中起着穿针引线的作用。

在实际运作过程中,军用物资流经4个装备系统的次数和次序都是动态变化的。从一般意义上讲,军事物流装备链是一个包含4个神经元的Hopfield神经网络(如图1所示)。神经元A、B、C、D分别代表运输装备系统、储存装备系统、装卸搬运装备系统和流通加工装备系统。4个装备系统既都是任务的输入端,又都是任务的输出端,不同时刻各个装备系统的任务输入和输出也不尽相同。

2 评估方法探究

军事物流装备链保障效能是军事物流装备链本身所蕴藏的,或在一定条件下军事物流人员通过军事物流装备链遂行军事物流任务所发挥出来的符合需要的作用。对军事物流装备链保障效能进行评估,首先要回答的问题也是关键的一个环节是选择什么样的量度来恰当地衡量效能的大小。如果已经准确地规定了任务轮廓,就可以用完成整个任务或完成某一部分任务的概率去表示效能。串联模型是军事物流装备链中最简单的链,其保障效能较易评估。假设装备系统i i=,1,2,…,n,在保障环节i完成相应的保障任务为一随机事件,且各事件之间是相互独立的,完成任务的概率为Ei(用完成任务的程度来表示),那么该装备链的保障效能E链(表示装备链完成任务的概率程度)的评估模型为:

然而,上述评估模型没有考虑到各环节任务的多变性、装备系统链接的动态性,对于一般链即类似于Hopfield神经网络的链,不能机械地按上述方法进行评估。为此,我们采用SEA法对其进行评估。系统有效性分析(System Effectiveness Analysis,SEA)是一种动态系统效能评估方法,它通过把系统的运行与系统要完成的使命联系起来,观察系统的运行轨迹和使命要求的轨迹在同一公共属性空间相符合的程度,根据轨迹重合率的高低,来判断系统的效能高低[2]。这种评估方法,在军事物流装备链保障效能的评估中有其独特性。

3 基于SEA法的保障效能评估

3.1 概念体系

SEA方法基于6个基本概念:系统、使命、环境、原始参数、性能量度和系统效能,前3个概念用于提出问题,后3个概念用于确定分析过程中的关键量。对军事物流装备链而言,系统就是军事物流装备链本身,即由运输装备系统、存储装备系统、装卸搬运装备系统和流通加工装备系统4个子系统排列组合而成的链;军事物流装备链的使命是在特定的环境下,为适时、适地、适量地将物资送到部队客户提供装备保障;军事物流装备链的性能度量MO,P,集合由4个指标构成:运输能力指标MOP1、存储能力指标MOP2、装卸搬运能力指标MOP3和流通加工能力指标MOP4。

3.2 系统映射

3.2.1 运输能力指标MOP1的系统映射

运输能力是指运输装备系统,在一定时间内(通常以一个班次8小时计算)能够完成的有效运输量(以吨为单位)。运输能力不仅与运输车辆的载重量、台数、性能有关,而且与运输距离、道路状况、物资装载技术有关。运输能力指标:

式中:A1为车辆完好率;A2为车速利用系数,与车辆的性能状况、道路状况、装载技术有关;A3为吨位利用系数,与装载物资、装载技术有关;N为车辆台数;G为单车标定载重量;T为作业时间;V为最高车速;S为运输距离。

3.2.2 存储能力指标MOP2的系统映射

存储能力是指在一定的技术、经济条件下,存储装备所能够储存多少物资的能力,通常以能够储存的物资重量计算(以吨为单位)。计算存储能力,先必须查定存储装备所工作的全部场所的面积或容积中能够用于储存物资的面积或容积有多少。假设存储装备系统在一定时间(通常以一个班次8小时计算)最大作业能力为E。则当最大作业能力E大于储存场所的存储能力C时,装备系统存储能力指标取C,反之则取E:

式中:Pi为第i类物资单位面积的储存量定额;Si为储存第i类物资的仓库有效面积;σ为实占面积占有效面积的比率(储备型仓库σ=70%,流通型仓库σ=45%)[3]。

3.2.3 装卸搬运能力指标MOP3的系统映射

装卸搬运能力是指所有装卸搬运设备,在一定时间内(通常以一个班次8小时计算)能够完成的有效装卸搬运量(以吨为单位)。一般地说,当组织因素和技术因素的组合形式一定时,决定仓库装卸搬运能力的主要因素是机械设备的作业能力和作业有效率(作业有效率E是一定时期内的物资吞吐量P与作业量的比值D,其公式为:E=P/D)。

式中:ni为机械设备i的作业能力;mi为机械设备i的最大起重吨位;bi为机械设备i平均起重吨位利用系数;ki为机械设备i一个工作班次实际工作小时数;ti为机械设备i完成一次作业所需机动时间数;ai为机械设备i水平机动时间系数。

3.2.4 流通加工能力指标MOP4的系统映射

流通加工是指为了更好地满足部队用户的需要,在物流过程中进行的一些辅助性的加工活动,包括包装、分割、计量、分拣、组装、商品检验等作业。流通加工能力指标MOP4的系统映射可以用在一定时间内(通常以一个班次8小时计算)能够完成的有效流通加工量(以吨为单位)来表示。决定流通加工能力的主要因素是机械设备的作业能力N和作业有效率E,则流通加工能力:

式中:P为一定时期内的物资流通量;D为一定时期内的物资加工量;N为机械设备的总作业能力;ni为机械设备i的作业能力。

3.3 使命映射

由于各个环节装备系统的使命任务是动态的,既有时间上的随机性和又有流程上的关联性。假设在t时刻,军事物流装备链的使命任务是S,运输装备系统的使命任务分别是S1。结合具体的军事想定(环境原始参数),完成使命任务S1的运输时间不高于一定的阈值T1,高于这个值,整个装备链完成保障任务的机会很小,所以将MOP1的值域限定在。由效能递减规律可知,保障效能并不是越高越好,超出一定范围效能反而减小。为此,MOP1的使命映射取其下限S1/T1。相同的原理,假设在t时刻,当存储装备系统、装卸搬运装备系统、流通加工装备系统的使命任务分别是S2、S3、S4时,MOP2的值域限定在,取MOP2=S2/T2;MOP3的值域限定在取MOP3=S3/T3;MOP4的值域限定在取MOP4=S4/T4。

3.4 映射综合

映射综合是将系统映射与使命映射进行比较得到的度量值,反映系统与使命的匹配程度。用MOPi系i=(1,2,3,4)表示系统映射中建立的各项性能指标MOPi;用MOPi使(i=1,2,3,4)表示使命映射中建立的各项性能指标MOPi中的下限。将MOPi的系统映射和使命映射进行综合,得t时刻各系统有效性指标:

设军事物流装备链完成任务S的总时间是T,则如图2所示建立系统轨迹和使命轨迹图:使命轨迹是装备链完成使命应具备的效能(即完成任务的概率)随时间变化的曲线,其实质是一条定值为1的直线段;系统轨迹是指装备链瞬时保障效能Et链随时间变化的曲线,它介于0和1之间。

通过图2我们可以直观地考察军事物流装备链系统轨迹和使命轨迹的重合度(时间坐标轴与系统轨迹曲线之间的面积/时间坐标轴与使命轨迹曲线面积),进而求得军事物流装备链在担负任务S时的保障效能:

4 结束语

军事物流装备链是一个动态开放的复杂系统,SEA法有效地解决了其保障效能不易评估的难题,使军事物流工作者能够从整体上认识军事物流装备链的保障效能,为军事物流装备的整体建设与发展提供了有益的参考。

参考文献

[1]李富奎.略论军事物流装备体系[J].仓库管理与技术,2008(4):3-4.

[2]沈浩.海军装备作战效能评估研究[M].北京:海潮出版社,2004:43-48.

一种自适应的系统效能评估算法 篇11

1 系统效能评估算法

目前, 对系统效能的评估方法主要有人工神经网络法、层次分析法、专家调查法、ADC法、模糊评价法等。参考文献[4]对这些效能评估方法进行了详细的说明, 将其优点、缺点以及在应用中的关键点进行了详细的阐述和比较分析, 并指出这些效能评估方法在各自适用的情况下都能很好地评估系统效能。其中, 层次分析法是一种定性和定量相结合的系统化、层次化的分析方法;其优点是计算相对简便, 定性和定量的结合可以解决传统方法不能解决的问题。

1.1 自适应效能评估算法

针对单独运用层次分析法评估系统效能的不足, 本文将综合运用层次分析法和专家调查法评估管制中心系统效能, 提出了基于最小功能指标关键度值的自适应效能评估算法。通过定义最小功能指标 (叶子节点) 相对于整个系统的关键度, 并根据全局关键度值自下而上地初始化各判断矩阵, 保证在矩阵建立之初就保存了指标之间横向独立性和纵向父子联系, 在评估过程中再根据系统的实际运行情况调整矩阵值, 减少评估过程中专家的参与, 能有效地提高效能评估值的准确性。

具体的实现包括:分析效能评估指标体系中各因素对系统效能的影响程度, 定义最小功能指标全局关键度等级, 从而保证各个指标之间的独立性;即不会出现相同的两个指标在不同的矩阵中重要程度不一样的问题。对于以最小功能指标组成的矩阵可以直接将指标的关键度等级之比作为判断矩阵的初始值, 并检查该判断矩阵的一致性是否满足要求;然后自下而上智能地初始化每一层次的判断矩阵。

1.2 自适应效能评估算法的步骤

空中交通管制中心系统能力, 是指在系统提供的信息和功能的支持下, 所能完成的最大任务。按照管制业务划分可分为监视能力、指挥引导能力、协调通报能力、识别和分析能力四种, 即将四种能力指标作为第二层。

然后, 再把这四种能力进一步划分成为位置信息显示能力、显示间隔能力、禁区限制区和危险区使用信息显示能力、飞行一致性监视能力、协调和移交能力、与飞行员通信能力、起飞和降落管理、飞行计划收集能力、飞行计划发布能力、飞行计划调配能力、飞行动态收集和发布能力、气象信息收集能力、信息查证能力、记录能力、整理和统计能力、重演能力等17个能力 (第三层能力指标) 。

第三层能力指标分别由47个最小功能指标动态组合而成 (第四层为功能指标) 。因此, 管制中心系统效能评估指标体系综合考虑了系统的功能和运行能力。

2 算例分析

在求得权重后分析这些最小功能是属于哪一个系统功能的, 找出与之对应的系统功能比例因子与该指标的权重相乘, 然后再次进行线性加权得到“位置信息显示能力”的线性加权结果值。

对于非最小功能指标构成的判断矩阵, 可以用关键度等级为一级的指标个数占分指标总数的比值来初始化矩阵。如在“位置信息显示能力”指标中的=3/11, “显示间隔能力指标中=4/9, “禁区、限制区和危险区使用信息显示能力”指标中的=2/3, “飞行一致性监视能力”指标中的=2/13, “显示航行资料信息能力”指标中的=0。为0则说明该指标相对于其他指标来说是次要的, 但在初始化判断矩阵的时候采用比值形式, 而0不能出现在分母的位置, 所以需要给该值进行调整, 原则是比其余的值都小。

3 结束语

基于最小功能指标全局关键度的自适应效能评估算法结合了层次分析法和专家调查法的优点, 自下而上智能地初始化各层判断矩阵, 通过减少专家参与的次数有效地减小失误或错误的概率, 使得评估结果更客观准确。

综合考虑管制中心系统的实际运行情况引入系统功能因子和系统能力因子, 通过建立映射函数, 并根据系统的实际运行情况输入值, 反映系统功能指标和能力指标的效能, 并逐层进行线性加权求和, 求出的系统效能值更能反映管制中心系统的实际运行状况。

摘要：本文提出了基于最小功能指标全局关键度值的自适应效能评估算法, 构建了基于系统功能和能力影响因素的效能评估指标体系, 通过专家打分法获得最小功能指标的关键度, 定义了判断矩阵自下而上的初始化规则, 保证了各指标的相对独立性以及与父节点之间的联系, 减少了专家主观因素对效能评估结果的影响。根据系统的实际运行情况通过引入系统功能因子和能力因子得出系统各个功能和能力的效能值。仿真结果表明, 自适应效能评估算法所得的效能评估结果更客观、准确。

关键词：关键度,自适应效能评估算法,系统功能因子,系统能力因子

参考文献

[1]白松浩, 马锦永, 吕善伟.基于神经网络对管制中心系统的效能评估[J].电讯技术, 2004, 44 (6) :125-128.

[2]白松浩.系统效能的概念框架及度量[J].系统仿真学报, 2010, 22 (9) :2177-2181.

[3]白松浩, 兰洪亮, 郑娜, 夏正洪, 周臣.基于贡献度模型方法对空中交通管制中心系统的效能评估[J].航空学报, 2011, 32 (3) :438-447.