張闖，呂巖

（空軍航空大學(xué)軍事仿真技術(shù)研究所，吉林長春130022）

目前，我國海軍裝備的艦載直升機(jī)對使用人員實(shí)際操作提出了很高的要求。而常規(guī)的海上訓(xùn)練，經(jīng)費(fèi)高，周期長，風(fēng)險(xiǎn)大，特別是對于戰(zhàn)術(shù)對抗、應(yīng)急操縱等情況，由于考慮到模型重用性、系統(tǒng)復(fù)雜性、環(huán)境廣泛性、技術(shù)先進(jìn)性及經(jīng)濟(jì)性等問題，因此利用模擬訓(xùn)練這一先進(jìn)手段，對飛行人員進(jìn)行導(dǎo)航和操縱的綜合訓(xùn)練。這種綜合訓(xùn)練方式不受場地、氣候等條件的限制，大大地降低了飛行訓(xùn)練的人力、物力的消耗，有很高的安全性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)部門對艇員操作的考核和評估，并配合其他部門，如綜合訓(xùn)練模擬器及作戰(zhàn)系統(tǒng)，進(jìn)行全面系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)演練，則成為必要而可行的方法。

模擬訓(xùn)練的思想和方法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種軍事及民用部門之中，已為更快更好地培訓(xùn)操縱人員，起到了積極作用，同時(shí)節(jié)省了大量的訓(xùn)練開支，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此飛行模擬器，已經(jīng)成為當(dāng)今飛行員訓(xùn)練不可替代的高效手段。

灰色關(guān)聯(lián)法，實(shí)質(zhì)上是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，主要是分析各個(gè)組成因素與整體的關(guān)聯(lián)大小。其操作的對象，是各因素的時(shí)間序列，而對于多指標(biāo)綜介評估對象，可以把比較序列看成由被評事物的各項(xiàng)指標(biāo)值構(gòu)成的序列。參考序列是一個(gè)理想的比較標(biāo)準(zhǔn)。受距離評價(jià)方法的啟示，選取指標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)程度，來評估各艦船仿真的優(yōu)劣。

1 艦船運(yùn)動(dòng)的灰色特性

1.1 表征艦船運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)是灰色數(shù)

由于海上風(fēng)浪大，情況復(fù)雜，外界“噪音”的干擾及實(shí)測儀器的誤差等原因，我們測量的艦船運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，都是有一定誤差的灰色數(shù)，或者說形式上是白色數(shù)，實(shí)質(zhì)上是灰色數(shù)。諸如橫蕩、縱蕩、升沉、縱搖、橫搖及艏搖等數(shù)據(jù)，均可看成是在真實(shí)值的某個(gè)鄰域內(nèi)變化的灰色數(shù)。

1.2 影響艦船運(yùn)動(dòng)的某些關(guān)系是灰關(guān)系

我們可以認(rèn)為海水甚至海風(fēng)對艦船的作用，可以由力學(xué)方程嚴(yán)格描述，各種運(yùn)動(dòng)（如橫蕩、縱蕩、縱搖、橫搖等）之間的耦合作用，也能精確描述，但仍有很多因素對艦船運(yùn)動(dòng)的影響關(guān)系不好確定，或難以表成一種映射關(guān)系。如在計(jì)算艦船受力時(shí)，往往把艦船想象成一個(gè)規(guī)則幾何體，而艦船嚴(yán)格意義上的形狀不規(guī)則、艦船重心的不易確定性，都給嚴(yán)格數(shù)學(xué)建模帶來困難。另外，人在操縱艦船時(shí)的某些偏差，也會給艦船運(yùn)動(dòng)帶來偏差，這種關(guān)系也難以明確地確定。

2 艦船運(yùn)動(dòng)模型可信度評估指標(biāo)體系

在指標(biāo)的選擇上，一般可作如下處理：

（1）應(yīng)在滿足有效性的前提下，盡可能使評價(jià)簡便。

（2）由于指標(biāo)體系需要概括各有關(guān)方面的許多因素，有些指標(biāo)不易獲得和不易測量，不能滿足評價(jià)所需要的全部數(shù)據(jù)。因此，在建立指標(biāo)體系時(shí)，對若干評價(jià)關(guān)系甚大的指標(biāo)，雖然目前尚無法獲得指標(biāo)的數(shù)據(jù)，可由專家根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)做出定性的描述。

（3）評價(jià)應(yīng)盡可能精確，但有些指標(biāo)目前尚不能做到很精確。為了追求精確，可以根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)做出的定性描述，給某些指標(biāo)假設(shè)數(shù)據(jù)或舍去一些指標(biāo)。

指標(biāo)體系的構(gòu)建過程如圖1所示。

圖1 指標(biāo)體系的構(gòu)建過程

根據(jù)評估要求，艦船運(yùn)動(dòng)模型的可信度評估指標(biāo)體系如圖2所示。

3 灰色關(guān)聯(lián)理論

設(shè)真實(shí)采樣數(shù)據(jù)時(shí)間序列為x={x（n）}；

n組仿真采樣數(shù)據(jù)為y（i）={y（i）（n）}，i∈{1，2，……，n}；

各數(shù)據(jù)序列都是等時(shí)距序列，且滿足采樣間隔相等和序列長度相同的條件。確定灰色關(guān)聯(lián)差異信息

△0i（k）=|x（k）-y（i）（k）|，i，k∈{1，2，……，n}；

距離空間為

△={|△0i（k）|}；

定義環(huán)境參數(shù)表達(dá)式為

定義灰色差異信息空間表達(dá)式為

則x（k）和y（i）（k）的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為

則序列x={x（n）}和y（i）={y（i）（n）}的灰色關(guān)聯(lián)度為

本文艦船運(yùn)動(dòng)的仿真數(shù)據(jù)采樣為1組，即i=1，上式可變換為

以升沉高度為例，其真實(shí)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)通常符合范圍：-1.5 m?z?1.5 m，通常取

灰色關(guān)聯(lián)度為

r（x，y）=0.7206。

艦船運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的灰色關(guān)聯(lián)度如表1所示。

表1 艦船運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度

各關(guān)聯(lián)度值的權(quán)重可依據(jù)層次分析法來確定，此處直接給出各權(quán)重值（如表2）。

表2 各關(guān)聯(lián)度權(quán)重值

因此，基于灰色關(guān)聯(lián)度的艦船運(yùn)動(dòng)可信度為

C=0.2×0.7584+0.2×0.7691+0.14×0.7301

+0.2×0.7206+00.13×0.7711+0.13×0.7629 =0.7513

4 結(jié)束語

艦船運(yùn)動(dòng)在復(fù)雜的海面上，各種外在的條件具有灰色性，其本身的操縱也具有一定的關(guān)系，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度方法，適合艦船運(yùn)動(dòng)的評估。從評估結(jié)果來看，模型可信度達(dá)到了0.7513，達(dá)到了預(yù)期的效果。

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