一种飞行器的航迹规划评价方法

摘要

本公开的飞行器的航迹规划评价方法，利用AHP法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重；利用熵权法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的客观权重；赋予所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重和客观权重不同的影响因子，得到所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值；将所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值代入TOPSIS评价方法中对所述飞行器的航迹规划进行评价，得到所述飞行器的航迹规划评价结果。基于AHP—熵权法的综合权重确定方法，通过对AHP法得到的主观权重与熵权法得到的客观权重赋予不同的影响因子，综合考虑决策者的主观意图与实际的航迹信息，通过TOPSIS方法求得的最终航迹规划评价结果更加科学、合理。

说明书

技术领域

本公开属于计算机软件设计技术领域，特别是涉及到一种飞行器的航迹规划评价方法。

背景技术

随着现代战争方式的不断变化，战场环境瞬息万变，单纯依靠有人飞行器执行作战任务已经无法满足当前战场模式下的作战需求，而无人飞行器以其容错率高、作战效能高的优点受到了各国的广泛关注，并且发展迅速。无人飞行器在执行任务的过程中，需要对无人飞行器的飞行轨迹进行预规划，航迹规划方案关系到飞行器的生存几率及作战效能的高低，因此需要对航迹规划方案进行评价。

目前，在航迹评价领域中，常用的多属性评价方法有简单加权法(SAW)、层次分析法(AHP)、逼近理想排序方法(TOPSIS)和ELECTRE方法等。采用上述方法对飞行器的航迹规划进行评价时，由于判断矩阵的影响因素是静态的，不能满足飞行器实际任务需求。飞行器实际执行的任务是动态的，如果没有全面考虑其动态特性，就不能充分说明飞行器不受自身物理限制处理。另外，在处理飞行器自身物理限制时是单独进行的，不考虑其他因素的影响，但是当这些因素之间互相有耦合关系时，评价问题就变得很复杂，一般的评价算法就会不适用。

在对规划得到的航迹进行综合评价时，为了充分体现各指标对航迹的影响程度，通常在评价算法中加入各指标的权重，使最终的评价结果更加科学、合理。目前，评价指标的赋权方法主要包括主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法主要包括专家赋权法、二项系数法和AHP法等方法，主观赋权法是通过决策者对各指标的重要程度进行评判分析，从而确定各指标权重，这类方法虽然可以充分考虑决策者的主观意愿，但是由于决策者经验、知识等方面的限制，可能会导致评价结果过于理想化，使评价结果可信度降低。客观赋权法主要包括熵权法、标准离差法和CRITIC法等方法，客观赋权法是根据评价指标的具体数据，通过一定的数学方法来计算权重.整个计算过程没有人为参与，权重计算结果更加符合真实情况，但是缺乏了决策者的主观意愿及经验判断。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了飞行器的航迹规划评价方法，基于AHP—熵权法的综合权重确定方法，综合考虑决策者的主观意图与实际的航迹信息，使得通过TOPSIS方法求得的最终航迹规划评价结果更加科学、合理。

根据本公开的一方面，提出了一种飞行器的航迹规划评价方法，所述方法包括：

利用AHP法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重；

利用熵权法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的客观权重；

赋予所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重和客观权重不同的影响因子，得到所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值；

将所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值代入TOPSIS评价方法中对所述飞行器的航迹规划进行评价，得到所述飞行器的航迹规划评价结果。

在一种可能的实现方式中，所述利用AHP法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重，包括：

根据飞行器的静态航迹规划评价指标体系确定上层航迹规划评价指标所属下层航迹规划评价指标对其影响所占比重，构建判断矩阵；

根据所述判断矩阵计算所述飞行器的航迹规划各航迹规划评价指标权重，得到各层次航迹规划评价指标单排序结果，根据各层次航迹规划评价指标单排序结果得到各层次航迹规划评价指标总排序结果；

当所述各层次航迹规划评价指标总排序结果符合判断矩阵的一致性检验要求时，将所述下层航迹规划评价指标的权重向量与所述上层航迹规划评价指标的权重向量相乘得到所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重。

在一种可能的实现方式中，所述判断矩阵为

其中，a

在一种可能的实现方式中，根据所述判断矩阵计算所述飞行器的航迹规划各评价指标权重，进行各层次航迹规划评价指标单排序结果，根据各层次航迹规划评价指标单排序结果得到各层次航迹规划评价指标总排序结果，包括：

对所述判断矩阵A的每一列进行归一化处理为

将归一化处理后的判断矩阵A按列求和为

对所述

计算所述判断矩阵A的最大特征根λ，

根据所述判断矩阵A的最大特征根λ得到各层次航迹规划评价指标单排序结果为

在一种可能的实现方式中，所述利用熵权法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的客观权重，包括：

构建所述飞行器的航迹规划评价指标的数据矩阵X，

对所述数据矩阵X进行归一化处理，得到所述数据矩阵X的归一化结果；

利用所述数据矩阵X的归一化结果计算所述飞行器的航迹规划各评价指标下的各个航迹规划评价对象的特征比重值；

根据所述特征比重值计算所述飞行器的航迹规划各评价指标的熵值和差异系数；

根据所述熵值和差异系数计算所述飞行器的航迹规划各评价指标的权重，进而得到所述飞行器的航迹规划各评价指标的客观权重。

本公开的飞行器的航迹规划评价方法，利用AHP法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重；利用熵权法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的客观权重；赋予所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重和客观权重不同的影响因子，得到所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值；将所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值代入TOPSIS评价方法中对所述飞行器的航迹规划进行评价，得到所述飞行器的航迹规划评价结果。基于AHP—熵权法的综合权重确定方法，通过对AHP法得到的主观权重与熵权法得到的客观权重赋予不同的影响因子，综合考虑决策者的主观意图与实际的航迹信息，使得通过TOPSIS方法求得的最终航迹规划评价结果更加科学、合理。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施例的飞行器的航迹规划评价方法流程图；

图2示出了根据本公开一实施例的步骤S1的进一步限定方法流程图；

图3示出了根据本公开一实施例的步骤S2的进一步限定方法流程图；

图4示出了根据本公开另一实施例的飞行器的航迹规划评价方法流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图4示出了根据本公开另一实施例的飞行器的航迹规划评价方法流程图。

本发明提出飞行器的航迹规划评价方法，基于AHP—熵权法的综合权重确定方法，采用TOPSIS(逼近理想排序方法)方法对飞行器航迹规划评价问题进行求解。

如图4所示，通过确立的已知静态航迹评价指标体系，根据AHP法得到飞行器航迹规划评价指标的主观权重。例如构造航迹规划评价的判断矩阵，计算各航迹规划评价指标的权重和层次单排序，检验判断构造矩阵的一致性，计算航迹规划评价指标的主观权重等步骤得到飞行器航迹规划评价指标的总主观权重；

确立的已知静态航迹评价指标体系还通过熵权法得到飞行器航迹规划评价指标的客观权重。例如构造航迹规划指标层数据标准化，对原始数据矩阵归一化处理，计算各航迹规划评价指标的特征比重，计算各航迹规划评价指标的熵值，计算航迹规划各评价指标的权重等步骤，得到飞行器航迹规划评价指标的总客观权重。

赋予飞行器航迹规划评价指标的主观权重和客观权重不同的影响因子，综合考虑决策者的主观意图与实际的航迹信息，得到飞行器航迹规划各评价指标的综合权重，代入到TOPSIS对已知航迹规划方案进行评估，完成飞行器航迹规划方案的评价，得到相对合理的飞行器航迹规划指标权重分配结果。航迹规划评价的具体过程如下。

图1示出了根据本公开一实施例的飞行器的航迹规划评价方法流程图；如图1所示，该方法可以包括：

步骤S1：利用AHP法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重。

其中，AHP(Analytic Hierarchy Process，层次分析法)是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上，进行定性和定量分析的决策方法。

图2示出了根据本公开一实施例的步骤S1的进一步限定方法流程图。

如图2所示，步骤S1可以包括：

步骤S11：根据飞行器的静态航迹规划评价指标体系确定上层航迹规划评价指标所属下层航迹规划评价指标对其影响所占比重，构建判断矩阵。

其中，判断矩阵可以为A，即

其中，a

a

将飞行性能约束B

将最大航程约束指标C1、最小平飞距离约束指标C

通过比较各层航迹规划评价指标的重要程度，分别构造了一级航迹规划评价指标和二级航迹规划评价指标的两两判断矩阵，具体如表2-7所示。

表1一级航迹规划评价指标判断矩阵

表2二级航迹规划评价指标判断矩阵之一

表4二级航迹规划评价指标判断矩阵之二

表5二级航迹规划评价指标判断矩阵之三

表6二级航迹规划评价指标判断矩阵之四

表7二级航迹规划评价指标判断矩阵之五

步骤S12：根据所述判断矩阵计算所述航迹规划各评价指标权重，得到各层次航迹规划各评价指标单排序结果，根据各层次航迹规划各评价指标单排序结果得到各层次航迹规划各评价指标总排序结果。

例如，对判断矩阵A的每一列进行归一化处理为

将归一化处理后的判断矩阵A按列求和为

对

计算判断矩阵A的最大特征根λ，

根据判断矩阵A的最大特征根λ得到各层次航迹规划评价指标单排序结果为

步骤S13：当各层次航迹规划评价指标总排序结果符合判断矩阵的一致性检验要求时，将下层航迹规划评价指标的权重向量与上层评航迹规划价指标的权重向量相乘得到飞行器的航迹规划评价指标的主观权重。

举例来说，对飞行器的一级航迹规划评价指标和二级航迹规划评价指标所求权重进行一致性检验，求得飞行器的一级航迹规划评价指标的权重为

求得一级航迹规划评价指标和二级航迹规划评价指标的单层权重后，将二级航迹规划评价指标的权重向量乘以相应的一级航迹规划评价指标的权重，得到航迹规划评价指标层各航迹规划评价指标在整个评价体系中的总权重，例如，航迹规划评价指标的总权重为：

步骤S2：利用熵权法确定所述飞行器的航迹规划评价指标的客观权重。

其中，熵权法(the entropy weight method，EWM)一般可以对于某项指标，可以用熵值来判断某个指标的离散程度，信息熵值越小，指标的离散程度大，则该指标对综合评价的影响(即权重)就越大，如果某项指标的值都相等，则该指标在综合评价中不起作用。可以用熵权法计算各指标的权重，为所指标综合评价提供依据。

图3示出了根据本公开一实施例的步骤S2的进一步限定方法流程图。

如图3所示，步骤S2可以包括：

步骤S21：构建所述飞行器的航迹规划评价指标的数据矩阵X。

例如，设待评价航迹有m条，即被评对象M＝{M

步骤S22：对数据矩阵X进行归一化处理，得到数据矩阵X的归一化结果。

例如，由于航迹规划方案涉及到12个航迹规划评价指标的量纲各不相同，而且数值差异也较大。为了使各航迹规划评价指标具备可比性，必须对各航迹规划评价指标的数据进行归一化处理。

对于越大越优型航迹规划评价指标，如景象匹配概率约束指标C

对于越小越优型航迹规划评价指标，如最大航程约束指标C

步骤S23：利用所述数据矩阵X的归一化结果计算所述飞行器的航迹规划各评价指标下的各个评价对象的特征比重值。

比如，第j个航迹规划评价指标下，第i个航迹规划评价对象的特征比重为P

步骤S24：根据所述特征比重值计算所述飞行器的航迹规划各评价指标的熵值和差异系数。

举例来说，如果第j个航迹规划评价指标的熵值为e

式中，航迹规划各评价对象第j个航迹规划评价指标的数据差异越大，表明该航迹规划评价指标反映的信息量越大，其熵值e

步骤S24：根据所述熵值和差异系数计算所述飞行器的航迹规划各评价指标的权重，进而得到所述飞行器的航迹规划各评价指标的客观权重。

例如，设第j个航迹规划评价指标的差异系数为D

步骤S3：赋予所述飞行器的航迹规划评价指标的主观权重和客观权重不同的影响因子，得到所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值。

对步骤S1和步骤S2计算出的飞行器的航迹规划各评价指标的主观权重集和客观权重集赋予不同的影响因子μ和ν，得到飞行器的航迹规划各评价指标综合权重值，例如ω

其中，i＝1,2,…,12；μ为主观权重的影响因子，ν为客观权重的影响因子，并且满足μ+ν＝1，可以根据决策者的主观经验及实际任务的要求，确定μ与ν的数值，在此不作具体限定。

步骤S4：将所述飞行器的航迹规划评价指标的综合权重值代入TOPSIS评价方法中对所述飞行器的航迹规划进行评价，得到所述飞行器的航迹规划评价结果。

本公开的飞行器的航迹规划评价方法，基于AHP—熵权法的TOPSISI方法进行航迹评价，既避免了决策者对评价过程的过度干预，同时也并没有完全杜绝决策者对评价过程的参与，而是在引入主观权重的同时，根据评价指标的具体数据，利用熵权法计算客观权重，然后综合衡量主观权重与客观权重的比重，确定评价指标的综合权重，从而使最终的评价结果更加准确、可信。能够避免简单线性加权法中极端值对评价结果的影响，也不需要和ELECTRE方法一样给出各指标的次序关系，并且能够对评价指标数据明确的航迹规划方案进行评估，实现了提高评价效率等技术效果。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。