考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法和系统

摘要

本发明提供一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法、系统、存储介质和电子设备，涉及卫星应急方案决策技术领域。本发明中获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；根据决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；根据群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。设计了嵌入式反馈调节机制服务于管理非合作行为，使决策者个人和集群的意见均向群体靠拢，提高决策水平。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星应急方案决策技术领域，具体涉及一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法、系统、存储介质和电子设备。

背景技术

近年来，应急事件如地震、洪涝、火灾和局部战争等在世界各地频繁发生，往往造成灾难性后果。随着卫星技术的不断发展和用户对数据需求的不断提高，成像卫星成为应急事件中获取地面信息的重要手段。在实际观测过程中，会产生高动态、高时效应急任务，这些任务常常伴随着发生时间和数量的不确定性。卫星应急任务规划就是根据用户提出的应急观测需求，快速生成多套应急方案。然后基于应急决策快速挑选出最佳观测方案，获取最大应急观测效益的过程。由于应急决策的复杂性和不确定性，往往需要多个决策者(DMs)的参与，从而导致大群体决策问题(LGDM)。

目前，LGDM问题越来越受到决策科学领域的关注。另一方面，由于卫星应急方案决策涉及面较广，因此适用于卫星应急方案决策的LGDM通常涉及来自不同专业背景的大量决策者(DMs)参与决策过程。此类大群体卫星应急方案决策(LGSESDM)具有复杂大群体特征：(1)群体规模比较庞大，一般需要多个来自不同岗位的DMs参与决策过程，(2)必须保证在短时间内做出决定，(3)在DMs中往往是很难达成一致协议，和(4)一个错误的决定或太慢可能导致应急任务灾难性的损失。随着LGDM问题受到越来越多的学者关注，一些新的决策模型和方法被相继提出。这些模型和方法都包含3个主要步骤：大群体聚类、共识达成过程(CRP)和方案选择过程。传统的共识被称为“硬共识”，共识测度的标量只有0(未达到共识)或1(实现共识)两个指标，实际决策中将共识从0调节到1十分困难，且不切实际。

然而，传统的共识模型大多集中于涉及少数DM(如3-5人)的传统决策问题，没有时间限制，这可能不适用于紧急情况下的大群体决策。实际的大群体决策问题也不能仅仅考虑数学模型，决策者的心理行为和决策时的实际表现同样值得关注和考虑，这是因为在实际决策过程中存在很多非合作行为。考虑决策过程中可能存在的非合作行为，有利于保证决策品质。在LGSESDM问题中，由于决策者通常来自不同的卫星调度岗位，有着不同的关注侧重点。他们更有可能采取非合作的行为来促进自己的个人利益，以致于无法达成共识。当部分DMs拒绝做出调整时，会使CRP过程停滞不前。此外，LGSESDM必须在短时间内取得相对满意的结果。因此，管理非合作行为对于保障CRP过程的时效性和结果质量至关重要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法、系统、存储介质和电子设备，解决了决策过程忽视非合作行为，导致共识达成过程准确性偏低的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法，包括：

S1、获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；

S2、根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；

S3、根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；

S4、根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

优选的，所述S2中：

基于

基于

基于

优选的，S3具体包括：

S31、令t＝0，给定群体共识阈值

S32、设置t＝t+1，计算当前集群共识水平

其中，SIM(G

计算当前群共识水平GCL

判断

S33、根据当前集群共识水平

其中，

确定合作系数阈值

其中，ρ

S34、综合

S35、设t

优选的，所述S3中的嵌入式反馈调节机制包括意见修改，具体包括两种情况：

第一种，若

其中，G

第二种，若

首先，通过求解需要修改的集群内部每个决策者与其他所有决策者意见相似性的最小值，确定该集群意见差异最大的决策偏好矩阵的位置，

其中，

其次，对上述确定的决策偏好矩阵进行客观调整，

其中，

通过客观修改，此时的集群

最后，若还需要进行主观调整，则

优选的，所述S3中的嵌入式反馈调节机制还包括权重惩罚，具体包括：

其中，

优选的，所述S34中，调整非合作集群的集群权重和/或其内部决策者的决策偏好矩阵，具体包括：

区域1即第一合作区域：若

区域2即主观调整区域：若

区域3即半完全惩罚区域：若

区域4即完全惩罚区域：若

区域5即客观调整区域：若

区域6即第二合作区域：若

优选的，所述S4中采用MULTIMOORA获取最终选择的大群体卫星应急方案，具体包括：

S41、标准所述群决策偏好矩阵R

S42、基于如下算术积分的RS模型计算效用值

S43、基于如下RP模型计算效用值

确定每个属性指标的最大值r

其中

S44、基于如下FMF模型基础上的几何积分公式计算效用值

S45、采用优势理论方法融合上述三个排序结果，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法，包括：

获取模块，用于获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；

聚类模块，用于根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；

共识模块，用于根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；

选择模块，用于根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

一种存储介质，其存储有用于大群体卫星应急方案决策的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上所述的大群体卫星应急方案决策方法。

一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的大群体卫星应急方案决策方法。

(三)有益效果

本发明提供了一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法、系统、存储介质和电子设备。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明中，获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。设计了嵌入式反馈调节机制服务于管理非合作行为，使决策者个人和集群的意见均向群体靠拢，提高决策水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种集群非合作行为区域划分示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法、系统、存储介质和电子设备，解决了决策过程忽视非合作行为，导致共识达成过程准确性偏低的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例中，获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。设计了嵌入式反馈调节机制服务于管理非合作行为，使决策者个人和集群的意见均向群体靠拢，提高决策水平。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

第一方面，本发明实施例提供了一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法，包括：

S1、获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；

S2、根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；

S3、根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；

S4、根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

本发明实施例设计了嵌入式反馈调节机制服务于管理非合作行为，使决策者个人和集群的意见均向群体靠拢，提高决策水平。

下面将结合具体内容详细介绍上述方案的各个步骤：

在步骤S1中，获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式。

每个专家决策者DM根据卫星应急决策方案的属性提供他/她的决策意见，以犹豫模糊二元语义集(HF2TLSs)构成决策偏好矩阵。

所述选定属性可以根据实际情况选择，例如如任务完成效益，包含应急任务的完成率、完成效益等；方案性能，重点关注对原观测方案的扰动情况；资源利用率，如观测时间窗的冲突度、卫星利用率等。

在步骤S2中，根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵。

需要说明的是，本发明实施例中不对所采用的的聚类方法类型进行任何限制，可以是现有技术中的划分式聚类方法、基于密度的方聚类法或者层次化聚类方法等任意一种或者几种的组合，本领域技术人员可以根据实际需要具体选择。

具体的，所述S2中：

基于

基于

基于

在步骤S3中，根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；具体包括：

S31、令t＝0，给定群体共识阈值

S32、设置t＝t+1，计算当前集群共识水平

其中，SIM(G

计算当前群共识水平GCL

判断

S33、根据当前集群共识水平

其中，

确定合作系数阈值

其中，ρ

S34、综合

特别的，所述S34中的嵌入式反馈调节机制包括：

(1)意见修改，具体包括两种情况：

第一种，若

其中，G

第二种，若

首先，通过求解需要修改的集群内部每个决策者与其他所有决策者意见相似性的最小值，确定该集群意见差异最大的决策偏好矩阵的位置，

其中，

其次，对上述确定的决策偏好矩阵进行客观调整，

其中，

通过客观修改，此时的集群

不难看出，前两步内容表征了一种两阶段客观意见修改过程；策略通过客观修改，此时的集群

最后，若还需要进行主观调整，则

不难理解的是，主观调整偏向于集群决策偏好矩阵，而客观调整侧重于决策者个人的决策偏好矩阵。在这种调整模式下，以“决策者-集群-群体”三层结构为准则，首先使个体决策矩阵向集群决策矩阵靠拢，然后使集群决策矩阵向群决策矩阵靠拢，最终实现使决策者个人和集群的意见均向群体靠拢，提高决策水平。

(2)权重惩罚，

其中，

所述S34中，如图2所示，调整非合作集群的集群权重和/或其内部决策者的决策偏好矩阵，具体包括：

区域1即第一合作区域：若

区域2即主观调整区域：若

区域3即半完全惩罚区域：若

区域4即完全惩罚区域：若

区域5即客观调整区域：若

区域6即第二合作区域：若

在之前的大部分研究里，针对非合作行为的研究较少，非合作行为的管理方法单一，尤其是针对大群体应急决策，目前还没有学者对此进行研究。更重要的是，几乎所有的研究都是建立在决策专家之间相互独立、互不影响的前提下。然而，随着社交网络的发展，这种前提已经很难满足。本发明实施例详细分析了集群的非合作程度，根据合作系数和集群共识水平将集群非合作行为分为六类，并提出了不同的偏好调节机制，构建新共识模型，更好的管理了LGSESDM中的一个或多个集群的非合作行为，以优化大群体卫星应急决策的共识达成过程。

S35、设t

在步骤S4中，根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

本步骤中采用MULTIMOORA获取最终选择的大群体卫星应急方案。MOORA(Multiobjective Optimization By Ratio Analysis)方法最初是由Brauers和Zavadskas引入的，并通过添加完全相乘法(FMF)来生成乘法MOORA(MULTIMOORA)方法来进一步增强。

MULTIMOORA是一种新兴的多属性决策方法。与其他方法相比，此方法简单，有效，并且易于对方案进行排名和优化。MULTIMOORA基于三种从属方法，即比率系统(RS)，参考点(RP)和完全相乘法(FMF)。它还使用优势理论来计算最终排名，因此，MULTIMOORA方法用于卫星应急方案最终选择过程能够提高结果准确性。

所述S4具体包括：

S41、标准所述群决策偏好矩阵R

S42、基于如下算术积分的RS模型计算效用值

S43、基于如下RP模型计算效用值

确定每个属性指标的最大值r

其中

S44、基于如下FMF模型基础上的几何积分公式计算效用值

S45、采用优势理论方法融合上述三个排序结果，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

本发明实施例提供了一种考虑非合作行为的大群体卫星应急方案决策方法，包括：

获取模块，用于获取多个卫星应急决策者的决策偏好矩阵，所述决策偏好矩阵采用犹豫模糊二元语义集作为决策意见表达形式；

聚类模块，用于根据所述决策偏好矩阵，将所有决策者聚类成若干个集群，获取各个初始集群决策偏好矩阵，以及初始群决策偏好矩阵；

共识模块，用于根据各个所述初始集群决策偏好矩阵和所述初始群决策偏好矩阵，基于预设的嵌入式反馈调节机制更新集群共识水平和群共识水平，获取达成共识基础下的群决策偏好矩阵；

选择模块，用于根据所述群决策偏好矩阵，获取最终选择的大群体卫星应急方案。

本发明实施例提供了一种存储介质，其存储有用于大群体卫星应急方案决策的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上所述的大群体卫星应急方案决策方法。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的大群体卫星应急方案决策方法。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明实施例设计了嵌入式反馈调节机制服务于管理非合作行为，使决策者个人和集群的意见均向群体靠拢，提高决策水平。

2、本发明实施例详细分析了集群的非合作程度，根据合作系数和集群共识水平将集群非合作行为分为六类，并提出了不同的偏好调节机制，构建新共识模型，更好的管理了LGSESDM中的一个或多个集群的非合作行为，以优化大群体卫星应急决策的共识达成过程。

3、本发明实施例利用MULITMOORA方法提高了方案选择结果的准确性和鲁棒性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。