一种复合导航融合算法的性能评估方法技术

本发明专利技术属于导航信息处理技术领域，具体为一种复合导航融合算法的性能评估方法，首先构建复合导航系统性能多层次指标体系，确定复合导航系统复合算法性能子目标权重分配集和评估指标的权重分配集，构造隶属度矩阵之后进行综合评判，本方法将基于对数最小二乘的FAHP方法和FCE方法结合，解决了弹道导弹搭载的惯性/陆基/卫星复合导航系统的融合算法性能影响因素众多，难以进行定量评估的问题，能够确定融合算法性能评估指标的权重向量，并利用模糊算子进行加权综合，具有指标权重可量化，综合评判能力强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种复合导航融合算法的性能评估方法
本专利技术属于导航信息处理
，具体涉及一种基于对数最小二乘FAHP-FCE的复合导航融合算法性能评估方法。
技术介绍
惯性/陆基/卫星复合导航是弹道导弹常用的导航方式之一。在全天时、全天候、复杂电磁干扰条件下，弹道导弹的复合导航系统的精度和可靠性取决于其融合算法的性能。在融合算法投入应用之前，对算法性能进行评估，为设计和确定满足复合导航系统性能要求的系统参数，优化系统参数提供了依据。同时，为导航系统提供一个算法验证平台，益于系统参数优化、功能设计与改进，节约了测试成本，缩短了系统的开发周期。因此，对融合算法性能的评估成为提高复合导航系统性能的前提条件和必备依据。复合导航系统融合算法的性能评估是针对滤波算法性能如融合精度、实时性、可靠性、稳定性以及算法复杂性等，通过一定的判别和综合方法，合成系统性能评估结果的过程。而复合导航系统融合算法的影响因素众多，且各因素存在相关性，其性能评估是一个多级别、多层次的处理过程，涉及到对多源导航传感器数据和信息进行探测、互联、相关、估计和综合，难以给出定量的评判结果。目前，针对于复合导航系统融合算法的性能评估方法很少有人研究，但国内外学者已经提出诸多应用于其它系统的评估方法，其中模糊层次分析方法最具代表性，已受到国内外学者的广泛关注并引申出许多新型方法。在众多模糊评估方法中，对数最小二乘的FAHP方法(fuzzyLLSM)通过将难以判别的影响融合算法性能的因素分解，构建多层次体系，形成评判指标，然后依据评判指标来构建模糊判断矩阵，最终解出复合导航系统融合算法的各指标权重向量。但这仅仅得出了复合导航系统融合算法各个评估指标的权重向量，仍需寻求综合评价方法进一步对系统进行综合评价。模糊综合评价(FuzzyComprehensiveEvaluate，FCE)方法是一种根据模糊数学隶属度理论把定性评价转化为定量综合评价方法。它具有结果清晰，综合判断能力强的特点。本专利技术将fuzzyLLSM方法和FCE方法结合，前者用来确定复合导航系统融合算法的指标权重向量，后者利用隶属度函数对指标进行评判得到模糊关系矩阵，再应用加权平均型模糊算子将权重向量和模糊关系矩阵合成，便可得到算法性能的综合评定结果，从而使惯性/陆基/卫星复合导航系统的融合算法性能评估得以量化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合导航融合算法的性能评估方法，其能够解决了弹道导弹搭载的惯性/陆基/卫星复合导航系统的融合算法性能影响因素众多，难以进行定量评估的问题。本专利技术的技术方案如下：一种复合导航融合算法的性能评估方法，包括如下步骤：步骤1、复合导航系统性能多层次指标体系；建立评估子目标和评价等级论域集分别为U和VU＝{u1,u2,u3},V＝{V1,V2,...,V5}其中，ui为指标体系第一层中的第i个子目标，ui＝{ui1,ui2,...,uip},i＝1,2,3，p为指标体系第二层中的指标数量；步骤2、确定复合导航系统复合算法性能子目标权重分配集W和评估指标的权重分配集WiW＝{W1,W2,W3}和Wi＝{wi1,wi2,...,wip}Wi和wij满足：式中，{W1,W2,W3}分别为融合算法复杂度评估(u1)、定位效果评估(u2)和算法稳定性评估(u3)的权重分配；{wi1,wi2,...,wip}分别为{u1,u2,u3}的下一层中的第p个指标的权重分配；步骤3、构造隶属度矩阵其中，矩阵元素rijk表示第i个子目标的第j个指标隶属于第k个评判等级的程度，j＝1,2,3…m，k＝1,2,3…n；步骤4、选择加权平均模糊算子进行综合评判。所述的多层次指标体系层次结构包含目标层、准则层和措施层；其中，准则层可分为融合算法复杂度评估(u1)、定位效果评估(u2)和算法稳定性评估(u3)等3个一级评估准则，这3个准则下分别包含若干个二级指标；措施层由所述的准则层中的指标模型及量化结果共同构成。评价等级论域集V的赋值为：很好(V1)的量化区间为[90,100]；较好(V2)的量化区间为[80,90]；中等(V3)的量化区间为[60,80]；较差(V4)的量化区间为[50,60]；很差(V5)的量化区间为[50,0]。所述的步骤4为构造一级模糊评估集：其中，“○”为“加权平均”型模糊算子；Wi为子目标{u1,u2,u3}的权重集；Ri为子目标{u1,u2,u3}的隶属子集；二级模糊综合评估模型：其中，b1,b2,...bn为依据评价等级论域集V产生的二级评估集，bi1,bi2,...bin为第i个子目标第一级评估集。本专利技术的显著效果如下：本专利技术技术解决方案是将基于对数最小二乘的FAHP方法和FCE方法结合，前者用以求解较为精确、评判分辨率较高的融合算法性能评估指标权重向量，后者利用隶属度函数对构建的指标模型进行评判得到模糊关系矩阵，而后将权重向量和模糊关系矩阵合成。该方法解决了弹道导弹搭载的惯性/陆基/卫星复合导航系统的融合算法性能影响因素众多，难以进行定量评估的问题，本专利技术能够确定融合算法性能评估指标的权重向量，并利用模糊算子进行加权综合，具有指标权重可量化，综合评判能力强等优点。(1)针对惯性/陆基/卫星复合导航系统融合算法性能评估的影响因素众多，且各因素存在相关性，其性能评估较为复杂，本专利技术通过构建多层次指标体系结构有效解决指标因素众多，难以量化的问题。(2)本专利技术提出的方法有效利用了FAHP方法和FCE方法均善于处理模糊、不精确问题的优点，在定性分析与定量分析之间建立联系。同时，模糊评估方法有较强的综合评判能力，利用FAHP方法确定精确的指标权重，形成优势互补，使模糊评估更具科学性。(3)本专利技术提出的方法能够解决复合导航系统融合算法的性能评估时存在权重不唯一性和模糊性问题，通过给出模糊判断矩阵的限制性条件，即满足至少有一位专家给出任意两指标之间的重要性评判，保证了归一化模糊权重向量的唯一性；此外，进一步利用CSCF方法对模糊权重向量进行去模糊化处理，从而得到可供FCE方法直接综合的非模糊权重值。附图说明图1是本专利技术的融合算法评估指标多层次结构图；图2是本专利技术的方法原理框图；1.对数最小二乘FAHP方法；2.FCE方法；3.指标模型。具体实施方式下面通过附图及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术所提出的评估方法的执行步骤可归结如下：步骤1、构造多层次结构体系根据复合导航系统复合算法性能所包含的因素及相关关系，分解出关键性评判准则，并构建评判子目标、指标和评估等级论域集，从而构成多层次指标体系结构。设评估子目标和评价等级论域集分别为U和V：U＝{u1,u2,u3},V＝{V1,V2,...,V5}(1)式中，ui为第一层(最高层)中的第i个子目标，它由第二层中的p个指标决定，即有ui＝{ui1,ui2,...,uip},i＝1,2,3。如图1所示，层次结构包含目标层(1)、准则层(2)和措施层(3)三层。其中，准则层可分为融合算法复杂度评估(u1)、定位效果评估(u2)和算法稳定性评估(u3)等3个一级评估准则，这3个准则下分别包含若干个二级指标。算法复杂度准则涉及到的二级性能评估指标有时间复杂度(u11)、空间复杂度(u12)；定位效果准则涉及到的指标有定位绝对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合导航融合算法的性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、复合导航系统性能多层次指标体系；建立评估子目标和评价等级论域集分别为U和VU＝{u1,u2,u3},V＝{V1,V2,...,V5}其中，ui为指标体系第一层中的第i个子目标，ui＝{ui1,ui2,...,uip},i＝1,2,3，p为指标体系第二层中的指标数量；步骤2、确定复合导航系统复合算法性能子目标权重分配集W和评估指标的权重分配集WiW＝{W1,W2,W3}和Wi＝{wi1,wi2,...,wip}Wi和wij满足：

【技术特征摘要】
1.一种复合导航融合算法的性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、复合导航系统性能多层次指标体系；建立评估子目标和评价等级论域集分别为U和VU＝{u1,u2,u3},V＝{V1,V2,...,V5}其中，ui为指标体系第一层中的第i个子目标，ui＝{ui1,ui2,...,uip},i＝1,2,3，p为指标体系第二层中的指标数量；步骤2、确定复合导航系统复合算法性能子目标权重分配集W和评估指标的权重分配集WiW＝{W1,W2,W3}和Wi＝{wi1,wi2,...,wip}Wi和wij满足：式中，{W1,W2,W3}分别为融合算法复杂度评估(u1)、定位效果评估(u2)和算法稳定性评估(u3)的权重分配；{wi1,wi2,...,wip}分别为{u1,u2,u3}的下一层中的第p个指标的权重分配；步骤3、构造隶属度矩阵其中，矩阵元素rijk表示第i个子目标的第j个指标隶属于第k个评判等级的程度，j＝1,2,3…m，k＝1,2,3…n；步骤4、选择加权平均模糊算子进行综合评判。2.如权利要求1所述的一种复合导航融合算法的性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勋，左启耀，高亚豪，李峰，洪诗聘，祖秉法，王强，李建华，邹志勤，姜福灏，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11