一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，该方法包括以下步骤：S1、对空地导弹命中精度数据进行预处理以扩容样本量，并转化成相对距离误差；S2、确定能用于空地导弹系统命中精度评估的关键度量指标；S3、构建空地导弹命中精度属性矩阵；S4、根据所述空地导弹命中精度属性矩阵建立空地导弹命中精度属性竞争矩阵；S5、求解空地导弹命中精度属性竞争矩阵的特征向量，根据该特征向量中元素值的大小，给出与之对应的空地导弹的命中精度评估结果。本发明专利技术评估指标稳健，此外，本发明专利技术不仅能够评估同一类型空地导弹的命中精度，还能评估不同类型空地导弹的命中精度。

A Hitting Accuracy Evaluation Method of Air-to-Surface Missile Based on Error Spectrum

【技术实现步骤摘要】
一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法
本专利技术属于系统性能评估领域，具体涉及一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法。
技术介绍
空地导弹系统命中精度直接反映了空地导弹的弹着点与目标瞄准点的统计特征。常用的武器精度指标有准确度(Accuracy)、密集度(Precision)和圆概率误差(CEP，CircularErrorProbability)。其中准确度是指弹着点的散布中心相对目标瞄准点的偏离程度；密集度是指弹着点相对散布中心的离散程度；CEP是指以弹着点的散布中心为圆心作一个圆，弹着点落入该圆内的概率为50％时，圆的半径就是CEP的值。在命中精度评估中，大样本数据时，传统的统计方法能够处理此类精度评估问题。但是，由于导弹系统属于价格昂贵的武器系统，实际的试验样本非常有限，传统的统计方法针对此类评估问题将难以处理。目前，虽然处理小样本的方法很多，但有其自身的局限性。
技术实现思路
为了科学、合理和全面地确定空地导弹命中精度的关键度量指标值，本专利技术一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，以解决空地导弹命中精度评估中评估指标不稳健的问题。本专利技术是这样实现的，一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，该方法包括以下步骤：S1、对空地导弹命中精度数据进行预处理由于空地导弹各阶段属于小样本试验，经典的性能评估方法难以应用。针对小样本问题，通常利用重采样的方法对样本进行扩容，或者基于半实物仿真的方法对样本进行扩容等。本专利技术进行数据预处理的目的是扩容样本量。假设在对空地导弹系统的命中精度评估前，获得一组已处理过的试验数据(即相容性检验)(X,Z)＝[(x1,z1),(x2,z2),…,(xn,zn)]，其中n为试验样本容量，并且试验数据满足独立同分布的条件。令目标位置为(X0,Z0)＝(x0,z0)，则横向和纵向偏差为：通常情况下，相对距离或相对距离误差都能表征弹着点与目标的统计特性：或为了区分原始试验样本(X,Z)＝[(x1,z1),(x2,z2),…,(xn,zn)]，假设扩容后的样本为则扩容后样本的相对距离误差为为了方便，将扩容样本的相对距离误差记为此处，采用基于相关系数的Bootstap重采样方法对空地导弹原始样本进行扩容，其主要步骤为：A、取相关系数阈值为ρε＝0.95，然后将空地导弹系统试验的数据转化成相对距离误差B、产生区间均匀分布的随机数R∈U(0,M)，其中M满足M＞＞n；C、令p＝mod(R,n)，如果mod(R,n)＝0，令p＝1；如果mod(R,n)＞n，令p＝n；D、令然后重复步骤(Step2和Step3)n次，从而得到新的样本E、计算新的样本与试验数据之间的相关系数ρ(f(x)；f(x*))，如果ρ(f(x)；f(x*))≥ρε，则输出一个新样本；否则重复步骤(Step2和Step4)直到ρ(f(x)；f(x*))≥ρε；F、重复步骤(Step2和Step5)B次得到扩容后的样本综上可知，数据预处理后就可得到原始样本扩容后样本的相对距离误差下面基于该扩容后的样本，对空地导弹系的统命中精度进行评估。S2、确定空地导弹命中精度的关键度量指标在对导弹试验样本进行扩容后，经典的度量指标就能用于空地导弹系统命中精度评估。下面确定用于空地导弹系统命中精度评估的关键度量指标。S21、算术平均误差和均方根误差度量两个常用的空地导弹系统命中精度度量指标：准确度和密集度本质上就是利用样本均值和方差表征弹着点与目标瞄准点的偏离程度和离散程度，即：均方根是标准差的最自然的有限样本近似，因此可用均方根误差近似替换标准差：S22、几何平均误差度量几何平均误差度量指标：几何平均误差既不受粗大值影响，也不受极小值影响。但是，有时需关注极小值影响，从而定义调和平均误差。S23、调和平均误差度量将样本代入调和平均误差度量可得显然，调和平均误差度量比较适合回答命中与否的问题。S24、误差中位数、误差众数和迭代中距误差度量将样本代入误差中位数可得误差众数通常情况下是样本中出现频率最大的值。进一步将样本代入迭代中距误差度量可得S25、误差谱度量、区间误差谱度量和面积误差谱度量将样本代入误差谱度量可得进一步得到空地导弹系统命中精度的面积误差谱度量指标和区间误差谱度量指标：和由式(12)和式(13)可知，m代表了空地导弹系统命中精度属性指标的个数。例如，当m等于4时，由r∈[-1,2]可知，也就是说用HAE，GAE，AEE和RMSE四个度量指标表征空地导弹系统命中精度的性能。S3、构建空地导弹命中精度属性矩阵假设有N组试验数据其中这N组试验数据可以是同一类型空地导弹的试验数据，也可以是不同类空地导弹的实验数据。由§6.3.1可得，对每一组试验数据进行预处理后得到相对距离误差将代入§6.3.2中的空地导弹系统命中精度度量指标，从而得到空地导弹系统命中精度属性矩阵：其中，AMHA为(1,…,9)×(N+1)的矩阵；(1)当N组试验数据是为了评估同一类型空地导弹的命中精度性能时，第一行表征空地导弹在设计前需求方给供求方提的战术技术指标，即理论上期望达到的命中精度要求，其数据来源通常为仿真数据或半实物仿真数据。(2)当试验数据为不同类型空地导弹的命中精度试验数据时，式(14)中表示N+1组导弹试验数据。显然，空地导弹系统命中精度属性矩阵至少包含两列，对于同一类型空地导弹，则是期望数据和试验数据。对不同类型的空地导弹，则是两型空地导弹系统命中精度的性能比较。S4、根据所述空地导弹命中精度属性矩阵建立空地导弹命中精度属性竞争矩阵根据AMHA，让其第j列与第k列中对应的元素相互比较，记为第j列与第k列中第i个空地导弹系统命中精度度量指标比较的结果，则其中，表示第j列中第i个空地导弹系统命中精度度量指标；表示第k列中第i个空地导弹系统命中精度度量指标。进一步计算得到第j列与第k列中所有的空地导弹系统命中精度度量指标的比较结果，即其中，当时，则第j列导弹的命中精度比第k列导弹的命中精度高。此外，还满足：其中，当j＝k时表示导弹与自身比较的结果。根据式(14)和式(16)，整理AMHA中所有列之间的比较结果可得空地导弹系统命中精度属性竞争矩阵：为得到唯一的评估结果，对XMHAC矩阵作如下处理。当时，令则XMHAC矩阵为正矩阵。S5、求解空地导弹命中精度属性竞争矩阵的特征向量，根据该特征向量中元素值的大小，给出与之对应的空地导弹的命中精度评估结果根据PF理论，正矩阵则存在唯一的特征向量：XMHAC·Eig1×(N+1)＝λ·Eig1×(N+1)(18)其中，λ为矩阵XMHAC的谱半径；Eig1×(N+1)为XMHAC的特征向量。因为特征向量元素对应列的大小反映了相应空地导弹系统命中精度的高低。所以通过求解空地导弹命中精度属性竞争矩阵的特征向量，并比较其特征值的大小，就能获得空地导弹系统命中精度的高低。具体如下：1、对于同一类型的空地导弹，特征向量Eig1×(N+1)中任意的两列p≠q(p,q∈{1,2,…,N+1})，如果Eig1×(N+1)(p)＞Eig1×(N+1)(q)，则第p次试验的空地导弹比第q次试验的空地导弹命中精度高。如果Eig1×(N+1)(p)＜Eig1×(N+1)(q)，则认为后者比前者的命中精度高。而当Eig1×(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、对空地导弹命中精度数据进行预处理以扩容样本量，并转化成相对距离误差；S2、确定能用于空地导弹系统命中精度评估的关键度量指标；S3、构建空地导弹命中精度属性矩阵；S4、根据所述空地导弹命中精度属性矩阵建立空地导弹命中精度属性竞争矩阵；S5、求解空地导弹命中精度属性竞争矩阵的特征向量，根据该特征向量中元素值的大小，给出与之对应的空地导弹的命中精度评估结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、对空地导弹命中精度数据进行预处理以扩容样本量，并转化成相对距离误差；S2、确定能用于空地导弹系统命中精度评估的关键度量指标；S3、构建空地导弹命中精度属性矩阵；S4、根据所述空地导弹命中精度属性矩阵建立空地导弹命中精度属性竞争矩阵；S5、求解空地导弹命中精度属性竞争矩阵的特征向量，根据该特征向量中元素值的大小，给出与之对应的空地导弹的命中精度评估结果。2.如权利要求1所述的基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，其特征在于，在步骤S1中，基于相关系数的Bootstap重采样方法对空地导弹原始样本进行扩容。3.如权利要求1所述的基于误差谱的空地导弹命中精度评估方法，其特征在于，在步骤S2中，所述关键度量指标包括：算...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭维仕，伍友利，方洋旺，李青，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61