一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法技术

技术编号:26690844 阅读:28 留言:0更新日期:2020-12-12 02:42
本发明专利技术公开了一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,包括如下步骤:1.构建雷达辐射源威胁评估模型,确定雷达辐射源威胁因素;2.利用层次分析法和熵权法构建新的雷达辐射源威胁因素的权值评估模型;3.建立各威胁的隶属度函数;4.计算雷达辐射源威胁值;5.通过改进BP神经网络实现提高评估雷达辐射源威胁的准确率。本发明专利技术利用之前的评估模式得出的数据与利用经验值隐含层神经元网络训练相对比得出最优的隐含层神经元,以提高雷达辐射源威胁评估性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法
本专利技术涉及电子对抗
,具体是一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法。
技术介绍
判断一个雷达辐射源对我方的威胁有多大,须考虑载频、脉冲重频、平台速度、平台距离、目标类型、等等许多因素。面对日益复杂的电磁环境和日新月异的电磁威胁,很难实现对战场雷达辐射源威胁的有效评估。现阶段对于指标权重的的方法大多是从单一方面,要么是信息熵客观,要么是人为主观判断这些因素对威胁等级的影响,构建的评估模型也有一定的局限性,难以提升整个评估性能。采用主观客观相结合的方式来对雷达辐射源威胁度进行评估,利用人为主观认为较为重要的指标对辐射源威胁的影响,同时充分利用雷达辐射源的各个指标数据信息,通过这种方式得到的评估模型具有更好的代表性。现有的BP神经网络中隐含层神经元的个数,基本上是靠经验值来确定,隐含层神经元个数影响BP神经网络的结构,BP神经网络的结构对整个网络训练的效果又存在很大影响,而现有技术未给出隐含层神经元个数有效且准确地确定方法。
技术实现思路
针对现有雷达辐射源威胁评估方法的不足,本专利技术提出了一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,利用之前的评估模式得出的数据与利用经验值隐含层神经元网络训练相对比得出最优的隐含层神经元,以提高雷达辐射源威胁评估性能。本专利技术的采用的技术方案是:通过对雷达辐射源威胁因素的重新归纳,构建新的雷达辐射源威胁值评估模型,利用改进的BP神经网络实现对雷达辐射源威胁等级的评估,以提高威胁评估的准确度。其实现步骤包括如下:一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,包括如下步骤:(1)构建雷达辐射源威胁值评估模型,确定雷达辐射源威胁因素;(2)利用层次分析法和熵权法构建雷达辐射源威胁因素的权值评估模型,得到权值矩阵W;(3)建立各威胁的隶属度函数,得到模糊综合评价矩阵R;(4)利用步骤(2)层次分析法和熵权法得到的权值矩阵W,以及步骤(3)基于隶属度函数得到的模糊综合评价矩阵R,计算雷达辐射源的威胁值B,并将模糊综合评价矩阵R和威胁值B作为BP神经网络的输入向量和标签;(5)通过改进BP神经网络实现提高评估雷达辐射源威胁值的准确率:利用经验值确定隐含层神经元个数的范围,利用每一个隐含层神经元进行评估,比较每一个输出与基准值的误差,误差最小所对应隐含层神经元个数,即为最优的个数。进一步的,所述雷达辐射源威胁值评估模型从雷达辐射源及平台类型、运动要素、辐射源参数及工作模式3个方面构建两级雷达辐射源威胁评估体系,包括辐射源类型、平台类型、速度、相对距离、运动方向、脉冲重复频率、载频、脉宽、工作模式。进一步的,步骤(2)包括:(2a)构造各层次判断矩阵,采用1-9标度理论,对同层因素两两比较建立判断矩阵;(2b)对辐射源类型和平台类型两两比较得到矩阵A1:(2c)对速度、相对距离、运动方向两两比较得到矩阵A2:(2d)对脉冲重复频率、载频、脉宽、工作模式进行两两比较得到矩阵A3:(2e)对一级指标辐射源类型、运动要素、辐射源参数及工作模式进行比较,得到判断矩阵A4:(2f)用一致性指标CI来判断成对比较矩阵的不一致程度:CI=(λ-n)/(n-1);其中,λ为成对比较矩阵A的最大特征根,当CI=0时,A满足一致性;CI越大,A的不一致性越高;(2g)引入随机一致性指标RI,随机构造某阶数的正互反阵A',并计算其一致性指标CI,作为一个样本,在大量样本的基础上,取平均值作为该阶矩阵的随机一致性指标;(2h)根据下式计算各指标相对权重向量为:W=(w1,w2,…,wn)T其中,pij为第j个指标下第i个项目的指标值的比重;(2j)利用熵权法计算权重;(2k)根据下式计算第j个指标下第i个项目的指标值的比重pij:(2l)根据下式计算第j个指标的熵值ej:其中,k=1/lnm;(2m)根据下式计算第j个指标的熵权wj:(2n)根据下式确定指标的综合权数:其中,αj(j=1,2,…,n)为评估者根据自己得目的和要求将指标重要性得权重;(2o)根据下式确定综合确定权重值:其中,w1i为层次分析法得到的权重,w2i为熵权法得到的权重,权值矩阵W=[W1W2…Wi](i=1,2,3,…,m)。进一步的,步骤(3)包括:(3a)根据下式选取辐射源类型的隶属度函数:(3b)根据下式选取平台类型威胁隶属度函数:(3c)根据下式选取速度威胁隶属度函数:(3d)根据下式选取相对距离威胁隶属度函数:(3e)根据下式选取运动方向威胁隶属度函数:(3f)根据下式选取脉冲重复频率威胁隶属度函数:(3g)根据下式选取载频威胁隶属度函数:(3h)根据下式选取脉宽威胁隶属度函数:(3i)根据下式选取工作模式威胁隶属度函数:进一步的,步骤(5)包括:(5a)参考经验公式确定隐含层的基本范围,再根据确定的输入层、输出层、隐含层的神经元数构建起风险评估模型,其构造为t-s-u;(5b)设定不同的BP神经网络隐含层神经元数目s(4≤s≤13),计算不同s条件下输入辐射源原始数据得到输出向量,并与步骤(4)中的B相比较,找出差值范数最小时对应的s作为BP神经网络的隐含层神经元数目。本专利技术利用层次分析法和熵权法提出新的雷达辐射源威胁因素的权值评估模型,并建立各威胁的隶属度函数,进而得出更具有代表性的雷达辐射源威胁值,通过改进BP神经网络与前者相结合实现对雷达辐射源更加准确的威胁评估,其具有以下优点:(1)本专利技术由于在考虑威胁因素时更加全面,且在计算威胁因素的权值时同时利用层次分析法和熵权法,其权值评估结果更加贴近实际,从而得到的雷达辐射源的威胁评估值更加准确;(2)本专利技术由于对BP神经网络加以改进,使BP隐藏层的节点数更适合雷达辐射源的威胁评估数据值训练,因此最终得到的雷达辐射源威胁等级评估也更加准确。附图说明图1是本专利技术基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法的流程图;图2是本专利技术雷达辐射源威胁因素示意图;图3是本专利技术神经网络结构示意图;图4为本专利技术改进BP神经网络寻找最优隐含层神经元数目流程图;图5是本专利技术神经网络输出的威胁值与综合雷达辐射源威胁值比较误差随BP网络节点的变化;图6是本专利技术改进BP网络前后与综合评估对比图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术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专利技术的一部分实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,其特征包括如下步骤:/n(1)构建雷达辐射源威胁值评估模型,确定雷达辐射源威胁因素;/n(2)利用层次分析法和熵权法构建雷达辐射源威胁因素的权值评估模型,得到权值矩阵W;/n(3)建立各威胁的隶属度函数,得到模糊综合评价矩阵R;/n(4)利用步骤(2)层次分析法和熵权法得到的权值矩阵W,以及步骤(3)基于隶属度函数得到的模糊综合评价矩阵R,计算雷达辐射源的威胁值B,并将模糊综合评价矩阵R和威胁值B作为BP神经网络的输入向量和标签;/n(5)通过改进BP神经网络实现提高评估雷达辐射源威胁值的准确率:利用经验值确定隐含层神经元个数的范围,利用每一个隐含层神经元进行评估,比较每一个输出与基准值的误差,误差最小所对应隐含层神经元个数,即为最优的个数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,其特征包括如下步骤:
(1)构建雷达辐射源威胁值评估模型,确定雷达辐射源威胁因素;
(2)利用层次分析法和熵权法构建雷达辐射源威胁因素的权值评估模型,得到权值矩阵W;
(3)建立各威胁的隶属度函数,得到模糊综合评价矩阵R;
(4)利用步骤(2)层次分析法和熵权法得到的权值矩阵W,以及步骤(3)基于隶属度函数得到的模糊综合评价矩阵R,计算雷达辐射源的威胁值B,并将模糊综合评价矩阵R和威胁值B作为BP神经网络的输入向量和标签;
(5)通过改进BP神经网络实现提高评估雷达辐射源威胁值的准确率:利用经验值确定隐含层神经元个数的范围,利用每一个隐含层神经元进行评估,比较每一个输出与基准值的误差,误差最小所对应隐含层神经元个数,即为最优的个数。


2.如权利要求1所述的基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,其特征在于:所述雷达辐射源威胁值评估模型从雷达辐射源及平台类型、运动要素、辐射源参数及工作模式3个方面构建两级雷达辐射源威胁评估体系,包括辐射源类型、平台类型、速度、相对距离、运动方向、脉冲重复频率、载频、脉宽、工作模式。


3.如权利要求1所述的基于改进BP神经网络的雷达辐射源威胁评估方法,其特征在于:步骤(2)包括:
(2a)构造各层次判断矩阵,采用1-9标度理论,对同层因素两两比较建立判断矩阵;
(2b)对辐射源类型和平台类型两两比较得到矩阵A1:



(2c)对速度、相对距离、运动方向两两比较得到矩阵A2:



(2d)对脉冲重复频率、载频、脉宽、工作模式进行两两比较得到矩阵A3:



(2e)对一级指标辐射源类型、运动要素、辐射源参数及工作模式进行比较,得到判断矩阵A4:



(2f)用一致性指标CI来判断成对比较矩阵的不一致程度:
CI=(λ-n)/(n-1);其中,λ为成对比较矩阵A的最大特征根,当CI=0时,A满足一致性;CI越大,A的不一致性越高;
(2g)引入随机一致性指标RI,随机构造某阶数的正互反阵A',并计算其一致性指标CI,作为一个样本,在大量样本的基础上,取平均值作为该阶矩阵的随机一致性指标;
(...

【专利技术属性】
技术研发人员:应涛王雪宝许博周成侯小阳马丛珊张贝贝高斌
申请(专利权)人:中国人民解放军海军工程大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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