一种基于熵权法和TOPSIS法的多航迹目标威胁度评估方法技术

本发明专利技术属于目标威胁度评估技术领域，具体涉及一种基于熵权法和TOPSIS法的多航迹目标威胁度评估方法。为针对低空空域中“低慢小”目标飞行器进行防御控制，结合熵权法和TOPSIS法的优势，本发明专利技术提供了一种基于熵权法和TOPSIS法综合的多航迹目标威胁度评估方法。该方法能够有效对低空空域中的多航迹目标进行威胁度评估，有助于完善和优化城市安防建设。有助于完善和优化城市安防建设。有助于完善和优化城市安防建设。

【技术实现步骤摘要】
一种基于熵权法和TOPSIS法的多航迹目标威胁度评估方法


[0001]本专利技术属于目标威胁度评估
，具体涉及一种基于熵权法和TOPSIS法的多航迹目标威胁度评估方法。

技术介绍

[0002]威胁评估是以目标属性与状态推断以及态势评估为基础的高层信息融合技术，它是指挥中心进行作战指挥决策的一个重要环节，合理的威胁评估排序方法能有效缩短决策时间，提高资源利用效率，进而获取防御先机。
[0003]目前常用的目标威胁评估方法主要包括多属性决策法、层次分析法、灰色关联度法、模糊算法等。
[0004]传统评估模型算法根据权重因子进行计算，具有极大的主观性。而采用信息论中的信息熵由于是对物体不确定性的定量描述，综合考虑了物体所处的每个状态，具有解决不完备信息融合问题的优势。这对我们重要参考意义，进而采用基于信息论的熵权法作为权重评定标准。
[0005]传统的排序算法大多是采用专家系统，权重系数单一不变，主观性强，已经远不能适应复杂多变的城市与战场空防需求。经综合调研对比，TOPSIS法简单易行，不需要确定评价指标的权重，对数据分布及样本含量、指标多少没有严格限制，数学计算亦不复杂，既适用于小样本资料，也适用于多评价对象、多指标的大样本资料，比较灵活、方便。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的，为针对低空空域中“低慢小”目标飞行器进行防御控制，结合熵权法和TOPSIS法的优势，本专利技术提供了一种基于熵权法和TOPSIS法综合的多航迹目标威胁度评估方法。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]一种基于熵权法和TOPSIS法的多航迹目标威胁度评估方法，包括以下步骤：
[0009]S1、获取待评估航迹信息，包括航迹批号，定义为batch；时间戳，定义为timestamp；经度，定义为lon；纬度，定义为lat；海拔高度，定义为height；速度，定义为speed；航向，定义为course；属性，定义为threat；
[0010]S2、结合防护区位置信息对获取的待评估航迹信息进行处理；所述防护区位置信息包括防护区中心经度，定义为lon_center；防护区中心纬度，定义为lat_center；防护区中心海拔高度，定义为height_center；具体处理方法是，获取任意航迹p在时刻t时与防护区位置中心距离(感觉下面的公式不对，空间中的点应当是三维坐标，经纬度还有高度，否则前文获得的height_center无用)，p∈batch，t∈timestamp：
[0011]distancet＝GetDistancet(p.lat,p.lon)
[0012]其中，distancet表示航迹p与防护区中心距离，p.lat表示航迹p的维度，p.lon表示航迹p的经度；
[0013]将任意航迹p在时刻t时的航向数据转化为针防护区位置信息的相对进入夹角：
[0014]以防护区位置中心为原点建立直角坐标系，其中Y轴方向为指向正北方，定义参数x＝p.lat
‑
lat_center表示航迹p与防护区位置的经度度数差值，y＝p.lon
‑
lon_center表示航迹p与防护区位置的维度度数差值；首先根据x和y的取值判断飞行器的位置是位于坐标轴上还是位于由坐标轴所形成的四个象限中，判断方法为，采用公式计算航迹p相对于防护区位置夹角：
[0015]course＝GetCourse(p.lat,p.lon.p.course)
[0016]其中，course表示航迹p相对于防护区位置的夹角，p.course表示航迹p的航向；
[0017]然后根据飞行器位置位于坐标轴或者所在的具体象限来获得航迹点相对于防护区位置中心的角度；
[0018]S3、利用S2的方法获取到所有航迹与防护区位置的中心距离和夹角后，再结合S1中获取的速度和海拔高度进行聚类，得到航迹信息集合，定义为matrixs(speed，course，distance，height)，其中包括了速度、夹角、中心距离和海拔高度四个属性指标；
[0019]S4、采用熵权法计算matrixs中各属性指标对应的权重，具体为：
[0020]进行归一化处理，将各指标的值映射到0
‑
1之间；
[0021]计算单个指标所占比重及其熵值：
[0022][0023][0024][0025]计算信息冗余度：
[0026]d
j
＝1
‑
e
j
,
[0027]S5、采用TOPSIS法根据航迹信息和指标权重，得到各目标的威胁度，具体为：
[0028]根据各个指标建立规范化威胁度目标属性矩阵；
[0029]通过同向化、归一化对目标属性矩阵计算，建立威胁度特征矩阵：
[0030][0031]根据权重规范化矩阵求取确定最大威胁指标属性值数列V
*
和最小威胁指标属性值数列V
‑
，其中最大威胁指标属性值数列V
*
的第j个属性值为最小威胁指标属性值数列V
‑
的第j个属性值为计算威胁指标属性值数列到最大威胁指标属性值数列和最小威胁指标属性值数列的欧式距离
[0032][0033][0034]计算威胁度综合评价指数
[0035][0036]S6、根据得到的评价指数对待评估航迹按照从大到小的顺序排序，在排序中越靠前的航迹威胁度越大。
[0037]本专利技术的有益效果为，能够有效对低空空域中的多航迹目标进行威胁度评估，有助于完善和优化城市安防建设。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的流程图；
[0039]图2为飞行器与防护区域中心位置夹角示意图。
具体实施方式
[0040]如附图1所示，本专利技术包括以下步骤：
[0041]S1、输入一批航迹的当前状态信息，作为本方法的输入数据。
[0042]S2、进行数据处理，即数据转换，包括求航迹点与保护区的位置和夹角等。
[0043]S3、属性分类判断，根据当前航迹的属性进行分类处理。
[0044]S4、调用熵权法，求得各属性指标对应的权重。熵权法，是用来评价一个指标离散程度的数学方法。在本专利技术中，熵权法用来评估航迹信息中各个属性指标的权重大小。比如，利用信息熵来判断速度、高度、距离等威胁因素的权重系数，为求取综合威胁度提供依据。熵权法实现步骤如下：
[0045]S4.1、对指标进行归一化处理：异质指标同质化，由于各项指标的计量单位并不统一，例如速度单位为m/s、高度单位m、角度单位为度，则在不同指标中同样的数值并不具备对比关系，因此在用它们计算综合指标前，先要对它们进行标准化处理χ
ij
＝|χ
ij
|，即把指标的绝对值转化为相对值并将每一个指标中的数据映射到0
‑
1之间，从而解决各项不同质指标值的同质化问题。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于熵权法和TOPSIS法的多航迹目标威胁度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取待评估航迹信息，包括航迹批号，定义为batch；时间戳，定义为timestamp；经度，定义为lon；纬度，定义为lat；海拔高度，定义为height；速度，定义为speed；航向，定义为course；属性，定义为threat；S2、结合防护区位置信息对获取的待评估航迹信息进行处理；所述防护区位置信息包括防护区中心经度，定义为lon_center；防护区中心纬度，定义为lat_center；防护区中心海拔高度，定义为height_center；具体处理方法是，获取任意航迹p在时刻t时与防护区位置中心距离，p∈batch，t∈timestamp：distancet＝GetDistancet(p.lat,p.lon)其中，distancet表示航迹p与防护区中心距离，p.lat表示航迹p的维度，p.lon表示航迹p的经度；将任意航迹p在时刻t时的航向数据转化为针防护区位置信息的相对进入夹角：以防护区位置中心为原点建立直角坐标系，其中Y轴方向为指向正北方，定义参数x＝p.lat
‑
lat_center表示航迹p与防护区位置的经度度数差值，y＝p.lon
‑
lon_center表示航迹p与防护区位置的维度度数差值；首先根据x和y的取值判断飞行器的位置是位于坐标轴上还是位于由坐标轴所形成的四个象限中，判断方法为，采用公式计算航迹p相对于防护区位置夹角：course＝GetCourse(p.lat,p....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昱博，席瑞，刘记博，董文龙，侯孟书，李玉军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：