层次分析法在红外目标威胁度判断中的应用

[摘 要] 舰载红外探测设备探测到的红外目标信息主要包括舷角、舷角角速率、高低角、高低角速率、灰度和灰度变化率。这些目标信息彼此独立，很难找到一个目标信息间的函数关系来反映红外目标对舰艇的威胁等级。基于这些目标信息，可以利用层次分析法，构建红外目标威胁度判断模型，建立红外目标威胁度判断矩阵，从而对多个来袭红外目标进行威胁等级判断。

[关键词] 层次分析法 红外目标 威胁度判断

1.引言

舰载红外探测设备作为一种实时探测设备，在特定高低视场下可以进行360度扫描，探测红外目标。这些红外目标包含的目标信息主要有舷角、舷角角速率、高低角、高低角速率、灰度、灰度变化率。本文基于这些目标特性，利用层次分析法建立红外探测设备探测目标的威胁度评估模型，实现对多个红外目标的威胁度判断．

2.层次分析法的应用步骤

2.1层次分析法简介

层次分析法首先将决策的问题看作受多种因素影响的大系统，这些相互关联、相互制约的因素可以按照它们之间的隶属关系排成从高到低的若干层次，叫做构造递阶层次结构。然后对各因素两两比较重要性，再利用数学方法，对各因素逐层排序，最后对排序结果进行分析，辅助进行决策。

2.2层次分析法的使用

1)确定各目标信息与目标威胁度的关系。当来袭目标的舷角接近90度或270度时，对舰船的胁性大；高低角接近0度时，威胁性大；灰度越大目标威胁性越大；舷角角速率变化越小威胁性越大：高低角速率越大，威胁性越大；灰度变化率越大，威胁也越大。

2)依据层次分析法建立红外多目标层次结构模型如图1所示。

图1红外目标威胁度层次结构模型

3) 红外目标信息权重的确定。将与目标威胁度相关的6个目标信息构造成两两成对比较矩阵，根据实际情况和专家经验，确定各因素对威胁度影响的大小，按照1～9标度法构造出多目标威胁度两两成对比较矩阵如表1所示。

根据以上两两成对比较矩阵，可以求得，进行一致性检验。

(2)

当时，RI值查表可知为1.24，则一致性检验值为：

，满足一致性要求。

该两两成对比较矩阵最大特征根对应的特征向量经归一化处理，得目标各信息的权重向量为：

= （0.3966 0.2472 0.1616 0.1072 0.0554 0.032）T

3）建立多目标威胁度递阶层次结构，如图2所示。

图2多目标威胁度递阶层次结构

3.红外多目标威胁度判断应用实例

3.1各目标属性下的判断矩阵及相对权重

假设发现6批红外目标，目标数据为：目标 = {舷角，舷角角速率，高低角，高低角速率，灰度，灰度变化率}。目标1 = {10，0.0023，-0.03，0.005，50，2}；目标2 = {60，0.003，0.5，0.03，100，6}；目标3 = {160，0.01，0.3，0.025，150，5}；目标4 = {210，0.004，0.13，0.01，25，3}；目标5 = {280，0.001，-0.015，0.04，175，10}；目标6 = {315，0.005，-0.01，0.035，130，7}。

在判断矩阵建立过程中，高低角数据及舷角角速率要进行转换。高低角转换时，以几批目标中高低角最小值为基准，进行转换；舷角用角度正弦的绝对值代替。目标各信息下数据的大小与目标威胁度的关系有的是正向指标，有的是逆向指标[3]，逆向指标包括高低角和舷角角速率。

以高低角下的判断矩阵建立为例，首先将高低角数据进行转换，转换后建立的关于高低角的判断矩阵如表2所示。

计算可得高低角下目标的相对权重w3为：

3.2求总的威胁度评估向量M

求得红外目标各信息间的相对权重向量和红外目标数据在各信息下的相对权重矩阵后，进行矩阵运算即可求得该组目标的威胁度评估矩阵M为：

M = MV = (0.1388 0.1718 0.0904 0.1046 0.3127 0.1817) T

由向量M值可知，这6个红外目标的威胁度大小顺序依次为：目标5，目标6，目标2，目标1，目标4，目标3。

4.结束语

本文研究了层次分析法在红外多目标威胁度判断中的应用方法，构建了红外多目标威胁度评估模型，标定了各目标信息之间的权重，通过实例验证了层次分析法在红外多目标威胁度判断中应用的可行性。

参考文献;

[1]王百合，黄建国，张群飞．基于层次分析法的水下多目标威胁度评估模型[J]．舰船科学技术，2006，28(6)：75-77．

[2]托马斯L・萨迪．领导者：面临挑战与选择[M]．北京：中国经济出版社，1993．

[3]张善文．以目标类型为主的一种威胁评估方法[J]．系统仿真学报，2002，l 4(8)：1109-1111．