收稿日期:20190716;修回日期:20190904 基金项目:国家重点研发计划资助项目;国家自然科学基金资助项目;国家杰出青年基
金资助项目
作者简介:李瑞阳(1992),男,博士研究生,主要研究方向为体系优化、智能算法;何明(1985),男(通信作者),教授,博导,主要研究方向为武
器装备体系规划决策、人工智能(13776610127@163.com);王智学(1961),男,教授,博导,主要研究方向为需求工程、体系工程;邓巧雨(1996),
女,硕士研究生,主要研究方向为需求工程、模型验证.
基于改进模糊神经推理的武器装备系统组合决策
李瑞阳,何 明
,王智学,邓巧雨
(陆军工程大学 指挥控制工程学院,南京 210000)
摘 要:针对武器装备系统组合决策问题,提出了一种新的基于自适应模糊神经推理的组合决策模型。首先用
由高斯函数表示的模糊集定量描述武器系统的作战效能和敏捷性;接着基于波士顿投资组合矩阵进行武器系统
模糊分类,建立自适应神经网络;最后利用鸟群算法优化模型相关参数。在样本数据库上的仿真结果表明,该方
法可以反映武器系统组合状态,使决策者可以根据需求对组合策略进行调整更新。此外鸟群算法优化后的模型
能够在一定程度上提高分类精度,与传统模型相比,具有更低的均方误差和更高的误差容忍率。
关键词:体系;投资组合决策;模糊神经推理;波士顿投资矩阵;鸟群算法
中图分类号:TP202 文献标志码:A 文章编号:10013695(2020)11008324105
doi:10.19734/j.issn.10013695.2019.07.0261
Portfoliodecisionofweaponsystembasedonimprovedfuzzyneuralinference
LiRuiyang,HeMing
,WangZhixue,DengQiaoyu
(InstituteofCommand&ControlEngineering,ArmyEngineeringUniversityofPLA,Nanjing210000,China)
Abstract:Tosolvetheproblemofweaponsystemportfoliodecisionmaking,thispaperproposedanewportfoliodecisionmo
delbasedonadaptivefuzzyneuralinference.First
,itdescribedcombateffectivenessandagilityofthesystembyfuzzysetsre
presentedbyGaussianfunctions.Then,itclassifiedtheweaponsystemsandtheadaptivefuzzyneuralmodelestablishedbased
onBoston’sportfoliomatrix.Finally,itoptimizedtheparameterswhichwererelatedtothemodelbySatinbowerbirdalgorithm.
Thesimulationresultonthesampledatabaseshowsthatthemethodcanreflectthestateofthesystemofsystems,sothatthede
cisionmakercanadjustandupdatetheportfolioschemeaccordingtothedemand.Inaddition,theoptimizedmodelbasedon
Satinbowerbirdalgorithmcanimprovetheclassificationaccuracytosomeextent
,andhaslowermeansquareerrorandhigher
errortolerancethanthetraditionalmodel.
Keywords: system ofsystems; portfoliodecision; adaptiveneurofuzzyinferencesystem; BCG portfoliomatrix; Satin
bowerbirdoptimizationalgorithm
0 引言
在联合作战与体系对抗的信息化战争背景下,战争的胜负
往往取决于所有参战武器装备的整体作战能力,世界武器装备
发展进入体系化时代
[1,2]
。作为一项国家层次的决策,体系内
各成员系统的建设和发展是体系整体能力提升的基础,对于提
高维护国家安全利益的能力至关重要,甚至可以左右一场战争
的结果
[3]
。因此,为了更好地管理武器装备体系,实现武器装
备作战能力的最佳匹配和整体提升,武器装备系统评估决策问
题受到各国研究人员的广泛关注。
武器装备系统组合决策问题通过对决策过程中相关约束、
偏好和不确定性进行分析,评估系统或系统组合的能力价值,
依据决策者的军事战略需求制定决策方案,管理规划武器装备
体系
[4]
。其本质上属于项目管理问题,因此可以使用项目组
合优化的方法分析解决。组合优化方法来源于金融领域,1952
年 Markowitz
[5]
提出了均值—方差投资组合模型,用于衡量投
资风险和收益之间关系,辅助投资者进行决策,该模型表明投
资组合可以在不牺牲回报的前提下降低整体风险。之后,许多
其他领域的研究人员也开始应用组合优化的方法解决决策选
择问题
[6~9]
。在军事运筹与管理领域中,特别是在国防采办和
制造领域,组合优化方法可以进行不同武器装备系统的成本—
效能、需 求—满 足 度 分 析,选 择 和 管 理 符 合 标 准 的 项 目 组
合
[10]
。多年来,许多科学家致力于解决项目组合优化问题的
新维度和前景的实证研究,为探索项目组合优化问题的模型和
方法做出了突出贡献。Lukovac等人详细总结归纳了项目组合
优化问题近十几年来所取得的重要进展
[11,12]
。自 2004年美
军提 出 基 于 能 力 的 规 划 思 想
[13]
(capabilitybasedplanning,
CBP)以来,许多学者研究在各种资源约束下,如何合理选择武
器装备系统构成体系,从而满足作战任务能力需求
[6,14~17]
。
但是这些研究只考虑确定任务下武器装备效能的发挥,定义为
作战行动中武器装备系统在所计划或预期的环境(如自然、电
子、威胁等)中由有代表性的人员使用时,系统完成任务的总
体水平,却忽视了在不断变化、难以预测的作战环境中善于应
变的能力,即武器装备系统的敏捷性
[18]
。此外已有文献最常
用的能力评估分析方法主要有多目标价值分析法
[19]
、多准则
分析法
[20,21]
等,通过建立科学合理的评价标准或指标来评估
武器装备的能力价值。然而由于武器装备体系的复杂性,以精
确数值来表示价值信息往往十分困难,所以使用模糊描述逻辑
来表示这些不精确、不清楚的信息是一种合适的方法。
本文在前人研究的基础上,定位于武器装备生产与配置阶
段,从作战效能和系统敏捷性两个维度,首次应用波士顿投资
矩阵对武器装备能力价值进行分析,同时引入模糊描述逻辑和
第 37卷第 11期
2020年 11月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol37No11
Nov.2020