直升机火控系统精度敏感性分析的BNSobol法

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1、航空学报ActaAerOnauticaelAstrOnauticaSinicaOct．252016V01．37No103110．3120ISSN1000．6893CN11．1929／Vhltp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn直升机火控系统精度敏感性分析的BNSobol法贺楚超，高晓光*西北工业大学电子信息学院，西安710129摘要：针对现有研究大都只分析了单误差源对直升机火控系统精度影响的现状，提出进行直升机火控系统精度的敏感性分析。根据传统敏感性分析法在数据量不充

2、分或无法提供精确模型时存在的局限性，对基于贝叶斯网络和sobol指数相结合的敏感性分析新方法(BNsobol法)进行了研究，并与传统sobol法对比分析。结果表明BNsobol法在满足精度要求的同时还减小了对数据量的需求，它的分析不依赖于模型且可以确定出满足约束条件的具体误差源取值区间。该方法可为直升机火控系统设计研究时如何分配各模块误差大小从而提高总体效能提供参考和理论支持。关键词：直升机；精度评估；敏感性分析；火控系统；贝叶斯网络中图分类号：V233．7文献标识码：A文章编号：1000一6893(

3、2016)10一3110一11机枪、航炮和火箭弹等无控武器对直升机火控系统精度提出了较高的要求。在实际作战中，由于战场环境、攻击条件以及目标运动等的复杂性，导致火控系统精度受到多种因素的影响。分析这些因素对打击精度的影响及影响程度对提高火控系统性能十分重要。文献[1—3]分析了不同误差源对直升机火控系统精度的影响，并给出了减小误差提高精度的措施。由于系统正常运行时，各种误差源并非单独作用于火控系统，往往多种误差源同时存在且其间有较强的交互耦合效应，所以，当多误差源同时作用于系统时各误差源对系统总体精度

4、的影响与各误差源单独作用时的影响会有所区别，而当系统较为复杂且误差源较多时，这个差别会更为显著。为此，本文通过寻找并分析主要误差源及误差源间的交互作用对火控系统精度的影响关系，以达到系统精度对各误差源敏感性的认知，从而实现对系统精度的有效控制。根据文献[4]的分类方式以及作用范围，可将敏感性分析方法分为局部敏感性分析法和全局敏感性分析法。局部敏感性分析只检验单个属性对模型的影响程度；而全局敏感性分析则检验多个属性对模型结果产生的总影响，并分析属性之问的相互作用对模型输出的影响[5]。它探索的模型输入空

5、间大，分析结果具有较好的稳健性，因此可以作为直升机火控系统精度敏感性分析的方法。几种常用的全局敏感性分析方法有：回归分析(RegressionAnalysis，RA)法[6j、傅里叶振幅敏感性检验(FourierAmplitudeSensitivityTest，FAST)法、响应曲面(ResponseSurfaceMethodology，RSM)法[7I、互信息指数(MutualInforma—tionIndex，MII)法以及Sobol指数法[8]等。文献[9—10]对这几种不同的分析法进行了对比分

6、析，并发现Sobol法是进行武器装备敏感性分析的一种较为可行的方法。Sob01法基于模型分解的思想分别得到参数1、2次及更高次的敏感收稿日期：2015—10一22；退修日期：2016—02—15；录用日期：2016—05—16；网络出版时间：2016—05-3014：50网络出版地址：www．cnkinet／kcms／detail／11．1929V．20160530．1450．002htmI基金项目：国家自然科学基金(61573285)*通讯作者Tel：029·88431256E-mail：cx920

7、12@nwpuedu．cn{

8、用格武I贺楚超．高晓光，直舞机火控系统精度敏感性分斩的BNSobo

9、法tJI．航空学报．2016．37(10)：3110一3120．HEcc。GAoxG．sens㈨vnyana

10、ys

11、sonaccuracyofhe

12、icopterf

13、recontroIsyslem：ABNsobo

14、method[Jj．ActaAeronauticaetAstronaul

15、cas{nIca．2016．37(10)：3¨o一3120．贺楚超，等：直升机火控系统精度敏感性分析的BNsobol法度

16、，可以通过参数对输出方差的贡献比例进行敏感性分级。在处理单个变量或者少许变量的组合时，计算迅速，可操作性强。然而一旦涉及较多变量的组合，该方法的计算量会显著增大，在实际应用中操作较难[11

17、。此外，它的计算分析是在大量的样本数据基础上开展的，这在很多领域尤其是在军工方面，应用起来会有困难。文献[12—13]分别利用基于Kriging模型的建模法和基于响应曲面的建模法建立代理模型，进而基于该模型进行敏感性分析，对Sobol法在一定程度上进行了改进，克服了计