贝叶斯网络驱动的效能仿真与评估模型建构方法研究

论文摘要

现代高新技术的不断发展,使得战争的形式逐渐演变为以多平台、多类型的武器系统协同作战为特征的系统与系统、体系与体系之间的对抗。在这种条件下,武器系统之间的协同和对抗关系将表现出巨大的复杂性和不确定性。而应用传统的仿真评估方法对这种高技术条件下的武器装备体系的作战效能进行评估时,会涉及到大量的仿真模型设计和开发工作,同时,大量的模型参与仿真运算,也给评估过程带来了低效率。因此,有必要寻找一种可以针对评估的需求来进行仿真模型设计的方法,即解决评估与模型设计的一致性问题。其次,在仿真实验过程中,大量的仿真数据包含了丰富的信息,如果仅仅将实验数据用于评估指标的计算无疑是一种信息资源的浪费,因此,如何应用仿真数据建立起分析评估模型,并将其应用到武器装备的效能评估当中,是一个十分值得研究的问题。为了解决上述问题,本文引入了贝叶斯网络及其相关方法对该问题进行研究,在深入研究贝叶斯网络理论的基础上,对贝叶斯网络驱动的作战效能仿真模型和基于仿真数据的贝叶斯网络效能评估模型进行了研究和分析。在研究过程中,通过对基于仿真的评估方法和贝叶斯网络理论的深入研究,提出了以先验贝叶斯网络为牵引的仿真模型设计方法,并总结了仿真模型设计所要遵循的若干原则,给出了基于SMP2.0规范的仿真模型设计和实现方法;为了描述先验贝叶斯网络中专家所提供的非确定性结构信息,提出了“非确定先验结构信息贝叶斯网络”的表示方法,并采用信念图方法对专家群所提供的先验信息进行融合;为了对含有非确定结构信息的贝叶斯网络进行学习,本文对贝叶斯网络的MDL测度进行了改进,基于模拟退火算法,提出了一种“非确定先验结构的贝叶斯网络结构学习算法”以支持该网络进行结构学习;最后,本文将贝叶斯网络效能评估模型应用到了反舰导弹协同攻击作战效能的评估问题中,较好的解决了该问题,并获得了一些有用的结论。本文的研究工作,为武器装备体系的作战效能评估问题提供了一条新的思路,同时对于其他复杂对抗过程效能评估问题的解决,也有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 相关领域研究现状
• 1.2.1 武器系统效能评估方法
• 1.2.2 系统建模仿真技术
• 1.2.3 贝叶斯网络
• 1.3 研究内容与意义
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文的研究意义
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 贝叶斯网络驱动的效能仿真与评估模型建构方法论
• 2.1 贝叶斯网络驱动的效能仿真与评估模型建构框架
• 2.2 贝叶斯网络效能评估模型
• 2.2.1 贝叶斯网络定义
• 2.2.2 贝叶斯网络效能评估模型的节点分类
• 2.3 贝叶斯网络效能评估模型的应用模式
• 2.3.1 贝叶斯网络效能评估模型推理方式
• 2.3.2 贝叶斯网络效能评估模型推理算法
• 2.4 贝叶斯网络驱动的效能仿真与评估模型的优点
• 第三章 基于贝叶斯网络结构的效能仿真模型建构方法
• 3.1 基于贝叶斯网络结构的效能仿真模型设计要求
• 3.2 基于贝叶斯网络结构的效能仿真模型设计准则
• 3.3 基于贝叶斯网络结构的效能仿真模型开发规范
• 3.3.1 模型开发规范的选择与比较
• 3.3.2 SMP2.0 仿真模型可移植规范
• 3.4 基于SMP2.0 规范的仿真模型设计与实现方法
• 第四章 基于仿真数据的贝叶斯网络效能评估模型学习算法
• 4.1 贝叶斯网络学习概述
• 4.1.1 贝叶斯网络参数学习
• 4.1.2 贝叶斯网络结构学习
• 4.2 非确定先验结构信息贝叶斯网络
• 4.2.1 非确定先验结构信息的贝叶斯网络
• 4.2.2 基于信念图的非确定先验信息融合方法
• 4.3 非确定先验信息贝叶斯网络结构学习算法
• 4.3.1 基于结构不确定度的改进MDL 测度
• 4.3.2 基于SMDL 测度的改进模拟退火算法
• 4.3.3 真网测试
• 第五章 反舰导弹协同攻击案例研究
• 5.1 问题描述
• 5.1.1 反舰导弹协同攻击的概念
• 5.1.2 作战想定设计
• 5.2 先验贝叶斯网络建构
• 5.2.1 网络节点分类及值域
• 5.2.2 网络结构先验信息融合
• 5.3 仿真模型设计与运行
• 5.3.1 仿真模型设计
• 5.3.2 仿真实验设计
• 5.4 后验贝叶斯网络效能评估模型建构
• 5.4.1 结构学习
• 5.4.2 参数学习
• 5.5 基于贝叶斯网络评估模型的反舰导弹协同攻击效能评估分析
• 5.5.1 作战效能推理
• 5.5.2 影响因素推理
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果