Научная статья на тему 'Определение состава оптико-электронного сегмента полигонных измерительных комплексов'

Определение состава оптико-электронного сегмента полигонных измерительных комплексов Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
65
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫБОР / ДОСТОВЕРНОСТЬ / АЛЬТЕРНАТИВЫ / КРИТИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / ЭКСПЕРТНЫЕ СУЖДЕНИЯ / ГЛОБАЛЬНЫЙ ПРИОРИТЕТ / CHOICE / RELIABILITY / ALTERNATIVES / CRITICAL CHARACTERISTICS / EXPERT JUDGMENT / GLOBAL PRIORITY

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Горбулин Владимир Иванович, Радионов Николай Васильевич, Ходор Михаил Александрович

Обосновано комплексное применение средств наблюдения радио и оптического диапазонов для компенсации снижения качества поля наблюдения полигонных измерительных комплексов. Сформулированы содержательная и математическая постановки задачи выбора типа оптико-электронного средства. В рамках метода анализа иерархии определены аналитические зависимости оценивания альтернатив по качественным и количественным параметрам объектов относительно перспективы достижения поставленной цели.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Горбулин Владимир Иванович, Радионов Николай Васильевич, Ходор Михаил Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE COMPOSITION OF THE SEGMENT FIELD OF OPTOELECTRONIC MEASUREMENT SYSTEMS

In the article the integrated use of surveillance radio and opticheskogo ranges to compensate for the decline in the quality of field site-data measure-ment systems. The content and mathematical formulation of the problem of choosing the type of optoelectronic means are formulated. In the framework of the method of hierarchy analysis, the analytical dependence of the evaluation of alternatives according to qualitative and quantitative parameters of the objects relative to the prospects of achi evi ng this goal.

Текст научной работы на тему «Определение состава оптико-электронного сегмента полигонных измерительных комплексов»

2. Добкин С.Ф. Оформление книги. Редактору и автору. М.: Книга, 1985. [Электронный ресурс]. URL: http://obzor.com.ua/dtp/book-design/ (дата обращения: 19.06.2019).

Дементьева Ксения Владимировна, канд. филол. наук, доцент, demen-tievakv@gmail. com, Россия, Саранск, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва

PUBLISHING PREPARA TION OF THE REGIONAL ENCYCLOPEDIC EDITION

K.V. Dementieva

The specifics of the editorial preparation of regional encyclopedic publications are revealed, the key moments of editing such publications are determined by the example of the regional encyclopedic publication "Mordovia" in two volumes. Made financial support and costing, determining the selling price and profitability of the publication in question.

Key words: encyclopedia, publishing, Mordovia, publication, design, dictionary.

Dementieva Ksenia Vladimirovna, candidate of philological sciences, docent, do-cent, dementievakv@gmail. com, Russia, Saransk, National Research Ogarev Mordovia State University

УДК 623; 681.7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ОПТИКОЭЛЕКТРОННОГО СЕГМЕНТА ПОЛИГОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

В.И. Горбулин, Н.В. Радионов, М.А. Ходор

В статье обосновано комплексное применение средств наблюдения радио и оптического диапазонов для компенсации снижения качества поля наблюдения полигонных измерительных комплексов. Сформулированы содержательная и математическая постановки задачи выбора типа оптикоэлектронного средства. В рамках метода анализа иерархии определены аналитические зависимости оценивания альтернатив по качественным и количественным параметрам объектов относительно перспективы достижения поставленной цели.

Ключевые слова: выбор, достоверность, альтернативы, критически важные характеристики, экспертные суждения, глобальный приоритет.

Необходимым условием реализации требуемой вероятности обнаружения объектов радиолокационными станциями в заданной зоне является непрерывность радиолокационного покрытия. Препятствием для его выполнения служат факторы, обуславливающие снижение размеров реализуемой зоны обнаружения по сравнению с потенциально возможным. Такие факторы влияют на распространение электромагнитной энергии в пространстве и возбуждение электромагнитной энергии на раскрыве приемной антенны. Следствием воздействия указанных факторов является образование участков, не обеспеченных радиолокационным покрытием. Определение формы и размеров таких участков производится путем оценки областей радиотени и решения уравнения радиоэлектронного подавления радиолокационной станции [1].

Достижение устойчивости поля наблюдения к воздействию указанных факторов возможно при комплексном применении радиолокационных станций и оптикоэлектронных средств. Оптикоэлектронный сегмент полигонных измерительных комплексов не подвержен воздействию помех, действующих в радиодиапазоне, а значит, позволит получить информацию об объекте на участке, не обеспеченном радиолокационным покрытием.

Сложность выбора оптикоэлектронных средств определяется их многообразием (диапазоны длин волн, способы обзора и значения тактико-технических, эксплуатационных характеристик). При решении такой задачи исходными данными кроме тактико-технические характеристик опти-коэлектронных средств являются также физико-географические условия местности применения. Выбранное оптикоэлектронное средство должно быть таким, чтобы его тактико-технические характеристики наиболее полно реализовывались в заданных условиях.

Такой выбор классифицируется как задача многокритериальной оптимизации, а для ее решения предлагается модификация классического метода анализа иерархий учитывающая не только экспертные оценки, но и численные параметры. Те характеристики средства, по которым определяется ранг его соответствия условиям применения, будет считаться критически важными. Следовательно, требуется ранжировать все участвующие в выборе средства по всем критически важным характеристикам. При такой многогранности оценки существуют проблемы определения весов важности характеристик и наилучшей совокупности характеристик.

Пусть выбор осуществляется из N типов оптикоэлектронных

средств, каждый из которых описан набором (вектор Щм)]) технических и эксплуатационных характеристик. Здесь ] е J - номер типа средства; J =1,N - множество номеров типов средств; М - количество критически

важных характеристик; I =1М - множество номеров характеристик; у е I - номер характеристики.

Пусть веса важности характеристик установлены мнением экспертной группы и определена вектором весов О^М) = [фъ-., ®М Т .

Значения критически важных характеристик заданы матрицей

Щ,м] = [Щм>1,...,]Т размерности ^м.

Целевая функция задана выражением

7[ ] ](Щ, П)=4] М (Щм) )• уо< м ЦМ)

где У[ ] ] - скалярная функция, характеризующая качество решения задачи

Ы

м

- вектор-функция размерности М, характеризующая приведенные значения технических и эксплуатационных характеристик средств; У^щ - век-

мониторинга воздушного пространства (вероятность обнаружения); Ущ

тор-функция размерности М, характеризующая влияние технических и эксплуатационных характеристик средств на показатель качества решения задачи мониторинга воздушного пространства.

Требуется определить значения вектор-функций У] и ^м, а

также номер ] средства, для которого реализуется:

]* = агентах ] )'V) Цм>). (1)

Сформулированная задача относится к так называемым задачам фильтрации множества альтернатив и оценки их предпочтительности. Такие типовые задачи принято решать с использованием методов экспертных оценок и критериальных методов. Методы экспертного оценивания относятся к инструментарию количественной оценки качества альтернатив в условиях слабоформализуемой проблемной ситуации, а экспертные оценки - это качественные оценки, основанные на информации неколичественного (качественного) характера, которые могут быть получены только с помощью специалистов - экспертов. Методами экспертного оценивания являются: метод простой ранжировки, метод непосредственной оценки, метод парных сравнений и др. Критериями называют показатели, характеризующие общую ценность решений. Критериальный язык позволяет оценить результат действия каждой альтернативы критерием (конкретным числом), а затем провести сравнение этих критериев. Наилучшей альтернативой является та, которая обладает наибольшими (наименьшими) значениями критерия (1). Многочисленные методы принятия решений по многим критериям различаются способом перехода к единой оценке полезности альтернатив. Среди этих методов можно выделить: прямые методы, методы порогов несравнимости, методы компенсации и др. [2].

Проблема многокритериального выбора возникает при наличии объектов (2), описываемых множеством из М характеристик:

О, ® а|]],/е1М, (2)

где Ар^ - I -я характеристика] -го объекта, ] е 1,N.

Известна и хорошо описана в литературе проблема ранжирования этих объектов (3) по одной из 1-х характеристик:

О у О2 у О у . ,если

лЫ у ] у А>] У..., (3)

где ОI - объекты, которые ранжируются на качественном уровне - «лучше» / «хуже»; - характеристики, которые сравниваются по выбранному критерию «более пригодно».

Проблема заключается в том, что в общем случае нельзя получить совпадающее ранжирование по всем выбранным характеристикам (4). То есть существует множество иерархий:

327

0^к) у 02(к) у 03(к) у ...,ке К, (4)

где К - множество критериев ранжирования.

Таким образом, выбор по всем характеристикам оказывается невозможным.

Для решения данного противоречия в настоящее время известны две глобальные альтернативы - применение принципа Парето или обеспечение свертки всех характеристик в одну (две) обобщенные [3]:

М

2= Еф л , (5)

/=1

где ф- - коэффициент свертки --й характеристики.

В последнем случае возникает дополнительная проблема поиска коэффициентов свертки (5).

Решаемая задача отличается наличием набора альтернатив, описываемых количественными характеристиками, и сложностью агрегирования этих характеристик в общую оценку полезности альтернатив. Следовательно, необходимо решить две частные задачи определение

вектора Щ^Щ] значений критически важных характеристик ]-го средства и определение вектора } весов критически важных характеристик.

Метод анализа иерархий (МАИ) позволяет реализовать систематическую процедуру для иерархического представления элементов, определяющих возможность достижения цели. Метод состоит в декомпозиции проблемы на все более простые составляющие части и дальнейшей обработке последовательности суждений лица, принимающего решения, по парным сравнениям. В результате может быть выражена относительная степень взаимодействия элементов в иерархии. Каждый элемент иерархии может представлять различные аспекты решаемой задачи, причем во внимание могут быть приняты как материальные, так и нематериальные факторы, измеряемые количественные параметры и качественные характеристики, объективные данные и субъективные экспертные оценки [4]. Эти суждения затем выражаются численно. МАИ позволяет реализовать процедуры синтеза множественных суждений, получения приоритетности показателей и нахождения альтернативных решений.

Для реализации процедуры экспертного оценивания необходимо сформировать группу экспертов. Общим требованием при формировании группы экспертов является эффективное решение проблемы, которая определяется характеристиками достоверности экспертного оценивания. Достоверность экспертного оценивания может быть определена только на основе практического решения проблемы и анализа ее результатов. Достоверность группового экспертного оценивания зависит от следующих факторов [5]: общего числа экспертов в группе, долевого состава различных специалистов, характеристики экспертов.

В качестве основных характеристик отбора можно назвать следующие: уровень компетентности эксперта в данной предметной области, показателями которого в совокупности являются: уровень и профиль образования; профиль работы (связь с данной предметной областью), опыт работы по профилю (общий стаж работы по профилю и стаж работы непосредственно в данной предметной области), уровень решаемых проблем (соответствие занимаемой должности характеру и уровню возникшей проблемы), количество и качество ранее выполненных экспертиз (например, сбывшиеся прогнозы), креативность, отношение к экспертизе, конформизм, аналитичность и широта мышления, конструктивность мышления, коллективизм, самокритичность.

Перечисленные характеристики в основном оцениваются качественно, но для ряда характеристик делаются попытки ввести количественные оценки. Однако их анализ требует очень кропотливой и трудоемкой работы по сбору информации и ее изучению. Кроме того, часть характеристик эксперта, как правило, является положительной, а часть - отрицательной. Возникает проблема согласования характеристик между собой. Причем, чем больше характеристик принимается во внимание, тем труднее принять решение о том, что важнее и что допустимо для эксперта.

Для устранения указанного противоречия сформулирована обобщенная характеристика эксперта, учитывающая его важнейшие качества, с одной стороны, и допускающая непосредственное измерение, с другой стороны. В качестве такой характеристики можно принять достоверность суждений эксперта (6). Именно эта характеристика определяет эксперта как «измерительный прибор». Однако применение такой обобщенной характеристики требует информации о прошлом опыте участия эксперта в решении проблем. В ряде случаев такой информации может не быть (например, если эксперт впервые принимает участие в решении задачи).

Количественно достоверность суждений эксперта оценивают по формуле:

D = B / Bo , (6)

где B - число случаев, когда эксперт дал решение, приемлемость которого подтвердилась практикой; Bо - общее число случаев участия эксперта в решении проблемы.

Перечисленные характеристики эксперта достаточно полно описывают необходимые качества, которые влияют на успешность решения задачи экспертного оценивания [6].

Схему решаемой задачи можно представить в виде иерархической структуры (рис. 1).

Таким образом, определены N альтернатив А (средства) и М показателей К (тактико-технические и эксплуатационные характеристики средств).

Зафиксируем нижний (третий) уровень иерархии, содержащий альтернативы А1, ..., и один показатель К1 - характеристику №1 на втором уровне иерархии.

Обнаружение и наблюдение объекта

Рис 1. Иерархическая структура задачи выбора

Элементами (7) матрицы сравнения альтернатив являются отношения значений характеристик w средств по зафиксированному показателю К1:

¡¡1 = ^/ м;И, (7)

где Wji - значение 1-й характеристики 7-го средства, I е 1,М, 7 е 1,N;

Wli - значение ^й характеристики 1-го средства, i е 1,М, / е1,N.

В таблице, содержащей рассматриваемую матрицу, приводятся

также значения компонентов собственного вектора ж|] (8), нормализованных компонентов собственного вектора (9) и максимального собственного числа Хтах (10) полученной матрицы [7]:

Г 1 N Г, 1

Ж^ = N ] V п а 7; /=1 71 (8)

II N М

/ Е Ж1, 7=1 (9)

1тах = ^ -Щ1. (10)

Здесь З^Щ - вектор-строка, элементами которого являются сумма i е1М, 7 е1^.

Аналогичным образом строятся матрицы парных сравнений элементов А1, ..., АN относительно показателей К2, ..., КМ. Полученные нормализованные компоненты собственного вектора ЖП являются элементами

вектора-строки У7 значений критически важных характеристик каждого

7-го средства.

Матрица парных сравнений для второго уровня иерархий, элементами которой являются отношения весов критически важных характеристик, строится по тому же правилу. Полученные нормализованные компоненты собственного вектора являются элементами вектора Yвесов критически важных характеристик [8].

После построения и обработки матрицы парных сравнений для второго уровня иерархий целесообразно выполнить проверку согласованности суждений. В качестве меры согласованности элементов матрицы показателей в рамках применяемого метода используется индекс согласованности ИС (consistency index) (11). Для оценки приемлемости степени согласованности элементов матрицы используется отношение согласованности ОС (consistency ratio) (12):

№C=(WN)/(N-1), (11)

ОС=ИС/СС, (12)

где СС - случайная величина среднего значения индекса согласованности.

Для определения величины отношения согласованности используется среднее значение индекса согласованности как случайной величины СС, полученное экспериментально в результате обработки большого количества сгенерированных случайным образом матриц парных сравнений. В рамках МАИ полученное значение ОС должно быть менее 0,1.

На заключительном этапе анализа выполняется синтез (линейная свертка) приоритетов на иерархии, в результате которой вычисляются глобальные приоритеты альтернативных решений относительно главной цели:

Y[j ] = yU ] • Y

W(M\ WM

W(M), (13)

[ j ]

где - значение глобального приоритета]-го средства, j = 1,N.

Лучшей будет считаться альтернатива с максимальным значением глобального приоритета (13).

Отличием предложенной методики от уже известных является совмещение описания альтернатив наборами объективных количественных характеристик и выражения критерия достижения цели через экспертные оценки, дающие возможность определить совокупную важность набора характеристик.

В методе анализа иерархий присутствует существенная доля субъективных предпочтений. Данный факт делает окончательный выбор не вполне достоверным. Обычный метод повышения достоверности выбора требует дополнительных процедур обеспечения достоверности экспертных оценок (увеличение численности экспертных групп, ужесточение отбора экспертов и др.). Предложенная методика позволяет снизить субъективность выбора путем замены экспертных оценок в описании возможностей альтернатив на нижнем уровне иерархии объективными количественными характеристиками.

Следует отметить, что данный способ применим только в том случае, когда для всех характеристик справедлив критерий «больше - лучше». Если же хотя бы к одному элементу набора критически важных характери-

стик будет справедлив критерий «меньше - лучше», то потребуется дополнительная процедура нормирования характеристик по общему критерию.

Усовершенствование предложенной методики возможно путем усложнения иерархии за счет введения дополнительных уровней при группировании характеристик или при достижении цели путем решения промежуточных задач.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Список литературы

1. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиоэлектронной борьбы. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1998. 436 с.

2. Трофимова Л. А., Трофимов В.В. Управленческие решения (методы принятия и реализации): учеб. пособие. СПб.: Изд-во СП6ГУЭФД, 2011. 190 с.

3. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. 2-е изд., испр. и доп. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 256 с.

4. Новицкий П.В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Электроатомиздат, 1991. 304 с.

5. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. 320 с.

6. Гарифулин А.Ф. Экспертное оценивание при разработке эффективной стратегии // Справочник экономиста, 2013. №8. С. 96 -102.

7. Рязанцев В.И., Морозов А.В. Методика проведения согласования экспертных оценок, полученных путем индивидуального анкетирования методом анализа иерархий. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана // Инженерный вестник. 2014. №12. [Электронный ресурс] URL: http://engsi.ru/doc/742182 (дата обращения: 12.04.2019).

8. Особенности применения метода анализа иерархий при выборе состава оптико-электронного сегмента системы мониторинга воздушного пространства / В.И. Горбулин, М.А. Ходор, Н.В. Родионов, Ю.А. Чуднов-ский // Труды ВКА им. А.Ф. Можайского. СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2017. № 658. С. 44-53.

Горбулин Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, v_gorbulin@,mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского,

Радионов Николай Васильевич, д-р экон. наук, профессор, radionov nv a mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского,

Ходор Михаил Александрович, канд. техн. наук, преподаватель, khodorvvvamail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского

THE COMPOSITION OF THE SEGMENT FIELD OF OPTOELECTRONIC

MEASUREMENT SYSTEMS

V.I. Gorbulin, N. V. Radionov, M.A. Khodor

In the article the integrated use of surveillance radio and op-ticheskogo ranges to compensate for the decline in the quality of field site-data measure-ment systems. The content and mathematical formulation of the problem of choosing the type of optoelectronic means are formulated. In the framework of the method of hierarchy analysis, the analytical dependence of the evaluation of alternatives according to qualitative and quantitative parameters of the ob-jects relative to the prospects of achieving this goal.

Key words: choice, reliability, alternatives, critical characteristics, expert judgment, global priority.

Gorbulin Vladimir Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, v_gorbulin@,mail.ru, Russia, St. Petersburg, A.F. Mozhaysky Military Space Academy,

Radionov Nikolai Vasilievich, doctor of economics sciences, professor, radionov nvamail.ru, Russia, St. Petersburg, A.F. Mozhaysky Military Space Academy,

Khodor Mikhail Alexandrovich, candidate of technical sciences, lecturer, khodorvvv@,mail. ru, Russia, St. Petersburg, A.F. Mozhaysky Military Space Academy

УДК 355; 359.07

ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ГОТОВНОСТИ СЛОЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

А.М. Зубачев, В.В. Борисов, Д. А. Здиорук

В статье предложена модель обобщенной оценки готовности сложных организационно-технических систем специального назначения, позволяющая учитывать уровни согласованности показателей оценки готовности подсистем управления, исполнительной и материально-технического обеспечения.

Ключевые слова: исполнительная подсистема, композиционная модель, материально-техническое обеспечение, оценка готовности, подсистема управления.

В условиях жесткой конкуренции, когда достижение успеха в значительной мере зависит от способности организационно-технической системы (ОТС) эффективно выполнять поставленные задачи, она будет постоянно подвергаться комплексному воздействию со стороны конкурентов.

В складывающейся ситуации все большее значение приобретает процесс сбора, анализа исходных данных и принятия решений должностными лицами органов управления на сохранение и повышение готовности организационно-технической системы в условиях комплексного воздействия конкурентов и неопределенности системных и внешних факторов.

333

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.