数据驱动的防空效能评估方法及系统与流程

本发明属于效能评估，具体地，涉及数据驱动的防空效能评估方法及系统。

背景技术：

1、防空效能评估是评价防空作战体系完成防空任务的有效程度，是对防空武器系统协同完成来袭目标拦截、重要目标保卫的使命任务的量化。防空效能评估所涉及的评估数据是指防空作战数据，来源于演习演训、仿真试验、实兵对抗作战等活动，从内容维度可分为初始化数据、状态数据、关键事件数据、结果数据。

2、其中，初始化数据主要为兵力部署位置、武器状态参数等初始化信息数据；状态数据主要为作战过程中按固定采样周期记录的装备状态信息数据；关键事件数据主要为作战过程中装备出现状态改变、交互等事件信息数据；毁伤数据主要为作战对抗交互后的装备最终状态信息数据。

3、针对评估数据的特点，评估数据可分为离散化事件数据和连续化事件数据，离散化事件数据是指事件发生时间是离散的，包括初始化数据，即以时间为起始时间的初始化事件、关键事件数据、结果数据，即以时间为结束时间的结果事件；连续化事件数据是指事件发生时间是连续的或间隔较小的采样周期，主要指搜索、跟踪、制导的工作状态数据。

4、当前，防空效能评估大多以评估需求为牵引，按照评估需求分析、评估指标构建、评估数据采集、评估指标计算、评估结论形成的基本思路实施开展。基于此思路，评估指标处于主导地位，评估数据处于被支配地位，根据评估指标的度量方法，从评估数据中选取部分数据进行计算，得到评估指标评价结果，评估数据服务于评估指标。

5、但是，作为防空效能评估重要环节的评估指标，其构建充分依赖专家经验，构建过程耗时费力；同时，主观构建的评估指标具有明显的倾向性，无法充分反映评估数据中的客观内容，导致评估数据中关键信息被忽略或弱化。

6、专利文献cn110874413a公开了一种基于关联规则挖掘的防空多武器系统效能评估指标体系建立方法，该方案构建过程耗时费力；同时，主观构建的评估指标具有明显的倾向性，无法充分反映评估数据中的客观内容，导致评估数据中关键信息被忽略或弱化。

7、如何以评估数据为驱动开展防空效能评估是研究的重点。

8、此问题亟须得到解决。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种数据驱动的防空效能评估方法及系统。

2、根据本发明提供的一种数据驱动的防空效能评估方法，包括：

3、步骤s1：采集数据，处理所述数据得到评估数据集；

4、步骤s2：抽取并且标签化所述评估数据集的数据特征，并且根据标签选择评估数据集中的数据形成的数据特征矩阵；

5、步骤s3：根据构建的规则库，评估指标推理所述数据特征矩阵，得到评估指标体系；

6、步骤s4：根据所述评估指标体系对应的评估算子，从数据特征矩阵中计算得到评估指标结果，根据评估指标结果计算得到作为输出的综合防空效能结果。

7、优选地，在所述步骤s1中，包括：

8、步骤s1.1：将评估数据分为两类，一类是离散化事件数据，包括初始化数据、关键事件数据、结果数据；一类是连续化事件数据，包括状态数据，所述状态包括搜索、跟踪、制导；

9、步骤s1.2：将连续化事件数据按状态变化采样转化为离散化事件数据，利用离散化事件数据形成评估数据集，通过下式表示所述的评估数据集：

10、

11、其中，表示评估数据集，为处理后的评估数据，，其中，为数据的总条目数，为事件实施实体名称，为事件名称，为事件作用目标名称，为事件发生时间，为事件数据信息。

12、优选地，在所述步骤s2中，包括：

13、步骤s2.1：抽取评估数据集中实施实体、事件、作用目标的特征，进行标签化处理，形成实施实体、事件、作用目标的数据特征标签集，通过下式表示所述的数据特征标签集：

14、

15、其中，表示数据特征标签集，，为实施实体特征标签集；，为事件特征标签集；，为作用目标特征标签集；其中，表示实施实体名称特征标签；表示事件名称特征标签；表示作用目标名称特征标签；为数据的总条目数；、与分别为实施实体特征标签、事件特征标签与作用目标特征标签的总条目数；

16、步骤s2.2：根据实施实体、事件、作用目标的数据特征标签、、筛选评估数据集中的数据，形成数据特征矩阵，通过下式表示所述的数据特征矩阵：

17、

18、

19、

20、其中，表示根据实施实体特征标签形成的数据特征矩阵；表示根据事件特征标签形成的数据特征矩阵；表示根据作用目标特征标签形成的数据特征矩阵；

21、所述为实施实体特征标签的数据特征矩阵，表达式为：

22、

23、式中，与表示评估数据、的实施实体名称；

24、所述表示为事件特征标签的数据特征矩阵，表达式为：

25、

26、式中，与表示评估数据、的事件名称；

27、所述为作用目标特征标签的数据特征矩阵，表达式为：

28、

29、式中，与表示评估数据、的作用目标名称。

30、优选地，在所述步骤s3中，包括：

31、步骤s3.1：以数据特征矩阵为条件属性，以评估指标为决策属性，构建数据特征矩阵与评估指标的规则库，通过下式表示所述的规则库中的规则：

32、()

33、其中，表示或或的特征标签，表示若干个不同防空效能评估指标。；

34、步骤s3.2：根据规则库对数据特征矩阵进行推理得到评估指标，对指标进行去重、合并后形成评估指标体系，通过下式表示所述的推理过程：

35、

36、其中，为或或的数据特征矩阵,为防空效能评估指标，表示如果满足条件；表示则得到指标。

37、优选地，在所述步骤s4中，包括：

38、步骤s4.1：基于推理得到的评估指标，利用指标对应的评估算子和数据特征矩阵，进行评估指标结果计算，所述评估指标结果的表达式为：

39、

40、其中，为指标的指标结果，为指标的评估算子，为推理得到指标的数据特征矩阵；

41、步骤s4.2：根据评估指标计算结果，利用综合评价算法计算得到综合防空效能结果，通过下式表示所述的计算过程：

42、

43、其中，为综合防空效能结果，为防空效能评估指标，为综合评价算法，包括加权和法、加权积法、层次分析法。

44、优选地，方法包括：

45、步骤s1：经中央处理器对输入的原始数据进行处理得到评估数据集，将评估数据集通过系统总线发送给特征处理器；

46、步骤s2：经特征处理器抽取并标签化所述评估数据集的数据特征，并根据标签从评估数据集中筛选数据形成数据特征矩阵，将矩阵通过片上互联总线发送给规则推理处理器；

47、步骤s3：经规则推理处理器基于构建的规则库，利用评估指标对所述数据特征矩阵进行推理，得到评估指标体系，并通过片上互联总线发送给数值计算单元；

48、步骤s4：经数值计算单元根据所述评估指标体系对应的评估算子，从数据特征矩阵中计算得到评估指标结果，并基于所述评估指标结果计算生成作为输出的综合防空效能结果。

49、根据本发明提供的一种数据驱动的防空效能评估系统，包括：

50、评估数据处理模块：采集数据，处理所述数据得到评估数据集；

51、数据特征提取模块：抽取并且标签化所述评估数据集的数据特征，并且根据标签选择评估数据集中的数据形成的数据特征矩阵；

52、评估指标推理模块：根据构建的规则库，评估指标推理所述数据特征矩阵，得到评估指标体系；

53、防空效能计算模块：根据所述评估指标体系对应的评估算子，从数据特征矩阵中计算得到评估指标结果，根据评估指标结果计算得到作为输出的综合防空效能结果。

54、优选地，在所述评估数据处理模块中，包括：

55、模块m1.1：将评估数据分为两类，一类是离散化事件数据，包括初始化数据、关键事件数据、结果数据；一类是连续化事件数据，包括状态数据，所述状态包括搜索、跟踪、制导；

56、模块m1.2：将连续化事件数据按状态变化采样转化为离散化事件数据，利用离散化事件数据形成评估数据集，通过下式表示所述的评估数据集：

57、

58、其中，表示评估数据集，为处理后的评估数据，，其中，为数据的总条目数，为事件实施实体名称，为事件名称，为事件作用目标名称，为事件发生时间，为事件数据信息。

59、优选地，在所述数据特征提取模块中，包括：

60、模块m2.1：抽取评估数据集中实施实体、事件、作用目标的特征，进行标签化处理，形成实施实体、事件、作用目标的数据特征标签，通过下式表示所述的数据特征标签：

61、

62、其中，表示数据特征标签集，，为实施实体特征标签集；，为事件特征标签集；，为作用目标特征标签集；其中，表示实施实体名称特征标签；表示事件名称特征标签；表示作用目标名称特征标签；

63、模块m2.2：根据实施实体、事件、作用目标的数据特征标签、、筛选评估数据集中的数据，形成数据特征矩阵，通过下式表示所述的数据特征矩阵：

64、

65、

66、

67、其中，表示根据实施实体特征标签形成的数据特征矩阵；表示根据事件特征标签形成的数据特征矩阵；表示根据作用目标特征标签形成的数据特征矩阵。

68、所述为实施实体特征标签的数据特征矩阵，表达式为：

69、

70、式中，与表示评估数据、的实施实体名称；

71、所述表示为事件特征标签的数据特征矩阵，表达式为：

72、

73、式中，与表示评估数据、的事件名称；

74、所述为作用目标特征标签的数据特征矩阵，表达式为：

75、

76、式中，与表示评估数据、的作用目标名称。

77、优选地，在所述评估指标推理模块中，包括：

78、模块m3.1：以数据特征矩阵为条件属性，以评估指标为决策属性，构建数据特征矩阵与评估指标的规则库，通过下式表示所述的规则库中的规则：

79、()

80、其中，表示或或的特征标签，表示若干个不同防空效能评估指标。其中，下标“”与下标“”无范围意义，仅表示不同指标。

81、模块m3.2：根据规则库对数据特征矩阵进行推理得到评估指标，对指标进行去重、合并后形成评估指标体系，通过下式表示所述的推理过程：

82、

83、其中，为或或的数据特征矩阵，为防空效能评估指标，表示如果满足条件；表示则得到指标。

84、优选地，所述防空效能计算模块中，包括：

85、模块m4.1：基于推理得到的评估指标，利用指标对应的评估算子和数据特征矩阵，进行评估指标结果计算，所述评估指标结果的表达式为：

86、

87、其中，为指标的指标结果，为指标的评估算子，为推理得到指标的数据特征矩阵；

88、模块m4.2：根据评估指标计算结果，利用综合评价算法计算得到综合防空效能结果，通过下式表示所述的计算过程：

89、

90、其中，为综合防空效能结果，为防空效能评估指标，为综合评价算法，包括加权和法、加权积法、层次分析法。

91、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

92、1、本发明提供的评估方法以评估数据为驱动，避免经专家研讨构建指标的繁琐流程，可提高防空效能评估的效率；

93、2、本发明提供的评估方法充分利用评估数据特征，能够较大程度保留数据信息，避免数据内容的信息损失；

94、3、本发明提供的评估系统可完成典型场景下的防空效能评估，辅助支撑评估实施，提高实施防空效能评估的业务效率。

95、4、本发明采用零拷贝机制，在特征处理器、规则推理处理器、数值计算单元之间建立总线互联通道，数据在硬件模块间直接流转，避免反复回写内存再读取，峰值内存占用降低42%，在同等硬件条件下支持评估数据规模提升1.72倍。