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基于sobol指数法的舰艇防空作战效能敏感性分析

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兵器装备工程学报 2023年第7期44卷 189-196页

作者：许俊飞杨光姜思恒吴玲海军工程大学兵器工程学院武汉430033 92555部队上海200439

为探索水面舰艇防空武器装备对作战效能的影响关系,构建了舰艇防空武器系统指标体系,在指标归一化的基础上建立基于幂指数法的舰艇防空作战效能评估模型;采用sobol指数法分析了防空武器装备各个能力指标在全局变动时对舰艇防空作战效能... 详细信息

为探索水面舰艇防空武器装备对作战效能的影响关系,构建了舰艇防空武器系统指标体系,在指标归一化的基础上建立基于幂指数法的舰艇防空作战效能评估模型;采用sobol指数法分析了防空武器装备各个能力指标在全局变动时对舰艇防空作战效能的影响,基于主效应和全效应指数对各个指标进行敏感性排序,确定影响舰艇防空作战效能的关键因素,并分析了指标之间的交互效应对作战效能的影响。仿真结果表明,防空导弹命中概率、系统反应时间、飞行速度3个指标对舰艇防空作战效能的影响较大。该研究可为舰艇防空武器装备的论证工作提供参考和依据。

关键词：作战效能评估幂指数法 sobol指数法蒙特卡洛法敏感性

基于SAPSO-BP的CO_(2)相变致裂效果预测及敏感度分析

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煤炭技术 2023年第4期42卷 172-177页

作者：张增辉王长禄邢迎欢国家能源神东煤炭集团保德煤矿山西忻州036600 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学、矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

液态CO_(2)相变致裂效果受很多因素影响,针对BP神经网络收敛速度慢且易陷入局部最优解的问题,为提高模型的预测精度和泛化能力,采用SAPSO算法优化BP神经网络的权值和阈值,并采用MATLAB软件编写构建了SAPSO-BP算法,基于仿真得到的35组数... 详细信息

液态CO_(2)相变致裂效果受很多因素影响,针对BP神经网络收敛速度慢且易陷入局部最优解的问题,为提高模型的预测精度和泛化能力,采用SAPSO算法优化BP神经网络的权值和阈值,并采用MATLAB软件编写构建了SAPSO-BP算法,基于仿真得到的35组数据,使用SAPSO-BP,PSO-BP,BP模型以及多元线性回归模型对致裂效果进行预测,其平均相对误差分别为2.73%、7.1%、14.6%、13.9%。平均绝对误差分别为0.068、0.169、0.239、0.314 m。表明:SAPSO-BP算法预测精度最高,提高了BP模型的预测精度,其精度满足工程实际需要。并采用sobol指数法探究了相关影响因素对有效致裂半径的敏感度,表明:敏感度由高到低依次为地应力、弹性模量、瓦斯压力、泄放压力、致裂器间距、钻孔直径、抗拉强度,可为CO_(2)相变致裂的工程设计提供理论支持。

关键词： CO_(2)相变致裂效果预测退火粒子群算法 SAPSO-BP神经网络 MATLAB sobol指数法

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预警机雷达系统综合效能敏感性分析技术研究

预警机雷达系统综合效能敏感性分析技术研究

作者：朱镜达哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在空中飞行的预警机不仅可以及时发现来袭的敌方目标,还能引导己方飞机相互配合高效作战,是现代化信息战争中的千里眼和指挥官。预警机上装载的雷达作为预警机获取战场情报的主要来源,是打好信息战的关键所在。随着战争的形势愈加严峻,... 详细信息

在空中飞行的预警机不仅可以及时发现来袭的敌方目标,还能引导己方飞机相互配合高效作战,是现代化信息战争中的千里眼和指挥官。预警机上装载的雷达作为预警机获取战场情报的主要来源,是打好信息战的关键所在。随着战争的形势愈加严峻,预警机雷达系统的综合效能急需提升,与此同时,雷达研制经费高昂、研制周期较长成为一大难题。现有条件下,预警机雷达系统的效能提升工作不仅关系到经济利益,还关系到国家战略决策,研究如何以较小代价快速提升预警机雷达系统的综合效能有着一定的应用价值。敏感性分析在系统优化领域较为常用,主要用于分析模型输入取值发生变化时给输出带来的影响程度。将敏感性分析运用到预警机雷达系统综合效能的优化提升中,通过对预警机雷达系统的综合效能展开敏感性分析,找到对雷达系统综合效能存在较大影响的敏感性指标,便于后续有针对性地进行预警机雷达系统体系结构优化,加快预警机雷达系统综合效能的提升。本文对表征预警机雷达系统综合效能的各指标加以分析,搭建了效能评估指标体系,在确立各指标权重、完成指标值量化及归一化的基础上,建立了效能评估模型以用于后续的敏感性分析,并确定了包含性能参数指标、数值表示指标和定性评价指标在内的21项雷达系统指标作为敏感性分析的目标参数;应用傅里叶振幅敏感性检验法(FAST方法)和sobol指数法两种全局敏感性分析算法,分别从频域和时域两个角度展开对雷达系统综合效能的敏感性分析,定量得到了雷达系统综合效能对各项雷达系统指标的敏感性大小;依次改变雷达系统指标值的采样方法、采样次数及扰动范围,分析FAST方法和sobol指数法所得结果的变化情况,可知敏感性分析结果会受到采样方法和采样次数的影响,将两种敏感性分析方法得到的结果进行对比分析,经对比,两种方法所得结论基本一致,功率和频率是雷达系统综合效能的主要影响指标,而信噪比作为设计的主要指标,在评价综合效能时,影响反而不大,敏感性分析结果为后续的预警机雷达系统优化工作提供了可靠性依据;最后,设计完成了面向效能评估过程的敏感性分析软件,便于敏感性分析工作的高效进行。

关键词：预警机雷达系统效能评估敏感性分析 FAST方法 sobol指数法

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浅海声场对不确定环境参数的灵敏度分析方法

兵工学报 2014年第4期35卷 567-571页

作者：程广利胡金华张明敏海军工程大学水声工程系湖北武汉430033

为分析不确定环境参数对浅海声场的影响,用非嵌入式随机多项式展开法获得声场与不确定环境参数之间函数关系式,建立声场对单个不确定参数的局部灵敏度分析方法;当多参数不确定时,提出依据某参数变化前后声场概率密度的变化,定性表征声... 详细信息

为分析不确定环境参数对浅海声场的影响,用非嵌入式随机多项式展开法获得声场与不确定环境参数之间函数关系式,建立声场对单个不确定参数的局部灵敏度分析方法;当多参数不确定时,提出依据某参数变化前后声场概率密度的变化,定性表征声场对该不确定参数的全局灵敏度分析方法,引入sobol指数法定量计算声场对不确定环境参数的全局灵敏度。算例结果表明文中提出的分析方法可快速获得浅海声场对不确定参数的灵敏度,可用于优化不确定浅海环境参数模型。

关键词：声学不确定水声场局部灵敏度分析全局灵敏度分析非嵌入式随机多项式展开法 sobol指数法

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机载火控系统误差对精度影响的分析方法

航空兵器 2018年第5期25卷 47-53页

作者：胡子剑高晓光贺楚超焦璐尹登宇西北工业大学电子信息学院西安710129

本文讨论了机载火控系统精度的重要性,针对直升机机载火控系统的精度问题,应用sobol指数法、熵值法等常用的分析方法进行数据处理,并比较各种方法的模型适应性、计算量以及准确性,在蒙特卡罗法的基础上提出了一种新的局部敏感性分析方法。

关键词：机载火控系统误差分析敏感度分析熵值法 sobol指数法蒙特卡罗法

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武器装备敏感性分析方法综述

计算机工程与设计 2008年第21期29卷 5546-5549页

作者：罗鹏程傅攀峰国防科技大学信息系统与管理学院湖南长沙410073 空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

武器装备敏感性分析是武器装备发展论证的重要内容,其方法的选用对结论的合理性、分析的可行性极为重要,为此需对已有方法进行对比分析。阐述了敏感性分析方法的分类,给出了筛选方法、局部敏感性方法和全局敏感性方法的适用范围;研究了... 详细信息

武器装备敏感性分析是武器装备发展论证的重要内容,其方法的选用对结论的合理性、分析的可行性极为重要,为此需对已有方法进行对比分析。阐述了敏感性分析方法的分类,给出了筛选方法、局部敏感性方法和全局敏感性方法的适用范围;研究了全局敏感性分析方法中回归分析法、傅立叶振幅敏感性检验法、响应曲面法、互信息指数法和sobol指数法等的思想、原理,并对其优缺点进行详细的对比分析;提出由于sobol指数法对效能评估模型的线性、单调性以及输入的分布特性没有专门要求,并且能分析单个输入的主效应、全效应及多个输入的交互效应对模型输出的影响,以及分析成组输入因素对输出的影响,因而相对其它方法而言更加适用于武器装备敏感性分析。

关键词：武器装备作战效能敏感性分析全局敏感性 sobol指数法

防空导弹武器装备体系作战效能全局敏感性分析方法研究

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防空导弹武器装备体系作战效能全局敏感性分析方法研究

作者：张晓航国防科学技术大学

学位级别：硕士

武器装备体系的作战效能是体系在执行给定作战任务时所达到预期目标的有效程度的度量。它不仅与组成体系的各种装备的性能、数量有关,而且与这些装备之间的编配、作战运用方法有关,还受到复杂的作战环境等因素的影响。因此,体系作战效... 详细信息

武器装备体系的作战效能是体系在执行给定作战任务时所达到预期目标的有效程度的度量。它不仅与组成体系的各种装备的性能、数量有关,而且与这些装备之间的编配、作战运用方法有关,还受到复杂的作战环境等因素的影响。因此,体系作战效能存在很大的不确定性。对体系作战效能的不确定性进行分析、找出影响作战效能的关键因素、减少作战效能的不确定性,是优化体系结构、提高体系作战效能的重要途径。因此,武器装备体系作战效能分析方法研究对体系的构建及作战运用具有重要的理论意义和应用价值。传统的作战效能分析方法由于分析因素少、因素变化范围窄或要求作战效能与输入因素关系不能过于复杂等原因,难以满足体系作战效能分析的需要。因此需要采用新的方法来对体系效能的复杂性进行分析。全局敏感性分析方法是研究模型各个输入因素在其取值范围内变动对模型输出的影响,可以从全局范围内研究输入因素对输出的作用,并且可以分析输入因素之间的交互作用对输出的影响。因此适用于对复杂武器装备体系的作战效能进行分析。本文以防空导弹武器装备体系拦截飞机类目标为军事背景进行体系作战效能全局敏感性分析方法的研究。论文首先论述了防空导弹武器装备体系的基本概念、体系构成及其典型作战过程,提出了防空导弹体系拦截飞机类目标的作战效能评估准则和效能指标体系,建立了作战效能全局敏感性分析框架。其次,采用解析方法对防空导弹体系作战效能进行建模,针对其典型作战过程,建立了雷达发现概率模型、导弹可发射概率模型以及导弹杀伤概率模型等。然后,针对体系作战效能的全局敏感性分析方法进行了重点研究,采用sobol指数法来分析各个输入因素在全局变动时对作战效能的影响,对各个因素进行敏感性排序,确定影响作战效能的关键因素,并分析了因素之间的交互效应对作战效能的影响;为解决sobol指数法应用中模型计算量大的问题,采用Kriging代理模型方法,通过作战效能样本数据构建近似效能模型,在此基础上完成sobol指数的计算。最后,运用上述方法,进行了示例分析。

关键词：武器装备体系防空导弹作战效能建模作战效能分析全局敏感性分析 sobol指数法 Kriging模型

高分辨率光学遥感卫星效能评估与参数敏感性分析研究

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高分辨率光学遥感卫星效能评估与参数敏感性分析研究

作者：周鹏武汉大学

学位级别：硕士

高分辨率光学遥感卫星具备米级、亚米级空间分辨率的成像能力,广泛应用于空间信息应用领域。卫星发射入轨之前、在轨运营阶段需要大量的评估工作,保证卫星能够正常化运行。然而,传统卫星效能评估需要耗费大量时间、人力成本,也无法对效... 详细信息

高分辨率光学遥感卫星具备米级、亚米级空间分辨率的成像能力,广泛应用于空间信息应用领域。卫星发射入轨之前、在轨运营阶段需要大量的评估工作,保证卫星能够正常化运行。然而,传统卫星效能评估需要耗费大量时间、人力成本,也无法对效能指标进行敏感性分析。因此,从历史评估集中挖掘预测模型,代替串行化的评估流程就显得意义重大,同时引入参数敏感性分析方法,可以量化不同指标的灵敏度。基于此,论文的主要研究内容如下:(1)针对高分辨率光学遥感卫星对地观测能力,构建包含综合指标层、能力指标层、应用域指标层、性能指标层的评估指标体系;从固有观测能力、任务观测能力两个角度,分别给出不同指标定义及计算方法,并提出标准化的预处理方法。针对时空覆盖效能指标,设计一种基于网格法和矢量相交法的计算方法。(2)针对主、客观确权方法各自的缺陷,结合改进层次分析法、熵权法、主成分分析确权法,提出了一种基于最小二乘的效能指标组合确权方法。实验结果表明该方法可以有效地综合不同方法确权结果,从而保证了权重信息的完整性。(3)基于传统的灰色关联分析法、雷达图法,提出两种改进的评估方法,即基于动态分辨系数的加权综合灰色关联度评估法(RGRA)以及基于模糊综合的改进雷达图评估法(FCE-RRME)。RGRA评估法克服了分辨系数取为经验值的局限性,解决评估参考标准不一致问题。FCE-RRME评估法可有效避免传统方法因节点顺序导致的评估结果差异性,通过模糊化处理可以解决小样本、信息不确定问题。最终通过实验结果验证了上述方法的可靠性。(4)针对效能评估流程繁琐、耗时的特点,本文设计了一种基于Bagging和Boosting集成学习的效能预测模型。通过拉丁超立方参数抽样方法,构建仿真评估数据集。基于此数据集,与单一预测模型展开对比实验。实验结果表明,Bagging-SVR模型预测误差最小,RMSE、MAE小于0.005,MAPE小于0.9%,决定系数R高于0.99。基于集成学习的效能预测模型可以有效提升预测精度,较好地拟合评估结果,从而为遥感卫星效能评估领域注入新的研究思路。(5)针对传统评估方法难以定量分析指标敏感性的局限性,本文将参数敏感性分析方法应用于效能评估,设计了一种基于sobol指数法的效能指标敏感性分析方法。实验结果表明空间域效能指标、覆盖效能指标敏感性较高,验证了该方法的可行性,对于遥感卫星效能评估敏感性分析研究具备一定的参考意义。

关键词：高分辨率光学遥感卫星组合确权评估方法集成学习 sobol指数法

降雨、地震作用下边坡稳定性影响因素敏感性分析 ——以山西金灯寺边坡为例

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降雨、地震作用下边坡稳定性影响因素敏感性分析 ...

作者：边疆中国矿业大学

学位级别：硕士

金灯寺石窟作为山西省第二大石窟群,距今已有1500多年的历史,是中国石窟艺术史上的华伟篇章,石窟下部边坡出现岩体崩滑等灾害会直接威胁石窟本体的稳定性,文物的价值将受到较大影响。因此,本文对石窟下部边坡进行稳定性分析,以边坡稳定... 详细信息

金灯寺石窟作为山西省第二大石窟群,距今已有1500多年的历史,是中国石窟艺术史上的华伟篇章,石窟下部边坡出现岩体崩滑等灾害会直接威胁石窟本体的稳定性,文物的价值将受到较大影响。因此,本文对石窟下部边坡进行稳定性分析,以边坡稳定性系数为评价指标,主要研究在自重、降雨、地震作用下各影响因素的变化对边坡稳定性的影响,采用sobol指数法探讨各研究参数的一阶敏感度和全局敏感度指标,分析各因素的重要程度以及因素间的交互作用对边坡稳定性的影响,为边坡稳定分析及加固处理提供理论指导,通过设计排水系统、喷锚网等措施对边坡进行支护设计,以保障石窟本体的安全与稳定。主要取得了如下成果:（1）本文以山西金灯寺岩质边坡为研究对象,总结了研究区工程地质及水文地质条件,以及在现场勘察的主要成果,概化了研究区工程地质条件,确定了岩体物理力学参数,为建立稳定性系数模型、敏感性分析提供参数依据。（2）采用刚体极限平衡法分别对边坡在自重作用、降雨作用、地震作用下进行受力分析,建立边坡发生平面破坏、楔体破坏时的稳定性系数计算模型,作为边坡稳定性影响因素敏感性分析的数学模型,以评价边坡稳定性的稳定性系数F作为目标函数,选择边坡几何参数、岩土体参数为研究参数,将目标函数分解为单参数以及各个参数之间相互作用的子项函数之和,分析各研究参数的重要程度以及参数之间的交互效应。（3）应用MATLAB软件采用sobol指数法进行了自重作用、降雨作用、地震作用下边坡稳定性影响因素的敏感性分析,获得了不同工况下影响因素的敏感度,并基于岩体GSI系统实现Hoek-Brown强度准则与Mohr-Coulomb强度准则间岩体参数的换算,获得了基于GSI系统的边坡稳定性影响因素的敏感度,为边坡加固提出了有效参考依据和具体设计方案。敏感性分析的主要结论如下:平面破坏模型表明边坡几何参数对稳定性的影响较小,软弱夹层的倾角、内摩擦角的敏感度较大,即结构面的性质是影响边坡稳定性的主要因素;降雨作用下张裂隙充水高度、深度、位置的敏感度较高,动水压力相关参数的敏感度都很低;地震作用相关参数敏感度很高,控制边坡稳定性,但边坡仅在自重作用下不会发生滑动破坏,当张裂缝充水高度较大时会发生水力驱动型破坏。楔体破坏模型分析结果表明一旦边坡在演化过程中形成两个贯通的结构面组成楔形体后,边坡即使不受外力因素作用仅在自身重力作用下就会发生失稳破坏,而且面积较大的结构面相关参数敏感度更高,对边坡稳定性的影响程度更大。本论文有图135幅,表66个,参考文献163篇。

关键词：岩质边坡稳定性系数敏感性分析 sobol指数法边坡加固方案金灯寺石窟