一种基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法

1.本发明涉及飞行模拟器逼真度评价技术领域，特别涉及一种基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法。


背景技术：

2.飞行模拟器作为一种在地面上模拟真实飞行的仿真设备，不仅在飞机的特性研究和新机研制中起到重要的作用，还能够在飞行员培训中产生巨大的经济效益。不仅如此，在军用飞机的任务演练及民用飞机的适航审定中均起到重要的作用。它对于现代飞机的设计、研发和运行也有着不可替代的作用。
3.逼真度是反映模拟器与真实飞机相似程度高低的一项重要指标。逼真度高的模拟器不仅可以复现执行飞行任务时的情况，还可以复现飞行时驾驶员的操纵感觉、生理感受等。但由于模拟器的系统复杂、性能多样，影响逼真度的因素众多，加上人的模糊性和不确定性，对整体逼真度效果的考察和评估，目前还没有精确的数学描述。


技术实现要素：

4.鉴于上述技术问题，本发明提供至少解决上述部分技术问题的一种基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法，该方法采用模糊评判法来综合评价飞行模拟器的逼真度，为飞行模拟器的整体逼真度提拱了精确的数学描述。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：本发明提供一种基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法，包括以下步骤：s1、根据飞行模拟器组织结构和特点，构建飞行模拟器的评价指标体系；s2、根据所述飞行模拟器的评价指标体系，确定飞行模拟器的模糊综合评价指标集和评价集；s3、获取所述模糊综合评价指标集中各因素的权重值系数和逼真度；s4、应用模糊评判法构建评价模型；将所述权重值系数和逼真度代入模型，计算飞行模拟器的整体逼真度；s5、对飞行模拟器的逼真度进行评价。
6.进一步地，所述步骤s1中，所述飞行模拟器的评价指标体系包括两级层次：其中：第一级层次为：系统要求、功能要求和性能要求三个方面指标；第二级层次为：在第一级层次的三个指标基础上进一步的划分的指标。
7.进一步地，所述步骤s2中，飞行模拟器的模糊综合评价指标集为：u={u1,u2,u3}，其中，u1为系统要求，u2为功能要求，u3为性能要求。
8.进一步地，所述步骤s2中，所述评价集包括：权重评价的评价集v1和逼真度评价的评价集v2。
9.进一步地，所述步骤s4中，飞行模拟器的整体逼真度的计算过程具体包括：
s41、根据获取的权重值系数和逼真度，应用模糊评判法，计算第一级层次及第二级层次的权重值系数向量；s42、利用所述模糊评判法，进行第二级层次模糊评价，求得第二级层次的综合评价结果；s43、根据所述第二级层次的权重值系数向量及第二级层次的综合评价结果，进行第一级层次模糊评价，并求得第一级层次模糊评价矩阵；s44、根据第一级层次的权重值系数向量及第一级层次模糊评价矩阵，进行模糊合成，得出飞行模拟器的整体逼真度。
10.进一步地，所述步骤s41中，权重值系数向量表示为：w=[w1,w2,
…
,wn]式中，wn代表各因素的权重值，n为权重因素的数量；所述步骤s42中，综合评价表示为f=w
○
r式中：符号
○
表示模糊算法，r表示单因素评价矩阵。
[0011]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该方法根据飞行模拟器组织结构和特点，构建了飞行模拟器的评价指标体系，采用模糊评判法来综合评价飞行模拟器的逼真度，为飞行模拟器的整体逼真度提拱了精确的数学描述，对于评价飞行模拟器的逼真度，是一实用和有效的方法，为飞行模拟器的整体逼真度的提高提供了参考。
[0012]
本技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0013]
图1为本发明实施例提供的基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法流程图。
[0014]
图2为本发明实施例提供的飞行模拟器的评价指标体系的系统要求指标图。
[0015]
图3为本发明实施例提供的飞行模拟器的评价指标体系的功能要求指标图。
[0016]
图4为本发明实施例提供的飞行模拟器的评价指标体系的性能要求指标图。
具体实施方式
[0017]
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0018]
参照图1所示，本发明提供实施例的一种基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法，包括以下步骤：s1、根据飞行模拟器组织结构和特点，构建飞行模拟器的评价指标体系；s2、根据所述飞行模拟器的评价指标体系，确定飞行模拟器的模糊综合评价指标集和评价集；s3、获取所述模糊综合评价指标集中各因素的权重值系数和逼真度；s4、应用模糊评判法构建评价模型；将所述权重值系数和逼真度代入模型，计算飞
行模拟器的整体逼真度；s5、对飞行模拟器的逼真度进行评价。
[0019]
下面分别对上述各个步骤进行详细的说明：在步骤s1中，本发明根据飞行模拟器组织结构和特点，分析了影响飞行模拟器逼真度的主要因素，以此构建了飞行模拟器的评价指标体系；参见图2-4所示，本发明实施例中构建的飞行模拟器的评价指标体系包括两个层次：第一级层次：主要从系统要求、功能要求和性能要求三个方面进行考虑；第二级层次：主要是在第一级层次基础上的进一步的划分。
[0020]
如图2所示，在第二级层次中：a.将系统要求分为以下六个方面：（a1）模拟座舱内部布局和尺寸的相似度；（a2）操纵装置和开关、按钮及其操纵方式的一致性；（a3）仪表、显示器、指示器等显示情况的一致性；（a4）模拟器驾驶杆（盘）、脚蹬、前轮、油门杆等操纵力的变化与真机状态的一致性；（a5）对空气动力的模拟与实际飞行的一致性；（a6）座舱内视景、声音与飞行条件的协调性。
[0021]
如图3所示，在第二级层次中：b.将功能要求分为以下五个方面：（b1）基本飞行训练功能实现程度；（b2）特殊情况处置训练功能实现程度；（b3）教员训练功能实现程度；（b4）作战效果评估功能实现程度；（b5）协同训练功能实现程度（协同训练功能指飞行机组成员间的协同训练）。
[0022]
如图4所示，在第二级层次中：c.将性能要求分为以下六个方面：（c1）起飞指标是否在容差范围内；（c2）爬升指标是否在容差范围内；（c3）巡航指标是否在容差范围内；（c4）下降指标是否在容差范围内；（c5）进场着陆指标是否在容差范围内；（c6）发动机指标是否在容差范围内。
[0023]
如图3所示，本发明实施例中；基本飞行训练功能实现程度，还进一步的划分为：（b11）开、关车和试车；（b12）地面滑行；（b13）各种气象、载荷条件下的起飞、着陆和复飞；（b14）各种跑道滑行、起飞和着陆；（b15）中、低空大动作量机动飞行、昼（夜）间仪表飞行、战斗转场飞行、编队飞行、
导弹攻击、轰炸飞行等。
[0024]
特殊情况处置训练功能实现程度，还进一步的划分为：（b21）飞机各系统或设备的非正常状态：动力系统、火控系统、起落架系统、自动驾驶仪、导航系统、燃油系统、液压系统、环控系统等非正常状态；（b22）特殊环境条件：大侧风起飞、着陆，小航线着陆，恶劣飞行环境起飞、着陆，着陆跳跃，紊流，风切变；（b23）其他应急状态。
[0025]
教员训练功能实现程度，还进一步的划分为：（b31）训练课目；（b32）飞行条件和综合环境设置；（b33）武器控制；（b34）特情模拟；（b35）训练讲评模拟；（b36）模拟器系统监控和设备控制。
[0026]
作战效果评估功能实现程度，还进一步的划分为：（b41）弹道模拟；（b42）碰撞检测；（b43）关键事件转换并显示。
[0027]
进一步地，在步骤s2中，根据上述飞行模拟器的评价指标体系，确定飞行模拟器的模糊综合评价指标集和评价集为；u={u1,u2,u3}={系统要求，功能要求，性能要求}；u1={u
11
,u
12
,u
13
,u
14
,u
15
,u
16
}={模拟座舱内部布局和尺寸的相似度，操纵装置和开关、按钮对其操纵方式的一致性，仪表、显示器、指示器等显示情况的一致性，模拟驾驶杆（盘）、脚蹬、前轮、油门杆等操纵力的变化与真机状态的一致性，对空气动力的模拟与实际飞行的一致性，座舱内视景、声音与飞行条件的协调性}；u2={u
21
,u
22
,u
23
,u
24
,u
25
}={基本飞行训练功能实现程度，特殊情况处置训练功能实现程度，教员训练功能实现程度，作战效果评估功能实现程度，协同训练功能实现程度}；u3={u
31
,u
32
,u
33
,u
34
,u
35
,u
36
}={起飞指标是否在容差范围内，爬升指标是否在容差范围内，巡航指标是否在容差范围内，下降指标是否在容差范围内，进场着陆指标是否在容差范围内，发动机指标是否在容差范围内}；并根据上述飞行模拟器的评价指标体系，优选的，建立综合评价的评价集为：权重评价的评价集v1={最重要，很重要，比较重要，稍重要，不重要}={0.9,0.7,0.5,0.3,0.1}；逼真度评价的评价集v2={最逼真，很逼真，比较逼真，稍逼真，不逼真}={0.9,0.7,0.5,0.3,0.1}上述权重及逼真度的评价数值为本实施例的优选设置，根据实际可作调整；进一步地，本发明通过获取模糊综合评价指标集中各因素的权重值系数和逼真度。其中，比如可以采用调查问卷的形式确定指标集中各因素的权重值系数和逼真度，比如通过对本领域5名专家的调查走访，确定得到如表1所示的权重值评估表和表2所示的逼真
度评估表。5名领域专家的权重值系数向量为：wz=[w
z1
,w
z2
,w
z3
,w
z4
,w
z5
]=[0.2,0.2,0.2,0.2,0.2]。
[0028]
表1 权重值评估表 领域专家a领域专家b领域专家c领域专家d领域专家eu10.90.90.90.90.7u20.70.90.90.90.9u30.70.90.70.70.7u
11
0.90.90.90.90.9u
12
0.90.90.90.90.9u
13
0.90.90.70.70.7u
14
0.90.90.70.70.7u
15
0.90.90.90.90.9u
16
0.90.70.90.90.9u
21
0.90.50.90.90.9u
22
0.70.90.90.90.9u
23
0.70.90.90.90.9u
24
0.70.70.90.70.7u
25
0.50.50.70.70.7u
31
0.90.90.90.90.7u
32
0.90.90.70.90.7u
33
0.90.90.70.70.9u
34
0.90.90.90.50.9u
35
0.90.90.90.70.7u
36
0.90.90.70.90.7表2 逼真度评估表 领域专家a领域专家b领域专家c领域专家d领域专家eu
11
0.90.50.90.70.7u
12
0.90.70.90.90.9u
13
0.90.70.90.70.9u
14
0.70.90.70.70.7u
15
0.70.90.90.50.9u
16
0.70.70.70.70.9u
21
0.70.70.90.70.9u
22
0.90.70.90.90.9u
23
0.90.70.70.90.7u
24
0.70.90.70.90.9u
25
0.90.90.90.70.7u
31
0.50.90.90.90.7u
32
0.70.70.70.90.7u33
0.70.70.70.70.9u
34
0.90.90.90.90.9u
35
0.90.90.90.90.7u
36
0.70.90.70.70.7进一步地，根据所确定的权重值评估表1和逼真度评估表2，计算权重值系数向量，具体如下：首先，根据模糊评判法的理论，形成评价矩阵如下：r=
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）式中：r为单因素评价矩阵。由r
ij
代表因素ui对评价等级vj的隶属度，由于各因素影响不同，所占权重也不同。设权重向量w=[w1,w2,
…
,wn],则综合评价表示为：f=w
○rꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）式中：符合
○
表示某种合适的模糊算法，简记为m（+，*）。在此处使用加权平均模型m（
·
,+），即
ꢀꢀꢀꢀꢀ
j=1,2,
…
,n。
[0029]
其次，由表1得出判断矩阵；s== 由s
ij
表示第i位领域专家对uj的重要度评估分值，i=1、2、3、4、5，j=1、2、3；则一级层次的权重值向量为：wz·
s=（,,）。
[0030]
uj的权重值系数为：wj= ，j=1、2、3。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）可得一级层次权重值系数向量w=[w1,w2,w3]=[0.35,0.35,0.3]；再次，使用同样的方法，可以计算出二级层次中各子因素的权重值系数向量：w1=[0.176,0.176,0.152,0.152,0.176,0.168]w2=[0.210,0.221,0.221,0.190,0.158]w3=[0.175,0.165,0.165,0.165,0.165,0.165]进一步地，构建基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度评价模型，具体如下：（1）根据模糊评判法理论，进行二级层次模糊评价，并求得评价矩阵由表2得出二级层次各因素的逼真度评价矩阵如下：
r1=根据公式（2）可以得出二级层次的综合评价结果为：f
21
=w1·
r1=[0.176,0.176,0.152,0.152,0.176,0.168]
·
=[0.6128,0.7136,0.6832,0.6176,0.6528,0.6176]。
[0031]
同理，f
22
=[0.7796,0.8592,0.7796,0.8204,0.8204]f
23
=[0.6485,0.6175,0.6175,0.7515,0.7185,0.6175]（2）根据上述的二级层次评价结果，进行一级层次模糊评价，并求得评价矩阵如下：f1=w1·f21t
=0.6498f2=w2·f22t
=0.8114f3=w3·f23t
=0.6617（3）根据上述的一级层次模糊评价矩阵，进行模糊合成和作出决策，具体如下：通过对上述数据进行模糊合成，得出该型飞行模拟器的整体逼真度为：f=w
·
[0.6498,0.8114,0.6617]
t
=[0.35,0.35,0.3]
·
[0.6498,0.8114,0.6617]
t
=0.7099对飞行模拟器的逼真度给出评价，具体如下：得出该型飞行模拟器的整体逼真度为0.7099，由此可见，此型模拟器的逼真度达到了中上等水平，对于飞行员的训练能够起到很好的效果。
[0032]
从系统要求、功能要求和性能要求的角度来看，功能要求的逼真度较高，系统要求和性能要求的逼真度较低，因此，提高这两个因素的逼真度对于提高该型模拟器的整体逼真度有着重大的参考价值和意义。
[0033]
本发明实施例提供的一种基于模糊评判法的飞行模拟器逼真度综合评价方法，根据模拟器的组成结构和特点，分析了影响该型模拟器逼真度的主要因素，建立评价指标体系，获取了各主要因素的权重值系数及逼真度，应用模糊数学综合评价法的基本原理，构建评价模型，为飞行模拟器的整体逼真度提拱了精确的数学描述，便于对飞行模拟器的逼真度给出评价，进而有助于提升飞行员的训练能效果。
[0034]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。