一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法与系统

本发明涉及天基探测效能计算，特别是涉及一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法与系统。

背景技术：

1、天基探测是指利用卫星、航空器或其他空中平台进行地球观测和探测的技术。目前，临近空间环境天基探测主要有三种方式，天底探测、临边探测和掩星探测。前两种探测方式主要有中高层大气探测卫星(uars)、热层—电离层—中间层联合探测卫星(timed)、风云三号等。掩星星座也具有临近空间40-50km高度以下的中性大气密度、温度和电离层电子密度的探测功能。

2、在实际应用中，临近空间环境天基探测效能评估问题大多表现为一种综合评价的问题，即要对m个对象进行评价。为了科学、准确地评价，首先要建立效能评估指标体系。效能指标是分析、评估同类系统不同个体或者系统的不同方案之间的优劣好坏而采用的某种定量尺度，表征系统效能的大小，也表征方案达到指定任务目标的程度。然而，由于天基探测涉及多个参数和因素，并且系统复杂性较高，传统的评估方法往往难以满足准确性和全面性的要求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法与系统。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，包括：

4、获取天基探测效能在各个探索方向的评价指标；所述探索方向包括：大气温度探测能力、大气密度探测能力、大气风场探测能力、电子密度探测能力和臭氧总量探测能力；所述评价指标包括：探测高度、全球覆盖率、卫星重访周期、垂直分辨率、纬度分辨率、经度分辨率和产品精度；

5、根据各个待评估的天基探测设备的性能及其评价指标完成每个天基探测设备的评分；

6、根据每个天基探测设备的评分基于层次分析法构造两两比较的判断矩阵；

7、利用所述判断矩阵评判每个天基探测设备的评分是否通过一致性验证；

8、当每个天基探测设备的评分通过一致性验证时，利用权重合成方法对每个天基探测设备的评分进行计算得到每个天基探测设备的效能评估结果。

9、优选的，所述根据各个待评估的天基探测设备的性能及其评价指标完成每个天基探测设备的评分，包括：

10、在评价探测高度时，将探测高度为20-100km的天基探测设备定为100分，并采取效益性标准化处理方式评价每个天基探测设备的探测高度。

11、优选的，在评价全球覆盖率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的全球覆盖率；其中，全球覆盖率的赋分情况为：当天基探测设备的全球覆盖率<10％时，得分为60；全球覆盖率为10％～20％时，得分为60-70；全球覆盖率为20％～30％时，得分为70-80；全球覆盖率为30％～40％时，得分为80-90；全球覆盖率为40％～50％时，得分为90-100；全球覆盖率>50％时，得分为100。

12、优选的，在评价卫星重访周期时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的卫星重访周期；其中，卫星重访周期的赋分情况为：当天基探测设备的卫星重访周期>24h时，得分为60；卫星重访周期为12～24h时，得分为60-75；卫星重访周期为6～12h时，得分为75-90；卫星重访周期为3～6h时，得分为90-100；卫星重访周期<3h时，得分为100。

13、优选的，在评价垂直分辨率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的垂直分辨率；其中，垂直分辨率的赋分情况为：当天基探测设备的垂直分辨率>1km时，得分为60；垂直分辨率为0.5～1km时，得分为60-75；垂直分辨率为0.25～0.5km时，得分为75-90；垂直分辨率为0.1～0.25km时，得分为90-100；垂直分辨率<0.1km时，得分为100。

14、优选的，在评价纬度分辨率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的纬度分辨率；其中，纬度分辨率的赋分情况为：当天基探测设备的纬度分辨率>5°时，得分为60；纬度分辨率为4～5°时，得分为60-70；纬度分辨率为3～4°时，得分为70-80；纬度分辨率为2～3°时，得分为80-90；纬度分辨率1～2°时，得分为90-100；纬度分辨率<1°时，得分为100。

15、优选的，在评价经度分辨率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的经度分辨率；其中，经度分辨率的赋分情况为：当天基探测设备的经度分辨率>10°时，得分为60；经度分辨率为8～10°时，得分为60-70；经度分辨率为6～8°时，得分为70-80；经度分辨率为4～6°时，得分为80-90；经度分辨率2～4°时，得分为90-100；经度分辨率<2°时，得分为100。

16、优选的，在评价产品精度时，将现有最优天基探测设备的精度定为100分，并采取成本型标准化处理方式评价每个天基探测设备的产品精度。

17、本发明还提供了一种基于层次分析法的天基探测效能计算系统，包括：

18、评价指标获取模块，用于获取天基探测效能在各个探索方向的评价指标；所述探索方向包括：大气温度探测能力、大气密度探测能力、大气风场探测能力、电子密度探测能力和臭氧总量探测能力；所述评价指标包括：探测高度、全球覆盖率、卫星重访周期、垂直分辨率、纬度分辨率、经度分辨率和产品精度；

19、评分模块，用于根据各个待评估的天基探测设备的性能及其评价指标完成每个天基探测设备的评分；

20、判断矩阵构建模块，用于根据每个天基探测设备的评分基于层次分析法构造两两比较的判断矩阵；

21、一致性验证模块，用于利用所述判断矩阵评判每个天基探测设备的评分是否通过一致性验证；

22、结果生成模块，用于当每个天基探测设备的评分通过一致性验证时，利用权重合成方法对每个天基探测设备的评分进行计算得到每个天基探测设备的效能评估结果。

23、本发明提供的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法与系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过层次分析法完成临近空间环境天基探测效能评估指标体系框架的构建，可以将复杂的评效能计算问题分解为多个层次，使得问题的分析和评价更加清晰有序，减少了主观影响，使天基探测效能计算结果更加客观可信。

技术特征：

1.一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，所述根据各个待评估的天基探测设备的性能及其评价指标完成每个天基探测设备的评分，包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，在评价全球覆盖率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的全球覆盖率；其中，全球覆盖率的赋分情况为：当天基探测设备的全球覆盖率<10％时，得分为60；全球覆盖率为10％～20％时，得分为60-70；全球覆盖率为20％～30％时，得分为70-80；全球覆盖率为30％～40％时，得分为80-90；全球覆盖率为40％～50％时，得分为90-100；全球覆盖率>50％时，得分为100。

4.根据权利要求3所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，在评价卫星重访周期时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的卫星重访周期；其中，卫星重访周期的赋分情况为：当天基探测设备的卫星重访周期>24h时，得分为60；卫星重访周期为12～24h时，得分为60-75；卫星重访周期为6～12h时，得分为75-90；卫星重访周期为3～6h时，得分为90-100；卫星重访周期<3h时，得分为100。

5.根据权利要求4所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，在评价垂直分辨率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的垂直分辨率；其中，垂直分辨率的赋分情况为：当天基探测设备的垂直分辨率>1km时，得分为60；垂直分辨率为0.5～1km时，得分为60-75；垂直分辨率为0.25～0.5km时，得分为75-90；垂直分辨率为0.1～0.25km时，得分为90-100；垂直分辨率<0.1km时，得分为100。

6.根据权利要求5所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，在评价纬度分辨率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的纬度分辨率；其中，纬度分辨率的赋分情况为：当天基探测设备的纬度分辨率>5°时，得分为60；纬度分辨率为4～5°时，得分为60-70；纬度分辨率为3～4°时，得分为70-80；纬度分辨率为2～3°时，得分为80-90；纬度分辨率1～2°时，得分为90-100；纬度分辨率<1°时，得分为100。

7.根据权利要求6所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，在评价经度分辨率时，采取阶梯型赋分制评价每个天基探测设备的经度分辨率；其中，经度分辨率的赋分情况为：当天基探测设备的经度分辨率>10°时，得分为60；经度分辨率为8～10°时，得分为60-70；经度分辨率为6～8°时，得分为70-80；经度分辨率为4～6°时，得分为80-90；经度分辨率2～4°时，得分为90-100；经度分辨率<2°时，得分为100。

8.根据权利要求7所述的一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，其特征在于，在评价产品精度时，将现有最优天基探测设备的精度定为100分，并采取成本型标准化处理方式评价每个天基探测设备的产品精度。

9.一种基于层次分析法的天基探测效能计算系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种基于层次分析法的天基探测效能计算方法，包括：获取天基探测效能在各个探索方向的评价指标；根据各个待评估的天基探测设备的性能及其评价指标完成每个天基探测设备的评分；根据每个天基探测设备的评分基于层次分析法构造两两比较的判断矩阵；利用判断矩阵评判是否通过一致性验证，当通过一致性验证时，利用权重合成方法对每个天基探测设备的评分进行计算得到每个天基探测设备的效能评估结果。本发明通过层次分析法完成临近空间环境天基探测效能评估指标体系框架的构建，可以将复杂的评效能计算问题分解为多个层次，使得问题的分析和评价更加清晰有序，减少了主观影响，使天基探测效能计算结果更加客观可信。

技术研发人员：刘祎,周晨,周育锋,范志强,杜智涛,孙敬哲
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15