基于贝叶斯理论的靶场试验综合设计方法研究

发布时间：2018-03-16 18:14

本文选题：贝叶斯理论　切入点：幂先验　出处：《哈尔滨工业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：靶场试验在国防科研和装备建设中有着极其重要的作用,它是验证装备的设计思想、考核技战术指标、辅助装备采办决策的基础。基于经典统计学的传统试验鉴定模式需要大样本量的现场试验数据,消耗非常高,已不能适应装备发展的要求。因此,综合应用仿真和现场试验的一体化试验与鉴定(Integrated Test and Evaluation,ITE)模式得到了广泛认可,已成为装备试验鉴定的发展趋势。在ITE模式下,如何综合考虑仿真和现场试验的不同作用,进行合理的试验设计、样本量确定和融合评估是亟待解决的三个基本问题。本文基于贝叶斯理论系统研究了ITE模式下装备靶场试验中的上述三个基本问题,主要研究内容与成果概括如下:首先,考虑靶场试验中大量仿真试验数据为现场试验提供先验信息的特点,针对仿真和现场试验数据可能存在的分布不一致性,提出应用幂先验对仿真试验数据进行折合加权。通过分析标准幂先验和规则化幂先验在后验推断中的优良性,说明其用于靶场试验设计与评估的可行性,为后续研究奠定基础。其次,针对靶场试验的试验点设计问题,提出一种基于贝叶斯正则化的试验设计方法,解决了因子效应分析中不适定问题的稳健求解。通过回归模型对靶场试验设计问题进行了描述。考虑正则化在求解不适定问题中的稳健性,提出了贝叶斯正则化因子效应分析方法。给出考虑因子效应信息的靶场试验设计信息矩阵,提出了贝叶斯正则化试验设计信息矩阵构造方法,给出了兼顾可能因子效应项的附加点设计方案用于现场试验设计。通过火炮射表试验的示例验证了基于贝叶斯正则化的靶场试验设计方法的有效性。再次,针对靶场试验的样本量确定问题,提出基于修正幂先验的贝叶斯样本量确定方法,解决应用标准幂先验时存在的可信度风险与评估精度之间的矛盾。通过分析验前样本量对兴趣参数先验方差的影响,定义了试验效应指标,并提出了基于试验效应等价的修正幂先验构造方法。在修正幂先验的框架下,根据贝叶斯样本量计算准则以及兴趣参数的预后验分布特性,给出了靶场试验样本量确定方法。应用导弹精度靶场试验样本量确定的示例验证了基于修正幂先验确定靶场试验样本量的有效性。然后,针对靶场试验的融合评估问题,给出基于规则化幂先验的靶场试验融合评估方法,改进了靶场试验评估时的多源历史数据融合结构。通过广义线性混合模型对靶场试验的融合评估问题进行了描述,考虑信息交互影响和加权约束,给出了多源信息规则化幂先验的构造方法。针对靶场试验样本量评估,提出了基于规则化幂先验的后验方差分析方法,并以试验点上的样本量评估说明其有效性。针对靶场试验设计评估,提出了基于规则化幂先验的因子效应分析方法,并以火炮精度试验示例验证了其有效性。最后,总结前面对靶场试验综合设计中三个基本问题的研究成果,将其用于某型空地导弹靶场试验的设计与评估。通过分析评估试验的综合设计,验证了本文提出方法的有效性。
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【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O212.8;E27

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