港口引航作为船舶交通运输的一部分，其安全评价至关重要。港口引航安全评价系统主要包含“人-机-环境-管理”四大方面。从目前研究成果来看，针对港口引航安全系统的评价大部分采用定量或半定量的方法。在实际过程中，港口引航安全评价过程中会遇到评价因素的随机性、模糊性以及事故的历史统计数据缺乏等不确定问题，目前在处理此类不确定问题上存在不足。证据理论是研究不确定性问题的一种重要工具，经过无数研究者的改进和发展，已成为表达和处理不确定信息的有效方法，目前它在数据融合等领域获得了广泛运用，主要用来解决专家评判、智能决策、人才评价和风险评价等问题。因此，将证据理论应用于港口引航安全评价中显得非常重要。
　　港口引航安全系统是一个时间连续、空间广阔、组成元素众多、关系复杂、安全概率要求非常高的一个动态系统。本文采用“人-机-环境-管理”的系统综合评价方法。整个港口引航安全系统的安全状况由4个子系统的安全状况综合得到，而每个子系统的安全状况由各子系统的安全状况综合得到，如图1所示。这个综合过程采用证据理论的证据结合准则来实现，对于每个底层因素的安全性一般由专家根据经验和知识给出，这里将安全等级分为“好”、“较好”、“一般”、“较差”、“差”。用证据理论分析评价整个港口引航系统安全性如图2所示。
　　 港口引航安全评价系统证据融合算法
　　在证据理论中，通常将一个样本空间称作一个“识别框架”，记作θ，一个基本命题记作Hq（=1,2, …,z），Hq?哿θ，Hq（q = 1,2, …,z）之间是相互独立的。并引入基本可信度分配、信度函数、焦元等定义，在此基础上给出证据合成规则，据此对系统进行评价。
　　基于基本可信度分配、信度函数、焦元等定义，给出Dempster证据合成规则。设有两个证据是完全独立的，它们在识别框架θ上的集函数表示分别为和。由下式定义的函数
　　
　　
　　对于多个信度的合成（融合），令m1-m2表示n个信息的信度分配，如果它们是由独立的信息推得的。则融合后的信度函数表示为：
　　
　　设m1,m2,…，mn所对应证据集为：F1,F2,…,Fn，证据集i和j之间的冲突大小为kij，则：
　　
　　定义ε为证据可信度 ，其中 ，i,j?燮n，n为证据源的个数。k是n个证据集中每对证据集总和的平均，反映证据两两之间的冲突程度。?着是k的减函数，反映了证据的可信度。
　　合成公式如下：
　　m(?准)=0
　　m(A)=p(A)+k*?着*q(A),A≠?准,X
　　m(X)=p(X)+k*q(X)+k(1-?着)
　　其中：
　　
　　上式又可写成如下形式：
　　
　　其中1-k和k是加权系数。当k较小时，即证据冲突较小，式中第一项起主要作用，合成结果近似于D-S合成结果。当k=0时，新的合成公式等同于D-S的合成公式；当k→1时，即证据高度冲突时，合成结果将主要由式中的?着*q(A)决定。?着为证据可信度，q(A)为证据对的平均支持度。
　　在评价过程中，首先由专家和决策者给出评语集的模型评价值和底层各因素的对评语集的准信度表示，然后由Dempster证据合成法则逐层合成，得到整个系统的安全状况的量化值。具体为：
　　步骤1：确定各层指标因素的权重及底层因素层关于Hq的准信度 ，一般是由决策者和专家根据自己的经验和偏好得出。
　　步骤2：确定各层指标因素的基本概率赋值（集函数值）。对各指标因素集称权重最大的指标为关键指标，其他为非关键指标。若决策者和专家对底层元素 关于Hq的确信度为 ，那么对于关键指标 的基本概率赋值如下
　　
　　
　　其中 表示完全不确知的基本概率赋值； 表示决策者和专家对于关键指标 的偏好系数，一般取值为0.9 ≤?琢jk≤1。若?琢jk是非关键指标，其基本概率赋值构造如下
　　
　　
　　其中：Wjn为关键指标的权重； 称为因素 在中的权重规范化值。
　　步骤3：综合各子系统中各层指标的基本概率赋值，利用证据合成公式进行计算分别求得综合子系统可信度mi(i=1,2,3,4)。
　　步骤4：同理可由步骤3的公式综合子系统因素Ei，(i=1,2,3,4)的集函数，得到整个系统的集函数。
　　步骤5：最后可由公式 得出全系统的安全状态量化值，该值为模型的输出。
　　 龙口港引航安全评价算例
　　由于影响龙口港引航安全的因素很多，从每个子系统因素中各自选取几个子因素指标为例，说明如何使用证据理论来解决评价问题。这里选取的模糊评语集H={差(H1),较差(H2),一般(H3),较好(H4),好(H5)}，其模糊价值为p(H)={p(H1),p(H2),p(H3), p(H4),p(H5)}={0.2,0.4, 0.6,0.8,1}。给出影响龙口港引航安全的因素集，E={E1,E2,E3,E4}={人为因素，设备因素，环境因素，管理因素}，E1={e11, e12,e13}={心理素质，技术熟练程度，生理状况}，E2={e21,e22}={运行状况，保养状况}，E3={e31,e32，e33,e34,e35}={航道条件，水文条件，气象条件，人工设施，通航秩序}，E4={e41,e42,e43,e44}={规章制度建设，培训管理，安全文化教育，海事现场管理}。参考文献[5,6]这里取各因素的权重为：子系统因素权重（w1,w2,w3,w4）={0.4,0.1,0.15,0.35}，人为因素各子因素权重（w11,w12,w13）={0.3,0.4，0.3}，设备因素各子因素权重（w21,w22）={0.6,0.4},环境因素各子因素权重（w31,w32,w33,w34,w35）={0.2,0.2,0.3,0.1,0.2},管理因素各子因素权重（w41,w42,w43,w44）={0.3,0.2,0.2,0.3}。算法中的偏好系数α取0.9，由算法中的步骤2可得子系统因素权重规范化值为λ=（0.9,0.225,0.3375,0.7875），人为因素权重规范化值为λ1=（0.675,0.9,0.675），设备因素权重规范化值为λ2=（0.9,0.6），环境因素权重规范化值为λ3=（0.6,0.6,0.9,0.3,0.6），管理因素权重规范化值为λ4=(0.9,0.6,0.9,0.6)。下面给出底层各子因素的确信度，如表1所示。
　　由给出的算法，可求得各子系统因素的可信度分配表，如人为因素可信度分配表、设备因素可信度分配表、环境因素可信度分配表、管理因素可信度分配表，由得到的各个子系统的综合可信度，用算法步骤4得到整个系统可信度分配，如表2所示。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）