基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910151993.5 (22)申请日 2019.02.28 (71)申请人 北京航空航天大学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 李妮张甜甜龚光红黄晓冬 (74)专利代理机构 北京永创新实专利事务所 11121 代理人 姜荣丽 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) (54)发明名称 一种基于数独分组的扩展平移拉丁超立方 试验设计方法 (57)摘要 本发明提出一种基于数独分组的扩展平移 拉丁超立方试验设计方法， 属于计算机。

2、仿真试验 设计领域。 本发明将因子平均分组， 根据每组因 子数生成扩展平移拉丁超立方设计； 因子数向上 取整后取平方数， 生成该平方数宫格的数独； 选 取数独前宫格数行/列， 删除多余因子编号， 按因 子分组数平均分组； 将每组因子按序输出采样结 果， 每行/列中各组结果串行组合并按因子编号 升序重排； 将选取的宫格数行/列对应的采样结 果并行排列， 生成最终的基于数独分组的扩展平 移拉丁超立方采样空间。 本发明解决了扩展平移 拉丁超立方设计用时较长， 生成样本点数过多， 效果不好的问题， 从而有效减少仿真试验时间， 使试验结果更具备代表性。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 109。

3、960858 A 2019.07.02 CN 109960858 A 1.一种基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法， 其特征在于： 具体包括以 下几个步骤： 步骤一、 针对某多个因子的扩展平移拉丁超立方试验设计， 将其因子平均分组； 步骤二、 生成单组扩展平移拉丁超立方试验设计； 具体步骤如下： 步骤201、 生成p /n个因子的扩展平移拉丁超立方试验设计； 步骤三、 根据因子数生成对应数独； 步骤四、 数独分组， 生成最终的拉丁超立方试验设计。 2.根据权利要求1所述的一种基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法， 其 特征在于： 步骤一的具体步骤如下， 步骤101、 将因子数p。

4、赋值给p ； 步骤102、 判断p 能否被6整除， 如果能， 将商赋值给n， 进入步骤二； 如果不能， 进入步骤 103； 步骤103、 判断p 能否被5整除， 如果能， 将商赋值给n， 进入步骤二； 如果不能， 进入步骤 104； 步骤104、 判断p 能否被4整除， 如果能， 将商赋值给n， 进入步骤二； 如果不能， 将p 加1， 进入步骤102。 3.根据权利要求1所述的一种基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法， 其 特征在于： 步骤三具体步骤如下， 步骤301、 p 向上取整到最近的整数m的平方数； 步骤302、 生成m2宫格数独。 4.根据权利要求1所述的一种基于数独分组的扩。

5、展平移拉丁超立方试验设计方法， 其 特征在于： 步骤四具体步骤如下， 步骤401、 选取数独第一行/列； 步骤402、 去除该行/列中大于p 的数字； 步骤403、 将该行/列中剩余数字按原来顺序平均分为n组， 数字与因子编号相对应， 则n 组数字对应n个因子组合； 步骤404、 根据步骤201中生成的超立方试验设计， 分别输出n组因子的采样结果， 如果 某组中某因子编号p， 则不输出该因子的采样结果； 步骤405、 将n组采样结果串行组合， 并按因子编号升序重新排列， 生成一次拉丁超立方 试验设计； 步骤406、 取后一行/列， 进入步骤402； 重复进行m次； 步骤407、 将m次拉丁超立。

6、方设计并行组合， 生成基于m2宫格数独的扩展平移拉丁超立方 实验样本空间。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109960858 A 2 一种基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法 技术领域 0001 本发明属于仿真试验设计领域， 涉及一种试验样本空间设计方法， 具体涉及一种 基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法。 背景技术 0002 在武器系统对抗条件下， 不同的武器系统装备数据和战术方法会影响最终的对抗 效果， 需要对这些影响因子选取不同的参数组合， 进行多次试验， 以得出最优的武器系统技 术指标和战术途径。 然而， 进行多次真实场景试验需要大量人力物力， 因此常通过大量仿真。

7、 样本的运行结果来获得对问题的全局理解。 虽然计算机硬件能力一直在快速增长， 但是多 数情况下将仿真场景中所有可能出现的情况全部执行一遍是不现实的。 经济与科学地获得 影响因子水平采样点， 根据样本空间安排试验是仿真试验设计的主要目的， 近年来， 采用拉 丁超立方设计方法进行样本空间设计来安排试验， 成为实验设计中较热门的研究领域。 0003 基本的拉丁超立方设计是指任意二维子空间的每行每列都只能有一个样本， 试验 次数等于水平数， 采用随机抽样， 其随机性取决于计算机的随机数产生器， 具有不稳定的表 现。 为了优化基本拉丁超立方的正交性与均匀性， 发展出通过相关系数表控制非正交性、 使 用遗。

8、传算法迭代优化等方法。 最优的拉丁超立方设计搜索复杂度为(n！ )m， 十分耗时， 扩展 平移拉丁超立方通过空间复制平移， 能够快速地生成近似最优的拉丁超立方设计。 由于扩 展平移拉丁超立方只有在6维及以下才有好的效果， 因此不适用于维度6的试验设计问题。 0004 数独矩阵是一种特殊的拉丁超立方， 其行数和列数均可表示为m2(m为大于等于2 的整数)， 每行/列中1,2,.,m2各只出现一次， 且分成m2个mm的子块时， 每个子块中填充 有数列集1,2,.,m2中的数字， 并保持行和列的均匀性。 0005 武器系统对抗模型需要综合考虑多个因子(因子数6)的影响， 扩展平移拉丁 超立方设计无法。

9、取得因子的某些水平， 因此试验结果不具备代表性， 需要一种能快速生成 近似最优拉丁超立方的设计方法， 为武器系统对抗仿真试验提供具有代表性的样本空间。 发明内容 0006 本发明是一种基于仿真试验的试验样本空间设计方法， 所述的试验样本空间设计 方法， 采用扩展平移拉丁超立方试验设计方法， 结合数独矩阵的分布均匀性， 在维度6的多因子扩展平移拉丁超立方设计方 法。 本发明所述方法首先计算得到因子分组情况； 根据每组因子个数生成扩展平移拉丁超 立方设计； 根据因子数生成数独， 数独中数字对应因子编号； 删除数独中多余因子编号， 取 若干行/列进行分组； 每组因子根据已生成的拉丁超立方设计输出采样。

10、结果， 每行/列的各 组因子的采样结果按编号升序串行排列， 各行/列的采样结果并行排列， 组合成最终的基于 数独分组的扩展平移拉丁超立方样本空间。 0007 本发明提供的基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法， 具体包括以下 几个步骤： 说明书 1/5 页 3 CN 109960858 A 3 0008 步骤一、 针对某多个因子的扩展平移拉丁超立方试验设计， 将其因子平均分组。 0009 具体步骤如下： 0010 步骤101、 将因子数p赋值给p 。 0011 步骤102、 判断p 能否被6整除， 如果能， 将商赋值给n， 进入步骤二； 如果不能， 进入 步骤103。 0012 步骤10。

11、3、 判断p 能否被5整除， 如果能， 将商赋值给n， 进入步骤二； 如果不能， 进入 步骤104。 0013 步骤104、 判断p 能否被4整除， 如果能， 将商赋值给n， 进入步骤二； 如果不能， 将p 加1， 进入步骤102。 0014 步骤二、 生成单组扩展平移拉丁超立方试验设计。 0015 具体步骤如下： 0016 步骤201、 生成p /n个因子的扩展平移拉丁超立方试验设计。 每个因子对应一个采 样结果。 0017 步骤三、 根据因子数生成对应数独。 0018 具体步骤如下： 0019 步骤301、 p 向上取整到最近的整数m的平方数； 0020 步骤302、 生成m2宫格数独。 。

12、0021 步骤四、 数独分组， 生成最终的拉丁超立方试验设计。 0022 具体步骤如下： 0023 步骤401、 选取数独第一行/列； 0024 步骤402、 去除该行/列中大于p 的数字； 0025 步骤403、 将该行/列中剩余数字按原来顺序平均分为n组， 数字与因子编号相对 应， 则n组数字对应n个因子组合； 0026 步骤404、 根据步骤201中生成的超立方试验设计， 分别输出n组因子的采样结果， 如果某组中某因子编号p， 则不输出该因子的采样结果； 0027 步骤405、 将n组采样结果串行组合， 并按因子编号升序重新排列， 生成一次拉丁超 立方试验设计； 0028 步骤406、 。

13、取后一行/列， 进入步骤402； 重复进行m次。 0029 步骤407、 将m次拉丁超立方设计并行组合， 生成基于m2宫格数独的扩展平移拉丁 超立方实验样本空间。 0030 本发明优点在于： 0031 (1)本发明一种基于数独分组的扩展平移拉丁超立方试验设计方法， 对于多因子 采样空间设计问题， 该方法相较于扩展平移拉丁超立方设计， 用时短， 生成样本点数少， 有 效减少仿真试验时间。 0032 (2)本发明实现将多因子采样问题划分为若干组因子数p， p为因字数， 则不输出该因子的采样结果； 如图2， 编号大 于13的因子不输出。 取下一行， 重复上述步骤共4次， 最终得到前4行对应的采样结果。

14、。 0063 步骤405、 将每行中n组采样结果串行排列组合， 并按影响因子编号升序重新排列， 如图3， 生成一次拉丁超立方试验设计； 0064 步骤406、 取后一行/列， 进入步骤402； 重复进行m次。 0065 步骤407、 将m次拉丁超立方设计并行组合， 生成基于m2宫格数独的扩展平移拉丁 超立方试验设计(TPLHD)。 0066 将4行对应的采样结果并行排列， 作为最终的基于16宫格数独分组对13因子5水 平的采样问题进行扩展平移拉丁超立方试验设计结果； 生成的采样空间中共包含116个样 本点， 其中前10个样本点如图4所示。 0067 基于以上步骤实现了对任意的影响因子数6的多因。

15、子采样问题， 计算得到因子分 组情况， 生成单组扩展平移拉丁超立方设计， 生成数独并基于数独分组输出最终的扩展平 移拉丁超立方样本空间。 0068 根据此样本空间设计进行单枚导弹突防能力试验， 可以有效减少试验样本个数， 进而节约计算机仿真试验时间； 与原始的扩展平移拉丁超立方样本空间相比， 此样本空间 中样本点覆盖更均匀， 使仿真试验结果更具备可信性。 说明书 5/5 页 7 CN 109960858 A 7 图1 说明书附图 1/3 页 8 CN 109960858 A 8 图2 图3 说明书附图 2/3 页 9 CN 109960858 A 9 图4 说明书附图 3/3 页 10 CN 109960858 A 10 。