模型数据验证的一般方法概述
按照前述模型校验的定义,模型校验具有两方面的含义:一是检查概念模型是否充分、准确地描述了实际系统,二是考察模型输出是否充分接近实际系统的行为过程。
上述第一点实际上是考察演绎过程中的可信性,可以通过以下两个途径进行分析:
- 通过对系统前提条件(各种假设条件)是否真实的研究,来验证模型本身是否可信;
- 通过对推理过程是否符合思维规律、规则,即推理的形式是否正确的研究来检验模型的可信性。
模型验证含义中的第二点是考察在归纳中的可信性,往往主要是通过考察在相同输入条件下,仿真模型输出结果与实际系统输出结果是否一致,以及一致性的程度如何来做出判断,从而发展了以下一些主观或客观、定性或定量判断方法:
专家经验评估法
请有经验的领域专家、行业工程师和项目主管对模型输出和实际系统输出进行比较判断,如果他们认为两类输出相差无几或者根本就区分不开,那么就认为模型精度可以接受。
动态关联分析法
根据先验知识,提出某一关联性能指标,利用该性能指标对模型输出与实际系统输出进行定性分析、比较,据此给出二者一致性的定性结论。
系统分解法(子系统分析法)
把复杂的大系统分解成若干个小子系统,对每个子模型进行分析、验证,然后根据子系统组成大系统的方式(串联、并联等)考察整个系统模型的有效性。
灵敏度分析法
通过考察模型中一组灵敏度系数变化给模型输出造成的影响情况来分析判断模型的有效性。
参数估计法
对于某些性能指标参数(如武器系统的杀伤概率、命中精度等),考察其仿真输出可信域是否与相应的参考(期望)输出可信域重合,或者落入期望的可信域内。
假设检验法
利用假设检验理论来判断仿真结果和参考结果是否在统计意义下一致以及一致性的程度如何。有不少软件工程研制部门均采用此方法对仿真模型进行验证和对仿真精度进行评估。
时间序列与频谱分析
把仿真模型输出与相应的参考输出(比如实际的飞行试验获取的样本序列)看作时间序列,对它们进行预处理后用时间序列理论和频谱分析方法考察二者在频域内的统计一致性。
综合方法
上述方法两种或两种以上的综合使用,以便从多个侧面考察仿真模型的有效性。
需要强调的是:
模型验证方法远不止以上几种,还有其它一些方法。如基于Kalman滤波理论的模型检验与校正方法,决策理论在系统概念模型有效性确认中的应用,模糊数学在模型验证中的应用等。