不确定环境下基于证据理论的多属性信息融合路径寻优研究

Information fusion, multi-criteria decision making, and route optimization are the hot issues concerned by many researchers. In this project, we regard the route selection problem as a multi-criteria decision making problem. Based on the Dempster-Shafer theory (DST) and amoeba algorithm, we will construct a widely used optimization model with high adaptability and conduct the following research contents. During the process of constructing the model, first of all, establish an index to reflect how the attributes influence the decision alternatives; then determine the form of the values of the attributes. In what follows, based on basic probability assignments (BPA), we construct an effective decision making model under incomplete information. In the second part, we make full use of the adaptability of the amoeba algorithm to build an adaptive decision making model in the dynamic environment and use the evidence theory to fuse the information associated with the network. This project will diversity the multi-criteria decision making approaches and improve the framework of evidence theory, which has a great significance in both theory and practice.

信息融合、多属性决策和路径寻优都是当前科学领域研究的热点问题。本项目将路径寻优问题看作多属性决策问题求解，基于证据理论和变形虫算法构建适用范围广、具有自适应性的优化模型，项目完成以下研究内容。在模型建立部分：通过建立评价属性对决策影响程度的指标和阈值，以选取重要属性；确定属性值的合理度量形式，基于基本概率指派函数建立一种有效的不完备信息条件下的决策模型。在证据融合部分：通过证据理论对相关属性信息融合，基于变形虫仿生算法自适应的特点，建立动态环境下的自适应的优化模型。本项目研究将进一步丰富多属性决策理论方法，完善证据理论的框架，在理论和工程实践上具有重要的意义。

信息融合是协同利用多源信息以获得对研究目标更本质、更客观的信息处理技术，而不确定环境下的路径寻优研究可以看做多属性信息融合决策问题。Dempster Shafer证据理论是处理不确定性信息的经典理论，而D数理论作为Dempster Shafer证据理论的推广，突破了Dempster Shafer证据理论辨识框架元素必须互斥以及基本概率指派值之和必须等于1的限制，在处理不完备信息条件下的信息融合研究中得到广泛应用。但是，D数理论仍然存在融合规则不满足交换律、冗余信息处理不合理等缺陷。本项目以Dempster Shafer证据理论和D数理论信息融合为基础，以“不完备信息条件下的多属性决策模型”和“路网模型的最优化问题”为主线，系统的建立了不完备信息融合理论和不确定环境下的路径寻优模型。理论研究方面，建立了基于D数自身数据特征的融合规则以及冗余信息处理方法；确定了路径属性模糊表示理论的有效转换方法并基于蚁群算法、变形虫算法建立路径寻优模型；基于蒙特卡洛思想和变形虫算法建立了不确定环境下的动态路径寻优算法模型；除此之外，进一步的探索了更加一般的网络模型，对网络模型的自相似特性进行了理论研究，构建了加权网络的自相似研究理论，研究了网络模型的功能自相似、信息自相似性质。应用研究方面，充分利用D数理论在信息不完备条件对于不确定信息表示和建模的优势，将完善的D数理论应用到不确定环境下的投资组合、产品评估、供应商选择、环境评估等领域，拓展了多源信息融合的技术应用研究；研究了航空交通网络、电力传输网络等实际网络的自相似特性、城市交通网络的节点重要度识别等，丰富了网络模型的应用研究。综上所述，本项目的研究，一方面完善和发展了信息不完备条件下的多源信息融合理论与方法，另一方面丰富了路径寻优应用研究，拓广了信息融合技术的应用领域，对信息融合理论研究和应用有重要意义。