编队干扰方案协同决策研究

为了解决在舰艇编队反导作战过程中考虑协同时的编队干扰作战方案动态优选问题,提出了基于协同的编队干扰方案决策方法.以协同理论为依据,定义了干扰方案之间的协同度,给出了协同度的求解方法,并与动态规划原理有机结合,找到了一种基于协同的多阶段多方案优化策略.将该方法应用于解决编队干扰方案协同决策的优化中,在给定的战术想定条件下,使用该方法得出了协同情况下的全程干扰效能指数,结论明确合理.     

基于多阶段多指标的编队干扰方案协同决策研究

在现有装备的基础上,为合理地选择各个阶段的干扰方案以达到最佳效果,将编队干扰方案决策问题看作一个多阶段多指标系统,依据系统协同原理,定义了协同度概念,将模糊优选理论与动态规划原理相结合,提出一种能够有效求解多阶段多指标问题协同决策的方法。将该方法运用于编队干扰方案决策中,建立了全程决策数学模型。在给定的战术想定情况下,对求解过程进行了分析,为能够实时准确地得到各种作战态势下的最优决策,编程设计了基于GUI的干扰方案决策系统操作界面,通过仿真分析了不同指标权值下协同度对决策结果的影响。     

对多波次目标直接分配到弹的反导火力规划方法

火力规划是反导力量作战运用的重中之重,对多波次目标的反导火力安排与分配是一个复杂的不确定多约束优化问题。在对反导火力规划问题分析的基础上,给出了弹 目分配时机、模型思路和假设。分拦截任务分配和弹-目分配两步建立了反导火力规划模型,拦截任务分配中,通过时间段分解将同时需要求解的多个问题转换为多个子时间段的一个问题;弹-目分配中,基于航路捷径、目标落点的不同,拦截弹拦截有利度计算是关键环节。模型突破以往研究目标不考虑时间约束的局限,建立起弹-目-时间对应分配关系,提供一种新的、动态的反导火力规划方法,仿真实例体现了模型较好的工程应用前景。     

反导预警作战资源调度方法

针对反导预警作战中多部预警资源协同探测多批弹道导弹目标的问题,根据反导预警作战资源调度的特点,提出了反导预警作战任务分解策略,并以调度效益、交接次数和资源负载均衡度为目标建立了多目标优化模型。通过重新设计粒子编码方式以及对重新定义粒子群优化算法中的位置更新公式,使其适用于求解离散变量优化问题。针对粒子群优化算法容易过早收敛的缺点,在进行局部搜索时使用变邻域搜索算法,从而增强算法的寻优能力。通过仿真实验验证,将两种算法相结合能够快速有效地解决反导预警作战资源调度问题。     

基于航班机型分配的机队规划启发式算法

为了解决传统机队规划方法无法准确反映航空公司运营环境的问题,从航班机型分配的角度为航空公司设计机队规划算法,其基本思想是:给定候选机型以及航空公司生产运营环境(航线网络、航班计划、航班订座需求和平均票价水平),利用航班机型分配寻找最优的机队配置方案.将航班机型分配描述为时序网络图中的网络流问题,以“航班节-航班机型分配”成本最小为目标函数,机队中有且仅有一种竞争机型,被选用机型最低飞机数为约束条件设计模拟退火算法.仿真结果表明:对规模为13个航班节,7种候选机型的问题,算法平均运算时间为5.42秒,结果稳定且高效可行.     

基于多相位分段调制的间歇采样转发干扰

针对间歇采样转发干扰范围有限以及干扰具有规律性的问题,提出一种基于多相位分段调制(multiple phases sectionalized modulation,MPSM)的间歇采样转发干扰方法。该方法首先对信号间歇采样,然后对每段信号调制不同的相位,之后放大转发出去。通过控制间歇采样参数和调制相位情况,能够产生多个位置和范围可控的压制式干扰区域,有效扩展了间歇采样转发干扰范围,并且削弱了干扰的规律性。在此基础上,针对MPSM干扰中干扰效果与调制相位关系难以推导的问题,提出一种基于遗传算法的优化方法,解决了无法得到最优干扰效果的问题。理论分析和仿真实验证明了干扰方法的可行性和有效性。     

基于GA的小卫星星务规划的全局优化算法

小卫星任务规划是为确定飞行任务目标并根据飞行任务目标控制它运行的指令序列，小卫星的任务规划可以归结为资源受限的规划和调度问题，对于此类问题，目前有许多解决方案，但对于解决大规模问题仍然十分困难，并且在大多数情况下只能得到局部最优解。本文用基于GA的优化算法解决小卫星星务规划的优化问题，不仅可以得到全局最优解，而且在满足卫星上快速性和准确性方面显示出非常大的优势。     

远距离支援最优干扰空域规划

针对支援突防作战中远距离支援干扰机最优空域的规划问题,确定了干扰机的配置范围、雷达探测范围,提出了航线安全间隔和有效干扰航段的概念,以有效干扰航段、干扰机数量和干扰机离雷达中心的距离三个参数构建评价函数，建立了远距离支援有源干扰空域规划的模型。该模型具有多约束、非线性的特点，因此采取灰狼优化算法对其求解，为降低在模型求解时算法陷入局部最优的概率，引入非线性调节参数和记忆功能对灰狼优化算法进行改进，继而规划出相应的空域。采用仿真的方式验证模型的合理性和求解算法的有效性，得到了不同决策偏好下的空域。     

K/N(G)冗余结构下随舰备件配置方案

针对舰船编队在航无补给的情况,对经典可修复备件多级管理(multi-echelon technology for recoverable item control,METRIC)模型进行了扩展,建立了舰船出航期间设备冗余和外场更换件冗余系统任务成功概率评估模型及备件优化模型。针对任务期间舰船设备和外场更换件最小工作数量随时间变化、编队任务成功概率难求的问题,采用超几何分布和二项分布结合的方法求取装备的瞬时可用度,进而求得舰船编队的任务成功概率。以任务成功概率为优化目标,备件总费用为约束条件,基于边际算法计算了备件方案。通过实例分析了在航编队任务成功概率随时间的变化曲线,曲线变化趋势与实际情况相符。     

机群保障资源配置建模与优化研究

本文系统分析了机群保障的基本流程,厘清了保障过程中的各类约束条件,明确了机群保障资源配置的优化目标,构造了机群保障资源配置的数学优化模型.针对机群保障资源配置问题的大规模性与NP-hard性,采取滚动调度思想,将大规模优化问题分解为子问题,进而提高了求解的效率.最后以4架飞机6批次连续出动作为典型任务模式,基于优化平台验证了模型和算法的有效性和高效性.本研究为机群保障资源配置优化问题提供了一种有效的解决思路.     

武器-目标分配问题的粒子群优化算法

建立了武器-目标分配问题的优化模型,分析了各种解决此模型的方法的优缺点。经典的粒子群是一个有效的寻找连续函数极值的方法,结合遗传算法的思想提出粒子群算法来解决武器-目标分配问题。经过比较测试,4种粒子群算法的效果都比较好,特别交叉策略A和变异策略B的混合粒子群算法是最好的且简单有效的算法。     

编队箔条弹与舰空导弹武器火力兼容模型

编队箔条弹干扰与舰空导弹协同防空作战中的火力兼容控制属于编队软硬武器火力兼容控制的一种基本情况。通过建立编队坐标系中箔条云假目标位置变化动态模型和舰空导弹起控点参数模型,从箔条云对雷达电磁波散射的角度出发,提出了基于箔条云对电磁波衰减特性的箔条弹与舰空导弹火力兼容判别模型,通过协同控制编队中舰空导弹的发射时间,避免了箔条弹对导弹的干扰,解决了二者之间的火力冲突。研究成果有助于提高编队防空作战能力,并为编队其它软硬武器火力兼容研究提供借鉴。

Abstract：

The firepower compatibility of fleet chaff jamming and ship-to-air missile cooperative air defense is one of the basic forms of fleet hard and soft weapon firepower compatibility.The model of chaff cloud decoy target moving and the guidance starting point position model of ship-to-air missile were established.Based on the characteristic of electromagnetic scattering from chaff cloud and the attenuation of chaff cloud to electromagnetic waves,the firepower compatibility model of fleet chaff jamming and ship-to-air missile was given.By controlling the time of missile launched,the jamming from chaff clouds could be avoided,and the conflicts between chaff jamming shell and missile were solved.The model can be used for reference researches in this area.     

基于层次遗传算法的非线性双层规划问题求解策略

双层规划是解决层次决策问题的运筹学工具。当前基于传统的优化思想已经提出了很多算法解决搜索空间已知的双层规划问题。但在双层规划领域仍然存在许多问题无法利用现有算法求解。本文基于进化博弈和多目标优化非支配排序的思想,设计了层次遗传算法并利用其求解非线性双层规划问题。最后通过测试函数验证算法的有效性。     

舰载无人机雷达对抗的建模研究

为提高舰艇编队航行的成功率,需要携带有雷达干扰载荷的干扰机进行电子支援。应用无人机进行雷达干扰可以构成有人干扰机的重要补充,提高干扰效果。基于空间能量建立多部无人干扰机的干扰方程,根据模型采用MFC程序框架和OPENGL工具,对多部无人机的雷达干扰压制区域进行了三维仿真计算和绘制。仿真结果与理论分析一致。     

多种转发干扰下的脉内脉间波形综合优化设计

复杂电磁场景中多种转发干扰并存, 严重影响了雷达的探测效果, 而传统的波形设计方法多针对一种特定的干扰样式进行分析, 面对多种干扰时对抗效果有限。针对此问题, 对脉内线性调频相位编码脉间频率捷变波形进行了综合优化设计。首先, 在分析脉内脉间多种转发式干扰样式的基础上, 兼顾转发干扰与波形本身特性进行代价函数设计。之后, 利用遗传模拟退火算法优化波形参数, 具有良好的抗干扰效果。最终, 数值仿真实验验证了所设计波形的有效性。     

多机协同电子战规划压制干扰布阵研究

针对电子战任务规划中的多机协同压制敌防空雷达网的干扰布阵问题,提出了航线规划安全区概念,基于数学形态学方法对安全区最小宽度进行求解,以安全区最小宽度和各部干扰机距敌方雷达网中心距离之和作为目标函数,构建了干扰布阵的多目标优化模型,采用多目标粒子群优化算法对模型进行求解,通过仿真实验对求解出的Pareto最优解集进行分析,得出了各部干扰机压制敌雷达网的最优干扰布阵方式,验证了所建多目标优化模型的正确性,同时也表明多目标粒子群优化算法在求解多机协同电子战干扰布阵问题是可行的、有效的     

基于UPDM的防空反导系统时效性分析

现代战争中,时效性是评价防空反导系统战略预警、指挥决策等性能的重要指标。提出了一种基于仿真的防空反导系统时效性分析方法,从体系结构的角度评估防空反导系统的时延对反导成功率的影响。为此,首先提出防空反导系统时效性分析方法与过程,然后采用UPDM(unified platform of defense model)工具对防空反导流程进行体系结构相关产品的设计,最后利用所提方法对防空反导体系结构进行仿真,分析时延因素对防空反导成功率的影响,为时延分配、作战流程优化提供思路。     

干扰规则库未知条件下的干扰决策

针对模板匹配(template matching, TM)应用于未知干扰规则库时干扰决策正确率低问题,提出基于迁移成分分析-支持向量机(transfer component analysis support vector machine, TCA SVM)的干扰决策方法。对空-空场景机载多功能火控雷达,提取雷达信号特征,构建雷达干扰规则库及未知威胁数据集,通过迁移成分分析把两个样本集的特征映射到同一低维隐藏空间,提取样本隐藏空间特征,经过支持向量机训练,实现对未知威胁数据集的干扰决策。实验结果表明:所提方法有效提高了干扰决策正确率,TCA-SVM出色的学习及泛化能力,较好地解决了干扰规则库未知条件下干扰决策问题。     

基于指标函数的舰载机机队回收调度优化研究

由于复飞逃逸、飞行故障等因素随机发生, 传统静态调度方法难以有效解决动态随机调度问题。对此，提出一种基于飞机优先序指标函数的蒙特卡罗模拟-差分进化搜索的实时调度算法。在离线模拟回收环境下，由算法完成基于随机模型的指标函数系数优化，后由该指标函数实现对机队优先序的实时评估排序，进而完成回收在线动态调度。仿真结果表明所提算法能有效解决回收调度问题。在相同机队初始输入下, 目标值呈现较好统计特性, 其期望值能够快速收敛到一定范围, 且无复飞情况下着舰时间窗目标呈显著正态性; 不同回收机队输入对指标系数最优值的散布较小, 表明指标函数评估优先序具有较好的通用性和有效性; 模拟回收调度发现, 着舰成功率的提高将显著降低机队复飞次数, 提高回收效率。     

基于BP神经网络的整株秸秆还田机功耗优化

为解决利用回归分析法优化水稻整株秸秆还田机功耗时存在的拟合误差精度差和准确性低等缺陷,提出一种高精度和高准确性的基于BP神经网络的优化方法.本文以1ZT-210型水稻整株秸秆还田机为研究对象,选取机具前进速度,刀辊转速,刀具安装角为试验因素,还田机功耗为影响指标,以二次正交旋转组合试验数据为训练样本,获得功耗与影响因素的BP神经网络模型;并季利用提出的方法对其进行优化,获得功耗影响因素的最佳参数组合为:机具前进速度1.39 km/h,刀辊转速210 rpm,刀具安装角55°,该参数组合下还田机的最小功耗为9.21 kW.试验条件下还田机最小功耗优于回归分析法所得最小功耗10.56 kW,以BP神经网络优化结果进行验证试验,试验测得功耗值9.42 kW,与BP神经网络优化结果绝对误差为0.21 kW,相对误差为2.28%.试验结果表明:该优化方法实用性强,拟合精度高,优化结果准确稳定,为解决农业工程领域中类似优化问题提供了一种新方法.