兵力组织指挥控制结构适应性调整方法

兵力组织指挥控制(command and control, C2)结构适应性调整问题是指挥自动化领域研究的热点。首先介绍了兵力组织的组成要素,给出了兵力组织C2结构的形式化描述方法,定义了兵力组织C2结构的性能测度指标。然后分析了不同情形下兵力组织指控控制结构适应性调整问题,建立了相应的数学优化模型。最后基于m-best策略提出了一种贪心求解算法,并通过实验证明了该算法的有效性和优越性。     

进攻战斗电子对抗兵力需求的三层规划模型

为解决电子对抗兵力需求的作战预测问题, 估测合同战斗中不同作战阶段的兵力数量需求, 提升指挥作战效率与效果, 提出一种基于三层规划的电子对抗兵力需求模型。首先, 在详细分析陆上战术进攻战斗中电子对抗作战方式的基础上, 提出电子对抗规范交战模式。其次, 根据作战方式和作战阶段划分，建立电子对抗兵力需求的三层规划模型。然后，在使用模糊隶属度量化模型变量的基础上引入满意度函数算子, 通过遗传算法求解出各层最优满意度, 进而得到最优兵力需求。最后，通过算例仿真, 得到3个不同作战阶段电子对抗的最优兵力需求, 并通过与3种多层规划求解算法的对比, 表明了所提算法的适用性和结果收敛的高效性。     

分布式任务计划动态调整模型及算法

战时任务计划的动态调整是当前作战指挥领域研究的热点问题。首先描述了分布式兵力组织的组成要素,对规划问题进行了建模,并且提出了平台定价模型。然后设计了一个分布式的协作框架,用来实现任务计划的动态调整,该框架由两个模块构成,第一部分是内部模块,该模块包括一个N-best算法和一个反馈策略,完成决策实体内部的二次分配;第二部分是外部模块,当任务精度低于期望值时调用此模块,实现决策实体间的协作。最后通过仿真实验证明了该模型的有效性,并讨论了模型在不同情况下的适用性。     

基于改进层次聚类法的指挥控制资源部署

以网络化作战战场资源部署为研究背景,对战术指挥控制资源部署问题进行了描述。以决策实体工作负载的均方根最小为目标函数,建立了指挥控制资源部署问题的数学模型,提出了基于改进层次聚类法的指挥控制资源部署算法。该算法以作战任务-平台资源的分配结果为输入信息,对可部署决策实体数目范围设定、决策实体合并项选择和决策实体能力约束判定进行了改进,着重分析了每一层聚类的N-best备选策略和决策实体合并项选择方法。通过一个作战想定,分别从目标函数值、搜索空间大小两个方面对本算法和其他算法进行了比较。     

兵力编成裁剪算法研究：决策结点裁剪

由于决策实体控制战场作战平台资源实体,通过平台资源实体执行作战任务,作战平台资源实体在任务上的聚集导致决策实体间需要复杂的交互协作与交流,兵力编成需要为任务的执行创造良好的交互结构.基于任务执行的兵力编成包括两方面的内容:一是指控决策结点间的协作关系;二是指控决策结点间的指挥关系.本文通过决策实体对平台控制的矢量以及矢量距离的定义,提出了指控决策结点间协作关系优化设计的聚类算法,在聚类过程中通过设置不同的决策实体数量、决策实体能力以及内部协作与外部协作权值,分析比较了不同设置情况下所产生的兵力编成的协作关系与决策者的协作负载.     

计算机生成兵力的目标选择研究

根据CGF目标选择的模糊性特点,介绍了一个基于模糊集理论的目标威胁分析算法和基于效用理论的目标选择算法。基于模糊集理论的威胁分析能准确反映和描述实际战场环境下信息的模糊特性,算法通过隶属度函数计算得出不同威胁因素的隶属度值,然后通过层次分析法综合各威胁因素隶属度值获得每个目标的威胁程度。基于效用理论的目标选择算法通过效用函数综合考虑了目标的威胁程度和与之交战的期望效益两方面因素,能很好地模拟实际作战兵力的目标选择过程。     

地空导弹火力单元最佳兵力机动线路的选择

地空导弹火力单元兵力机动线路的选择是一个多因素评价问题。给出了影响地空导弹营火力单元兵力机动线路选择的因素 ,主要包括兵力机动线路的长度、线路的路况、隐蔽性、地空导弹武器系统的机动性和防护能力。其中路况因素由线路的路面、天气状况及交通情况决定。以这些因素为指标 ,采用二级模糊评判原理对兵力机动线路进行综合评判 ,给出兵力机动线路的等效线路长度 ,利用动态规划算法求解兵力机动的最佳线路 ,最后给出算法的一个实例     

基于模糊描述逻辑的C4ISR系统上下文环境分析方法

为了实现指挥信息系统自适应的决策支持,将上下文感知技术融入指挥信息系统的分析与设计,首先提出了C4ISR系统上下文元本体,借此定义指挥信息系统上下文环境的基本语义框架。在此基础上,结合元本体以及面向目标的需求分析方法思想,提出了C4ISR系统上下文环境信息获取和建模表示方法。此外,将模糊本体推理技术引入指挥信息系统上下文环境推理分析环节,通过设计上下文环境模型到本体的形式化规约算法,有效地将指挥信息系统的上下文环境信息形式化,并通过本体推理技术,实现了对系统上下文环境的推理分析。     

地空导弹与空中目标遭遇点预测模型和算法

导弹与目标的遭遇点坐标是地空导弹指挥控制系统进行射击指挥决策的关键依据之一,必须建立精准快速的预测模型或算法.‘针对非机动空气动力目标,研究了遭遇点预测的解析模型和迭代算法.解析模型中,将导弹引导过程近似为平行接近法,导弹匀速飞向瞬时遭遇点;迭代算法中,根据导弹常用的视线法和比例导引法解算导弹的运动学弹道,来预测瞬时遭遇点坐标.仿真分析表明,解析模型和迭代算法设计合理有效,前者简捷快速,适用于作战单元指挥控制系统;后者较为精准,实时性好,适用于火力单元指挥控制系统.两种方法都具有较强的工程应用价值,为指挥控制系统研制提供实用的模型技术支持.     

完成时间限制下的任务-平台关系设计模型及算法

针对指挥控制组织结构设计中任务-平台关系的设计问题,提出了一种使命完成时间限制条件下的问题的设计模型及其求解算法。分析了使命完成时间限制条件下任务-平台关系设计(task platform relation design under mission completion time constraint, TPRDTC)问题的约束条件,建立了以使命执行质量的值最大为目标的问题数学模型。设计了用于求解该模型的循环多动态列表规划(multi-dimensional dynamic list scheduling, MDLS)算法,给出了该算法的详细步骤和流程。最后通过一个联合作战的战役案例,分析并验证了循环MDLS算法对求解TPRDTC问题的有效性和适用性。     

不确定性下USV可变自主控制结构及算法

针对水面无人艇（unmanned surface vehicle,USV)在具有不确定性的实际任务形势下实现可变自主的问题,提出一种包含可变自主控制结构和自主等级决策算法的解决方案。可变自主控制结构中考虑了自主等级的划分、自主等级的评价和管理,并设计了基于多属性决策方法的自主等级决策算法。最后在USV导航任务为背景的仿真实验中,证明了可变自主系统控制结构和自主等级决策算法是合理的和有效的,同时显示了可变自主系统研究的实际意义及其对于系统规划性能的提高作用。     

使用多种防空武器时目标分配的数学模型

就防空作战中使用多种防空武器时的目标分配问题建立了数学模型 ,并给出了具体算法 ,为防空指挥控制系统中的目标分配提供了新的理论方法。     

面向应用领域的知识系统建模及实现

针对知识系统建模过程中不同类型知识的组织、表示、控制和实现等问题,将用户需求作为重要的切入点,通过对用户的需求分析和分解将知识系统数据结构划分为领域概念知识(概念本体)、领域系统知识(方法本体)、需求分解知识(需求本体)、知识系统控制知识和解释知识5大部分,建立了各部分的数据结构,明确了相互之间的关系。提出了基于层次案例规划(hierarchicalcase basedplanning,HCBP)的需求本体建立检索及面向目标的黑板控制结构和改进算法。实例测试表明,该方法不仅有利于不同类型知识块的重用,而且提高了系统的执行效率,大大缩短了知识系统的开发周期。     

基于知识约束的决策实体配置问题建模与求解

针对指挥控制组织设计中决策实体的配置问题,提出了在知识约束条件下该问题的数学模型及其求解方法。分析了该问题的约束条件,包括该问题的知识约束、隶属约束、能力属性约束等,建立了以最小化决策实体工作负载均方根为目标的优化模型,提出了基于遗传算法的模型求解算法,设计了针对问题模型的染色体编码方式、适应度函数以及遗传算子。最后结合联合作战仿真算例中一个任务与平台关系的设计方案,验证了所提方法的可行性和稳定性。     

区域防空部署优化系统建模

为了全面、合理地度量区域防空作战部署的优劣,解决兵力一定情况下的优化部署问题,首先提出了掩护价值的概念,它是掩护能力与保卫目标重要程度的综合量度;然后建立了一种新的评价区域防空部署的指标体系,给出了各指标或因素的具体确定方法;在此基础上建立了以掩护价值为目标函数的区域防空优化部署模型;提出了基于启发式方法的部署优化模型求解方法,给出了求解框架和算法流程。实际应用证明,模型是有效的,求解结果是可行的。     

态势评估中的作战群体类型识别

针对类型识别所处理的情报和使用的知识的不确定性,尤其是情报与知识在观点上的不明确性,提出了基于证据理论的情报表示及组合方法,并给出了群体类型的模板表示方法,进而提出了基于组合情报与模板模糊匹配的作战群体类型识别方法。该方法可应用于各个层次的兵力聚合过程,以辅助各个指挥层次的军事决策,提高决策的速度及效率。     

多无人机集结问题分布式求解方法

针对多无人机协同对地打击的任务区集结问题,建立了基于一致性理论的分布式控制结构,设计了结合航迹规划与轨迹控制的策略以实现多无人机同时到达。以提高一致性算法收敛速度为目的,引入状态观测器,改进了含有虚拟Leader的一致性控制算法,并对新算法的收敛性和快速性进行了数学证明。仿真结果表明,本文的方法能够有效实现多无人机同时集结到目标位置,改进的算法具有更快的收敛速度。     

基于升阻比变化规律的再入高超声速滑翔飞行器轨迹预测算法

针对高超声速滑翔飞行器再入拉起后升阻比呈近线性增长的特点,提出一种基于升阻比变化规律的轨迹预测算法。首先对目标运动方程进行分析,发现轨迹预测算法的关键在于能否预测升阻比的大小;然后通过对目标进攻轨迹的仿真得到了升阻比呈近线性增长的规律,给出了升阻比变化函数的形式及拟合方式,并在此基础上设计了轨迹预测算法,最后通过仿真验证了算法的有效性。该算法对反助推-滑翔无动力跳跃飞行器指挥决策问题的研究具有重要意义。     

态势估计中基于模糊集理论的目标编群方法

分析了C4ISR信息融合系统中态势估计的目标编群问题。应用基于模糊等价关系的方法实现目标编群,并提出一种基于域知识和最近邻法相结合的算法来实现群结构递增形成的策略。该算法易于实现,计算量小,在实时性要求高的态势估计系统中有一定的应用价值。目标编群的结果有助于确定态势元素之间的相互关系,从而解释问题领域的各种行为,辅助指挥决策。     

基于Petri网的指挥控制流程仿真方法

作战指挥控制流程是影响军队作战效能的重要因素。从作战指挥控制流程的特点出发,分析了作战指挥控制流程的基本要素,提出了基于Petri网的作战指挥控制流程建模和仿真方法,建立了相应的点火规则和冲突分析算法,设计和开发了作战指挥控制流程仿真环境。通过对作战指挥控制流程的仿真,实现了对流程的定量化分析,为流程的优化和改进提供了决策支持。