基于遗传算法的一类武器目标分配方法研究

针对联合作战的武器目标分配问题,建立了资源受限条件下的多组武器目标分配数学模型,并研究了用遗传算法求解模型的方法.该遗传算法通过设计一种满足约束条件的染色体编码格式,把求解问题转化为无约束的组合优化表现形式,从而可以利用单点随机定位算术交叉和变异运算以及精华选择策略来求解.仿真计算结果表明了模型和所提算法的有效性.     

基于贝叶斯优化算法的UCAV编队对联合目标的协同攻击研究

针对传统武器目标分配(WTA)方法中将目标视为彼此相互独立实体的不足,提出一种联合目标模型。该模型能够反映攻击方攻击意图及其对目标内在关系的理解。将贝叶斯优化算法(BOA)引入到协同攻击优化领域中。在目标分配的基础上定义一种武器-目标映射原则,通过该原则实现了无人作战飞机(UCAV)编队对联合目标的协同攻击。仿真结果表明了联合目标模型和武器-目标映射原则的合理性,通过与遗传算法(SGA)结果的比较说明了引入贝叶斯优化算法的必要性。     

机载软硬杀伤武器协同使用的动态决策方法

针对空战中电子战系统和火力打击系统在空域、时域和频域中的最优协同使用,构建了以指控中心为决策主体的软硬杀伤武器协同作战框架。首先建立了软硬杀伤性武器的有效作战使用空域、频域和时域模型,然后结合每一决策时刻的战场实时态势得到当前的协同作战使用的静态可选方案集,再采用以全过程综合作战效能最大作为决策策略的马尔可夫动态决策模型,通过迭代求极值得到全作战过程的软硬杀伤行为最优协同使用方案,最后指控中心将决策结果解释为具体的作战战术参数,完成作战指挥控制。仿真实例说明该方法能根据战场态势的动态变化实时得到软硬杀伤性武器的最优使用方案。     

作战飞机效能评估以及武器设计的系统方法研究

给出了作战飞机效能评估指标与机载武器系统之间的关系模型 ,分析了效能评估 ,武器设计 ,以及面向战斗任务多样性所进行的武器规划之间的递进关系 ,同时 ,运用大系统分解方法成功地解决了作战飞机的武器最优设计问题.     

基于鲁棒多目标优化方法的UCAV武器投放规划

研究了无人作战飞机（unmanned combat aerial vehicles, UCAV）对地攻击阶段的武器投放鲁棒性规划问题。针对现有规划方法在处理战场环境扰动、模型不准确、操作偏差等不确定性因素方面存在的不足,提出了一种鲁棒多目标优化求解策略。首先,建立了飞机机动性能、武器装备性能和战场环境等约束条件模型;其次,使用仿真近似法,建立了优化指标模型,并将武器投放规划问题转化为鲁棒多目标优化问题;然后,设计了一种结合蒙特卡罗方法的快速非支配排序遗传算法对问题进行求解,并采用基于基本轨迹片元的机动轨迹生成策略生成武器投放轨迹。仿真结果表明,该方法能够有效提高武器投放规划的鲁棒性。     

常规导弹联合作战火力运用方法研究

联合火力打击作为一种独立的作战样式,目前还缺乏深层次的定量分析。建立了联合作战火力运用主要环节的数学模型,并立足于最优化的观点,改进了相应算法。采用改进的层次分析法进行目标选择,将数论优化理论引入到瞄准点选优过程中,并提出了一种基于遗传算法的火力最优分配方案。上述算法不仅提高了计算效率,也是进行仿真系统开发的理论基础。最后给出了仿真示例。     

基于多目标模糊规划的海上要地防空动态火力分配

海上要地防空武器火力分配(weapon target assignment, WTA)是防空反导作战的关键环节，属于典型的组合优化问题。针对海上要地防空反导战场态势的不确定性、复杂性和动态性问题，提出了一种基于非支配排序的多目标量子遗传算法的模糊动态WTA(dynamic WTA, DWTA)方法。首先，在确定条件下，建立了以防御效率和作战资源损耗为目标的多目标DWTA模型；然后，根据战场态势的不确定性构建了多目标模糊DWTA模型，利用期望值法将模糊问题等价刻画为确定性问题，并基于非线性问题特征提出了线性化方法；最后，利用所提算法对该问题进行求解。仿真结果表明，所提算法具有较好的收敛效果。     

编队内协同超视距空战目标分配模型研究

为解决当前目标分配计算量大、难以实时计算的问题,提出了一种针对编队内飞机协同超视距空战的目标分配新模型。该模型根据现代空战以中远距拦射为主要作战任务、编队内飞机之间的距离很小的特点,忽略编队内飞机之间相对目标的距离差异,从武器类型的角度建立,从而减小问题解的规模。对某作战想定采用粒子群优化算法对一般目标分配模型和新模型进行了分析比较,结果表明该模型具有计算量小、求解速度快的特点。     

空地精确制导武器对地攻击目标毁伤评估

针对现代战场的复杂性、目标毁伤评估信息的多样性、不确定性,结合模糊理论和贝叶斯网络建立了目标毁伤评估模糊贝叶斯网络模型.对于网络中的连续节点, 运用模糊理论将其转换为相应的隶属度,再利用可能性概率转换理论转换为可用于贝叶斯网络推理的概率知识.模型考虑了天气、电子和光学干扰、武器-目标匹配度等因素对目标毁伤评估的影响,作战决策人员可以运用该模型对各种攻击条件下的目标毁伤效果进行仿真,快速、准确地评估目标毁伤等级,并可融合战后收集的侦察情报得到目标真实毁伤信息,利用评估准确度对预测评估模型进行修正,最终为是否进行二次打击及合理配置火力提供决策依据.     

二分图匹配模型下的武器目标分配问题

武器目标分配问题是研究双方交战时,按照一定分配原则将武器分配给多个能造成威胁的对方目标,从而达到最佳打击效果的问题,也是军事运筹学领域经典的组合优化问题。提出了二分图匹配模型下的武器目标分配问题,并建立了相关的数学模型,最后运用结合了贪心策略的Kuhn-Munkres算法对模型进行求解。通过使用随机生成的20个规模不同的实例来测试所提模型与算法的有效性。计算实验结果表明,提出的模型与算法求解精度高、求解速度快,可以满足武器目标分配问题快速做出最优决策的要求。     

基于遗传模糊树的海空对抗无人机智能决策模型

随着人工智能技术的应用领域不断扩大, 无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)的自主智能化发展成为目前军事领域的研究热点。其中, UAV的武器智能决策能力是其面临舰艇编队剧烈火力打击时能否顺利完成对海侦察任务的关键条件。针对这一军事应用难点, 利用改进的遗传模糊树构建UAV武器智能决策模型, 以此实现UAV的智能武器决策: 通过设计三模糊子集参数编码法改进参数编码方式, 克服了无效编码导致的系统紊乱; 采用单、组合场景结合的训练方法改进种群训练方式, 提高了决策模型在多样化实战中的适应性。仿真结果表明，所提武器智能决策模型具有较好的有效性和灵活性。     

基于多分辨率建模的坦克编队作战效能分析

针对装备体系效能分析中子系统效能难以聚合成为体系整体效能这一问题,提出采用多分辨率建模技术加以解决。参照装备体系的层次结构建立效能指标体系和多分辨率效能模型;运用作战能力指数法和作战毁伤评估作为武器装备子系统作战能力度量,在此基础上建立兰彻斯特方程作战模型;通过采集实体仿真数据进行参数估计,求解兰彻斯特方程,分析装备体系的整体作战效能。最后,通过团级坦克编队军事对抗仿真,分析其作战效能,结果表明该方法是可行的。     

DIS系统中防空虚拟火力单元仿真模型研究

综合仿真系统，要能有效地为武器装备在接近实战条件下，进行作战效能评估，用于武器装备性能改进、改型，必须靠可信度的武器模型来保证，本文好ＤＩＳ系统中防空虚拟火力单元的模型建立和系统集成方法。     

基于Multi Agent的空战作战行为协同方法

针对空战中多种作战行为的最优协同使用,构建了Multi Agent模型,该模型由网络接口层、中央协调层和作战行动层三层组成。在中央协调层中,提出了中央协调算法以实现作战行为的协调使用。该算法通过引入影响因子建立综合作战效能模型,反映了多种软硬杀伤武器、飞行控制系统和传感器系统协同使用时各作战行为的交互影响作用。综合上层全局作战意图和底层行动单元获取的信息,得到所有协同方案的预估综合作战效能。通过以综合作战效能预估值最大为准则,动态寻优所有组合空间的方法,可获得最佳协同方案。通过仿真得到在动态战场态势下的作战行为组合为最佳协同方案,表明了该协同方法的正确性。     

对抗条件下防区外发射飞机武器系统综合效能评估

在美国工业界武器系统效能咨询委员会(WSEIAC)评估武器系统效能模型的基础上,对防区外发射机载武器系统在对抗战场环境下的作战效能进行分析,给出系统层次结构模型,建立了系统效能评价模型。通过建立突防空中拦截模型、敌国土防空模型和舰空导弹栏截等模型来仿真机群的整个突防过程。然后对某型防区外发射机载武器系统的作战效能进行评估,并给出仿真结果,为方案选定、系统设计提供了有力的依据。     

基于Agent建模的机载激光武器系统作战效能影响因素分析

为了研究机载激光武器的安装对轰炸机作战效能的影响，提出了基于功能组件的模块化作战仿真框架。采用基于Agent的建模与仿真方法,基于感知、通信、决策、运动、执行的功能对Agent模块进行划分,提出了基于功能组件的模块化作战仿真体系。在此模型框架下,设计机载激光武器系统、雷达系统、导弹等模块的状态机,并建立考虑相对位置变化的详细数学模型,以分析在战斗每一时刻影响作战效能的指标参数变化情况。最后通过对典型突防作战算例的仿真,研究了在动态作战过程中激光武器的发射镜直径和发射功率与目标表面光斑大小和能量密度随相对距离的变化关系,分析了在载机为高速小雷达散射截面积(radar cross section, RCS)和低速大RCS两种情况下,机载激光武器的发射镜直径和发射功率对轰炸机突防效能的影响。分析结果表明,提高机载激光武器的发射功率和发射镜直径对作战效能提升显著,尤其是在载机为低速大RCS的情况下对效能的提升非常显著。     

基于合作协同进化的多机空战目标分配

为寻找一种满足多机空战需求的目标分配优化方法,提升空战效能,提出了一种基于合作协同进化的多机空战目标分配方法。首先，该方法基于单机空战优势,建立多机协同空战优势评价指标体系。然后,对战机间的协同相关性进行分析计算,建立多机协同空战目标分配模型。在变长度染色体遗传算法(genetic algorithm, GA)的基础上,设计了基于交叉、嫁接、分裂和拼接算子的改进合作协同进化算法,提高了模型的进化效率。最后，设计实验分别对优势评价指标体系的有效性、静态算例、动态算例和大规模无人战斗机算例进行仿真验证,并将2种模型以及4种算法的计算结果和所提算法的实验结果进行对比。仿真结果表明，改进合作协同进化算法适用于该模型计算,结果收敛稳定,亲和度值显著提升,能够优化目标分配方案,在空战中具有一定的应用意义。     

防空导弹武器系统综合仿真支撑平台研究

阐述了在研及预研型号防空导弹武器系统方案论证及效能评估的重要性,以此为需求牵引,分析了构建防空导弹武器系统综合仿真支撑平台的必要性,结合当前实际应用对改善防空导弹武器系统建模、仿真试验及结果分析全过程的需求,以提高仿真建模效率为目的,提出了以模型重用技术为基础,建立基于建模与仿真知识库的导弹武器系统综合仿真支撑平台的总体构想,并给出其基本技术方案。该综合仿真平台建立了导弹武器系统作战效能与其主要性能指标的联系,能够用于综合评价不同导弹武器系统的作战能力。应用实例表明,该平台建设方案合理可行,基于综合仿真平台进行效能评估,不失为导弹武器系统效能分析的一种有效手段。     

基于分解协调法的弹道导弹突防效能控制优化

着眼未来导弹武器作战精确化的要求,阐述了弹道导弹突防物理过程,提出导弹突防因素识别步骤,建立了导弹突防因素结构框架。运用大系统理论的分解协调法,将弹道导弹突防效能控制优化问题按照多级递阶结构思想分解为相互关联的子系统,采用关联预测法求解各子系统最优值。算例分析和仿真初步证明,分解协调法实现定量控制优化导弹突防效能,为导弹武器作战提供重要的决策依据,在实战中具有较高的应用价值。