編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)決策關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)決策是水面艦艇編隊(duì)對(duì)空防御中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。其核心技術(shù)問(wèn)題是作戰(zhàn)方案的選優(yōu)，即在給定編隊(duì)抗導(dǎo)資源情況下，如何分配和調(diào)度編隊(duì)內(nèi)的抗導(dǎo)作戰(zhàn)資源，使編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)效益最好，相對(duì)應(yīng)的編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)方案就是要決策的目標(biāo)。為了得出科學(xué)合理的編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)決策方案，在編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)決策的四個(gè)重要方面，即對(duì)來(lái)襲輻射源的威脅判斷、編隊(duì)軟硬武器的協(xié)同、對(duì)抗單導(dǎo)彈威脅的多階段多指標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃決策及對(duì)抗導(dǎo)彈飽和攻擊的編隊(duì)軟硬武器抗導(dǎo)資源調(diào)度方面，利用了包括人

2、工免疫系統(tǒng)原理在內(nèi)的，結(jié)合協(xié)同學(xué)理論、傳遞矩陣與傳遞閉包原理、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法和柔性工作調(diào)度的綜合優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)的決策問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)研究，取得如下一些研究成果： 1、將免疫模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到輻射源威脅判斷中，通過(guò)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集測(cè)試，表明免疫模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比普通模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有更好的分選能力，正確率更高。將免疫規(guī)劃算法用于輻射源特征提取，針對(duì)輻射源參數(shù)特性，提出一種混合編碼的抗體結(jié)構(gòu)，得出了直觀明了的威判規(guī)則，便

3、于人工對(duì)輻射源的威脅判斷。 現(xiàn)代艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)必須對(duì)來(lái)襲的輻射源目標(biāo)給出正確的威脅判斷，以便最有效地利用有限的編隊(duì)抗導(dǎo)資源。本文在第二部分提出一種新的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輻射源威判策略。該策略首先對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理，再利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類逼近能力實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射源威脅級(jí)別的判定。考慮到實(shí)際數(shù)據(jù)被干擾的可能性，以人工免疫克隆選擇算法對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行干擾尋優(yōu)，增加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力，提高模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分選正確率。通過(guò)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)

4、集測(cè)試，表明免疫模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比普通模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有更好的分選能力。以實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練和檢驗(yàn)，也驗(yàn)證了該方法的正確性。使用該方法對(duì)輻射源威判快速準(zhǔn)確，特別是基于人工免疫的對(duì)輻射源的威判規(guī)則提取，針對(duì)輻射源參數(shù)特性，提出一種混合編碼的抗體結(jié)構(gòu)，得出直觀明了的威判規(guī)則，增加了對(duì)未知輻射源的威判能力，對(duì)解決輻射源威判這一難題有重要的參考價(jià)值。 2、以協(xié)同學(xué)理論為依據(jù)，定義作戰(zhàn)單元之間的協(xié)同度，給出從直接協(xié)同度求取協(xié)同度的計(jì)算方法，通

5、過(guò)構(gòu)造編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)模型，得到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)效能增量計(jì)算公式，并由此求得網(wǎng)絡(luò)的最大效能通路，推出編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)的最優(yōu)決策。為求解復(fù)雜協(xié)同網(wǎng)的優(yōu)化決策，將問(wèn)題歸結(jié)為基于協(xié)同的0-1背包問(wèn)題，利用人工免疫網(wǎng)絡(luò)原理，得出編隊(duì)抗導(dǎo)協(xié)同網(wǎng)的作戰(zhàn)方案優(yōu)化決策算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜協(xié)同網(wǎng)的優(yōu)選決策。 為了解決在艦艇編隊(duì)抗導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程中編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)作戰(zhàn)方案的優(yōu)選問(wèn)題，本文在第三部分提出基于協(xié)同的編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)方案決策方法。以協(xié)同理論為依據(jù)，定義了編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)作

6、戰(zhàn)單元之間的協(xié)同度和直接協(xié)同度，給出了利用直接協(xié)同度求解協(xié)同度的計(jì)算方法，對(duì)編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)中的作戰(zhàn)方案優(yōu)化問(wèn)題，提出了基于階段性的有向協(xié)同網(wǎng)、以協(xié)同效能為最大目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法。討論了協(xié)同網(wǎng)的構(gòu)成，定義了效能可行點(diǎn)，給出了效能可行點(diǎn)的計(jì)算判定方法，并將協(xié)同效能計(jì)算擴(kuò)展到多指標(biāo)情況。在效能可行點(diǎn)計(jì)算的基礎(chǔ)上，得到協(xié)同網(wǎng)的最大效能通路，由此也得出該協(xié)同網(wǎng)的最優(yōu)決策。利用該方法有效地解決了作戰(zhàn)單元之間的協(xié)同效能計(jì)算和最優(yōu)方案決策問(wèn)題。針對(duì)協(xié)同網(wǎng)

7、中節(jié)點(diǎn)逐漸增加的趨勢(shì)，將該問(wèn)題歸結(jié)為基于協(xié)同的0-1背包問(wèn)題，引入人工免疫網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方法，給出協(xié)同網(wǎng)效能計(jì)算方程組，利用人工免疫網(wǎng)絡(luò)全局尋優(yōu)特性，得到基于協(xié)同網(wǎng)效能最大情況下的方案決策算法。最后將該方法成功地應(yīng)用于艦艇編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)方案優(yōu)選及協(xié)同效能計(jì)算中，得出了合理的結(jié)果。 3、將模糊優(yōu)選理論與動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理結(jié)合，提出基于協(xié)同的多階段多指標(biāo)優(yōu)化最優(yōu)均衡策略模糊動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，得出用于解決編隊(duì)抗導(dǎo)特殊協(xié)同情況時(shí)，考慮抗導(dǎo)效能和資源消耗

8、等多指標(biāo)情況下的作戰(zhàn)方案優(yōu)選決策。并引入免疫規(guī)劃算法求解多階段多指標(biāo)方案優(yōu)化決策，用于解決階段和指標(biāo)數(shù)目較多情況下的方案優(yōu)選。 艦載軟硬武器綜合反導(dǎo)是一個(gè)多階段多指標(biāo)系統(tǒng)，是協(xié)同網(wǎng)的一個(gè)特例。在第四部分依據(jù)模糊權(quán)距離和隸屬度概念，考慮系統(tǒng)中各階段的協(xié)同關(guān)系，將模糊優(yōu)選理論與動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，尋求基于協(xié)同的多階段多指標(biāo)優(yōu)化的最優(yōu)均衡策略模糊動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)，解決艦載軟硬武器綜合反導(dǎo)協(xié)同決策的優(yōu)化問(wèn)題?；趧?dòng)態(tài)規(guī)劃方法與最短路

9、徑求取方法的相似性，將求解最短路徑的免疫算法引入到多階段多指標(biāo)方案優(yōu)化過(guò)程中，得出用于解決階段和指標(biāo)數(shù)目較多情況下，利用免疫規(guī)劃算法求解多階段多指標(biāo)策略優(yōu)化的決策算法。該方法也是第二部分得到的免疫算法的一個(gè)典型應(yīng)用。 4、針對(duì)作戰(zhàn)調(diào)度的特殊協(xié)同要求，利用柔性調(diào)度原理和克隆選擇免疫算法，提出一種能有效表達(dá)編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)效能的特種結(jié)構(gòu)抗體染色體編碼方案和親和度算法，給出用于產(chǎn)生高效抗導(dǎo)調(diào)度結(jié)果的克隆免疫算子，建立編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)資源調(diào)度模

10、型，與遺傳算法相比，能得到更優(yōu)的調(diào)度結(jié)果，實(shí)現(xiàn)編隊(duì)對(duì)抗導(dǎo)彈飽和攻擊效益最大化。 為了最大效益地發(fā)揮編隊(duì)軟硬武器協(xié)同對(duì)抗同時(shí)到達(dá)的多導(dǎo)彈威脅的效能，將對(duì)抗單威脅的編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)資源分配擴(kuò)展到對(duì)抗多威脅的資源調(diào)度，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜情況下的編隊(duì)抗導(dǎo)協(xié)同研究。在論文的第五部分將克隆選擇免疫算法應(yīng)用到編隊(duì)抗導(dǎo)資源調(diào)度模型建立與仿真中，針對(duì)作戰(zhàn)調(diào)度的特殊要求，提出一種能有效表達(dá)編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)效能的特種結(jié)構(gòu)抗體染色體矩陣編碼方案和親和度算法，給出用于產(chǎn)

11、生高效抗導(dǎo)調(diào)度結(jié)果的克隆免疫算子，從理論上證明這種算法的收斂性。通過(guò)調(diào)度實(shí)例驗(yàn)證算法的正確性和有效性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)和典型作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行性能測(cè)試對(duì)比表明，免疫算法比遺傳算法能得到更好的求解結(jié)果。特殊的編碼方式能保證得到全程抗導(dǎo)動(dòng)態(tài)調(diào)度方案，二次免疫機(jī)理可提高調(diào)度的反應(yīng)速度。 論文第六部分根據(jù)前幾章的研究結(jié)論，構(gòu)建編隊(duì)協(xié)同抗導(dǎo)綜合仿真系統(tǒng)，提出仿真系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成，給出仿真系統(tǒng)中各個(gè)作戰(zhàn)單元的交戰(zhàn)與機(jī)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)