編隊協(xié)同抗導決策關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、編隊協(xié)同抗導決策是水面艦艇編隊對空防御中的一個關(guān)鍵問題。其核心技術(shù)問題是作戰(zhàn)方案的選優(yōu)，即在給定編隊抗導資源情況下，如何分配和調(diào)度編隊內(nèi)的抗導作戰(zhàn)資源，使編隊協(xié)同抗導效益最好，相對應的編隊協(xié)同抗導方案就是要決策的目標。為了得出科學合理的編隊協(xié)同抗導決策方案，在編隊協(xié)同抗導決策的四個重要方面，即對來襲輻射源的威脅判斷、編隊軟硬武器的協(xié)同、對抗單導彈威脅的多階段多指標動態(tài)規(guī)劃決策及對抗導彈飽和攻擊的編隊軟硬武器抗導資源調(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)同學理論、傳遞矩陣與傳遞閉包原理、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡、動態(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)，對編隊協(xié)同抗導的決策問題進行了詳細研究，取得如下一些研究成果： 1、將免疫模糊神經(jīng)網(wǎng)絡引入到輻射源威脅判斷中，通過用標準數(shù)據(jù)集測試，表明免疫模糊神經(jīng)網(wǎng)絡比普通模糊神經(jīng)網(wǎng)絡有更好的分選能力，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、于人工對輻射源的威脅判斷。 現(xiàn)代艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)必須對來襲的輻射源目標給出正確的威脅判斷，以便最有效地利用有限的編隊抗導資源。本文在第二部分提出一種新的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的輻射源威判策略。該策略首先對輸入數(shù)據(jù)進行模糊處理，再利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的分類逼近能力實現(xiàn)對輻射源威脅級別的判定?？紤]到實際數(shù)據(jù)被干擾的可能性，以人工免疫克隆選擇算法對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)進行干擾尋優(yōu)，增加神經(jīng)網(wǎng)絡的抗干擾能力，提高模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的分選正確率。通過用標準數(shù)據(jù)

4、集測試，表明免疫模糊神經(jīng)網(wǎng)絡比普通模糊神經(jīng)網(wǎng)絡有更好的分選能力。以實際數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡進行訓練和檢驗，也驗證了該方法的正確性。使用該方法對輻射源威判快速準確，特別是基于人工免疫的對輻射源的威判規(guī)則提取，針對輻射源參數(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，增加了對未知輻射源的威判能力，對解決輻射源威判這一難題有重要的參考價值。 2、以協(xié)同學理論為依據(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)同度的計算方法，通

5、過構(gòu)造編隊協(xié)同抗導的網(wǎng)絡模型，得到網(wǎng)絡節(jié)點效能增量計算公式，并由此求得網(wǎng)絡的最大效能通路，推出編隊協(xié)同抗導的最優(yōu)決策。為求解復雜協(xié)同網(wǎng)的優(yōu)化決策，將問題歸結(jié)為基于協(xié)同的0-1背包問題，利用人工免疫網(wǎng)絡原理，得出編隊抗導協(xié)同網(wǎng)的作戰(zhàn)方案優(yōu)化決策算法，實現(xiàn)復雜協(xié)同網(wǎng)的優(yōu)選決策。 為了解決在艦艇編隊抗導作戰(zhàn)過程中編隊協(xié)同抗導作戰(zhàn)方案的優(yōu)選問題，本文在第三部分提出基于協(xié)同的編隊協(xié)同抗導方案決策方法。以協(xié)同理論為依據(jù)，定義了編隊協(xié)同抗導作

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)同度的計算方法，對編隊協(xié)同抗導中的作戰(zhàn)方案優(yōu)化問題，提出了基于階段性的有向協(xié)同網(wǎng)、以協(xié)同效能為最大目標的網(wǎng)絡優(yōu)化方法。討論了協(xié)同網(wǎng)的構(gòu)成，定義了效能可行點，給出了效能可行點的計算判定方法，并將協(xié)同效能計算擴展到多指標情況。在效能可行點計算的基礎上，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)同效能計算和最優(yōu)方案決策問題。針對協(xié)同網(wǎng)

7、中節(jié)點逐漸增加的趨勢，將該問題歸結(jié)為基于協(xié)同的0-1背包問題，引入人工免疫網(wǎng)絡的計算方法，給出協(xié)同網(wǎng)效能計算方程組，利用人工免疫網(wǎng)絡全局尋優(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用于艦艇編隊協(xié)同抗導方案優(yōu)選及協(xié)同效能計算中，得出了合理的結(jié)果。 3、將模糊優(yōu)選理論與動態(tài)規(guī)劃原理結(jié)合，提出基于協(xié)同的多階段多指標優(yōu)化最優(yōu)均衡策略模糊動態(tài)規(guī)劃方法，得出用于解決編隊抗導特殊協(xié)同情況時，考慮抗導效能和資源消耗

8、等多指標情況下的作戰(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方案優(yōu)化決策，用于解決階段和指標數(shù)目較多情況下的方案優(yōu)選。 艦載軟硬武器綜合反導是一個多階段多指標系統(tǒng)，是協(xié)同網(wǎng)的一個特例。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)選理論與動態(tài)規(guī)劃方法有機地結(jié)合起來，尋求基于協(xié)同的多階段多指標優(yōu)化的最優(yōu)均衡策略模糊動態(tài)規(guī)劃技術(shù)，解決艦載軟硬武器綜合反導協(xié)同決策的優(yōu)化問題?；趧討B(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方案優(yōu)化過程中，得出用于解決階段和指標數(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典型應用。 4、針對作戰(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編隊協(xié)同抗導效能的特種結(jié)構(gòu)抗體染色體編碼方案和親和度算法，給出用于產(chǎn)生高效抗導調(diào)度結(jié)果的克隆免疫算子，建立編隊協(xié)同抗導資源調(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，實現(xiàn)編隊對抗導彈飽和攻擊效益最大化。 為了最大效益地發(fā)揮編隊軟硬武器協(xié)同對抗同時到達的多導彈威脅的效能，將對抗單威脅的編隊協(xié)同抗導資源分配擴展到對抗多威脅的資源調(diào)度，實現(xiàn)更復雜情況下的編隊抗導協(xié)同研究。在論文的第五部分將克隆選擇免疫算法應用到編隊抗導資源調(diào)度模型建立與仿真中，針對作戰(zhàn)調(diào)度的特殊要求，提出一種能有效表達編隊協(xié)同抗導效能的特種結(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。通過調(diào)度實例驗證算法的正確性和有效性，通過標準測試數(shù)據(jù)和典型作戰(zhàn)態(tài)勢數(shù)據(jù)進行性能測試對比表明，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動態(tài)調(diào)度方案，二次免疫機理可提高調(diào)度的反應速度。 論文第六部分根據(jù)前幾章的研究結(jié)論，構(gòu)建編隊協(xié)同抗導綜合仿真系統(tǒng)，提出仿真系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成，給出仿真系統(tǒng)中各個作戰(zhàn)單元的交戰(zhàn)與機動數(shù)學模型，并在計算機