基于影响网络和分布估计算法的空袭火力分配方法研究

论文摘要

现代战争中,空袭作战的重要性越来越突出。在有限的空袭火力资源约束下,如何合理分配空袭火力资源,以尽可能小的空袭成本尽可能大的实现空袭使命,是现代空袭火力分配问题的研究目标。解决空袭火力分配问题存在三个难点:如何构建空袭使命达成目标函数,即目标函数构建问题;如何在有限资源约束条件下,高效率的得到最优解,即约束优化问题;如何在空袭使命达成与空袭成本之间达到平衡,即多目标优化问题。本文针对这三个难点特别是前两个难点进行研究,提出了基于影响网络和改进分布估计算法的空袭火力分配方法,取得了较好的效果,在一定程度上解决了空袭火力分配问题。论文的主要研究内容和成果可以概括为以下四个方面:(1)通过深入分析空袭作战特点,定义了空袭火力分配问题的相关概念,给出了问题关键要素的数学描述,将空袭火力分配问题抽象为一个多目标约束优化问题,建立了空袭火力分配问题的数学模型,并建立了基于影响网络和分布估计算法的空袭火力分配问题建模和求解框架;(2)针对空袭使命达成目标函数难以构建的问题,提出了使用影响网络非解析表达该目标函数的方法。提出了战场多目标影响网络和使命分解影响网络概念,用来构建空袭影响网络模型,解决很难直接构建空袭影响网络模型的问题。对三种影响网络模型分别进行了定义及数学描述并确定了构建方法。(3)针对空袭火力分配问题的特点,提出了一种用于求解空袭火力分配问题的改进分布估计算法,将约束条件分为全可行解约束、稠密可行解约束和稀疏可行解约束三种类型,分别采用不同的进化策略,以提高对约束优化问题的整体优化效率。针对空袭火力分配问题的多目标优化特性,使用加权效用函数法将其转化为单目标优化问题进行求解。(4)使用visual 2005和Syncfusion控件设计并实现了基于影响网络和分布估计算法的空袭火力分配原型系统,并通过一个破坏敌方战争潜力的实例验证了该方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和问题提出
• 1.2 相关领域研究现状和综合分析
• 1.2.1 火力资源分配方法研究现状
• 1.2.2 影响网络及相关模型研究现状
• 1.2.3 分布估计算法研究现状
• 1.2.4 研究现状总结和分析
• 1.3 论文的研究内容及组织结构
• 第二章 空袭火力分配问题分析及建模求解框架
• 2.1 空袭火力分配问题分析
• 2.1.1 现代空袭作战流程
• 2.1.2 现代空袭作战的特点
• 2.1.3 空袭目标系统描述
• 2.2 空袭火力分配问题数学模型
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 空袭火力分配优化目标函数
• 2.2.3 优化变量及约束条件
• 2.2.4 空袭火力分配问题的数学描述模型
• 2.3 空袭火力分配问题建模求解框架
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于影响网络的空袭使命达成目标函数构建
• 3.1 空袭使命达成目标函数构建难点分析
• 3.2 影响网络及其概率传播算法
• 3.2.1 影响网络的定义
• 3.2.2 因果影响强度逻辑的定义
• 3.2.3 影响网络的概率传播算法
• 3.3 战场多目标影响网络模型
• 3.3.1 基本概念
• 3.3.2 模型描述
• 3.3.3 简单示例
• 3.4 使命分解影响网络模型
• 3.4.1 基本概念
• 3.4.2 模型描述
• 3.4.3 模型构建步骤
• 3.4.4 带模糊评语集的信念空间确定影响强度方法
• 3.4.5 简单示例
• 3.5 空袭影响网络模型
• 3.5.1 空袭影响网络模型描述
• 3.5.2 空袭影响网络模型构建步骤
• 3.5.3 简单示例
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于改进分布估计算法的空袭火力分配优化方法
• 4.1 空袭火力分配优化问题分析
• 4.2 效用函数法解决多目标优化问题
• 4.3 改进分布估计算法的进化机制设计
• 4.3.1 初始概率模型的构建
• 4.3.2 种群生成
• 4.3.3 概率模型更新
• 4.3.4 终止准则
• 4.4 本章小结
• 第五章 空袭火力分配系统设计与应用
• 5.1 空袭火力分配系统需求分析
• 5.2 空袭火力分配系统设计与实现
• 5.2.1 逻辑体系结构
• 5.2.2 系统运行流程设计
• 5.2.3 系统总体结构
• 5.3 空袭火力分配应用案例
• 5.3.1 优化问题背景
• 5.3.2 优化问题分析
• 5.3.3 优化问题建模
• 5.3.4 优化问题求解
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 论文的主要贡献
• 6.2 下一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的成果