[發(fā)明專利]一種艦隊防空資源子調(diào)度控制系統(tǒng)與方法

有效

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• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108287473B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史紅權(quán);陳行軍;張曉盼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍大連艦艇學(xué)院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 郝雅娟

1.一種艦隊防空資源子調(diào)度控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

為艦隊防空資源的子調(diào)度計劃建立任務(wù)集；所述任務(wù)集M＝{m}由子調(diào)度計劃中的若干個任務(wù)向量m構(gòu)成，所述任務(wù)向量m表示為m＝(g_m,f_m,a_m,e_m,t_m)，其中g(shù)_m∈G,f_m∈F,a_m∈Z+,e_m∈E；G、F和E分別表示制導(dǎo)資源集合、發(fā)射資源集合和目標集合，g_m和f_m分別表示執(zhí)行任務(wù)m的制導(dǎo)資源和發(fā)射資源，a_m表示執(zhí)行任務(wù)m時發(fā)射的彈藥數(shù)量，e_m表示任務(wù)m打擊的目標，t_m表示任務(wù)的時間屬性，Z+表示正整數(shù)；

在任務(wù)集的控制下，執(zhí)行系統(tǒng)狀態(tài)的演化分析，包括：目標狀態(tài)演化分析、目標打擊效果分析、系統(tǒng)作戰(zhàn)狀態(tài)演化分析；

建立表示系統(tǒng)狀態(tài)演化的有限狀態(tài)機模型；

狀態(tài)演化的有限狀態(tài)機模型基礎(chǔ)上，求解系統(tǒng)狀態(tài)演化的控制變量；以及

應(yīng)用控制變量進行防空資源子調(diào)度過程的計劃編制和防空資源設(shè)施控制；

其中，所述目標狀態(tài)演化分析包括：從給定的任務(wù)集M中，將其中與目標e相關(guān)的任務(wù)選出來構(gòu)成子集M_e：

M_e＝{m∈M,e_m＝e}

將M_e按照任務(wù)開始時間進行排序得到目標e的打擊序列L_e，令|L_e|表示序列中的任務(wù)數(shù)，m_ei表示L_e中的第i個任務(wù)，假定目標狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在任務(wù)結(jié)束時刻，并令tt_ei表示m_ei的結(jié)束時刻，s_ei表示在tt_ei時刻狀態(tài)轉(zhuǎn)換之后的目標狀態(tài)，由于目標的初始狀態(tài)為1，那么可以得到s_ei的概率：

所以目標生存狀態(tài)的演化函數(shù)為分段函數(shù)：

其中，所述目標打擊效果分析包括：定義與目標e相關(guān)的時變函數(shù)λ_e(t)和γ_e(t)，λ_e(t)表示“威脅等級”，γ_e(t)表示“抗擊損耗”；其中λ_e(t)是單調(diào)增函數(shù)，表示目標的威脅性對時間不斷增大；γ_e(t)是單調(diào)非減函數(shù)，表示在t時刻編隊為抗擊目標e所付出的各類資源損耗以及目標持續(xù)活動造成不穩(wěn)定性的綜合累積效果，在抗擊過程中γ_e(t)是一個累積量；對于給定的攻擊序列L_e，可以給出其末端威脅等級Λ_e(L_e)和末端抗擊損耗Γ_e(L_e)，下式假定計劃期開始時間為0：

上述Λ_e(L_e)和Γ_e(L_e)反映了打擊序列在目標持續(xù)運動過程中的打擊效果；

其中，所述系統(tǒng)作戰(zhàn)狀態(tài)演化分析用于確定給定打擊任務(wù)所對應(yīng)的完全演化路徑；對于某個任務(wù)m所建立的制導(dǎo)資源gm、發(fā)射資源fm和目標em之間的耦合關(guān)聯(lián)作為子系統(tǒng)m，所述完全演化路徑表示在所有可能情況下子系統(tǒng)m的狀態(tài)演化全過程；基于完全演化路徑，分析打擊過程。

2.如權(quán)利要求1所述的艦隊防空資源子調(diào)度控制方法，其特征在于，在狀態(tài)演化的有限狀態(tài)機(FSM)模型基礎(chǔ)上，求解系統(tǒng)狀態(tài)演化的控制變量包括：基于差分狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，確定相應(yīng)的0-1整數(shù)規(guī)劃模型；所述0-1整數(shù)規(guī)劃模型包括特定約束條件下的目標函數(shù)和約束條件；針對所述0-1整數(shù)規(guī)劃模型執(zhí)行求解。

3.一種艦隊防空資源子調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

任務(wù)集設(shè)定模塊，用于為艦隊防空資源的子調(diào)度計劃建立任務(wù)集；所述任務(wù)集M＝{m}由子調(diào)度計劃中的若干個任務(wù)向量m構(gòu)成，所述任務(wù)向量m表示為m＝(g_m,f_m,a_m,e_m,t_m)，其中g(shù)_m∈G,f_m∈F,a_m∈Z+,e_m∈E；G、F和E分別表示制導(dǎo)資源集合、發(fā)射資源集合和目標集合，g_m和f_m分別表示執(zhí)行任務(wù)m的制導(dǎo)資源和發(fā)射資源，a_m表示執(zhí)行任務(wù)m時發(fā)射的彈藥數(shù)量，e_m表示任務(wù)m打擊的目標，t_m表示任務(wù)的時間屬性，Z+表示正整數(shù)；

演化分析模塊，用于在任務(wù)集的控制下，執(zhí)行系統(tǒng)狀態(tài)的演化分析，包括：目標狀態(tài)演化分析、目標打擊效果分析、系統(tǒng)作戰(zhàn)狀態(tài)演化分析；

狀態(tài)演化建模模塊，用于建立表示系統(tǒng)狀態(tài)演化的有限狀態(tài)機(FSM)模型；

控制變量計算模塊，用于在狀態(tài)演化的有限狀態(tài)機(FSM)模型基礎(chǔ)上，求解系統(tǒng)狀態(tài)演化的控制變量；以及

資源控制模塊，應(yīng)用控制變量進行防空資源子調(diào)度過程的計劃編制和防空資源設(shè)施控制；

其中，所述目標狀態(tài)演化分析包括：從給定的任務(wù)集M中，將其中與目標e相關(guān)的任務(wù)選出來構(gòu)成子集M_e：

M_e＝{m∈M,e_m＝e}

將M_e按照任務(wù)開始時間進行排序得到目標e的打擊序列L_e，令|L_e|表示序列中的任務(wù)數(shù)，m_ei表示L_e中的第i個任務(wù)，假定目標狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在任務(wù)結(jié)束時刻，并令tt_ei表示m_ei的結(jié)束時刻，s_ei表示在tt_ei時刻狀態(tài)轉(zhuǎn)換之后的目標狀態(tài)，由于目標的初始狀態(tài)為1，那么可以得到s_ei的概率：

所以目標生存狀態(tài)的演化函數(shù)為分段函數(shù)：

其中，所述目標打擊效果分析包括：定義與目標e相關(guān)的時變函數(shù)λ_e(t)和γ_e(t)，λ_e(t)表示“威脅等級”，γ_e(t)表示“抗擊損耗”；其中λ_e(t)是單調(diào)增函數(shù)，表示目標的威脅性對時間不斷增大；γ_e(t)是單調(diào)非減函數(shù)，表示在t時刻編隊為抗擊目標e所付出的各類資源損耗以及目標持續(xù)活動造成不穩(wěn)定性的綜合累積效果，在抗擊過程中γ_e(t)是一個累積量；對于給定的攻擊序列L_e，可以給出其末端威脅等級Λ_e(L_e)和末端抗擊損耗Γ_e(L_e)，下式假定計劃期開始時間為0：

上述Λ_e(L_e)和Γ_e(L_e)反映了打擊序列在目標持續(xù)運動過程中的打擊效果；

其中，所述系統(tǒng)作戰(zhàn)狀態(tài)演化分析用于確定給定打擊任務(wù)所對應(yīng)的完全演化路徑；對于某個任務(wù)m所建立的制導(dǎo)資源gm、發(fā)射資源fm和目標em之間的耦合關(guān)聯(lián)作為子系統(tǒng)m，所述完全演化路徑表示在所有可能情況下子系統(tǒng)m的狀態(tài)演化全過程；基于完全演化路徑，分析打擊過程。