基于截流选址模型的防御阵型配置方法研究

发布时间：2020-04-09 01:48

【摘要】：以永备工事为核心的坚固阵地防御战斗是阵地防御战斗的基本类型之一,其作战样式通常是通过建立局部集中的要点式纵深梯次阵地体系,来大量地消耗敌人和牵制敌方。而一个优秀的防御阵型配置技术不仅能够提高防御阵地体系作战效能,还能提升防御作战计划制定的准确性和自动化程度。因此防御阵型配置技术的研究对于提高动态复杂战场环境下坚固阵地防御作战效果,实现战斗中各防御据点火力资源的优化利用和配置,具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文以静态与动态条件下的策略游戏中的攻防场景为课题背景,以解决实际防御阵地选址与调整的关键技术问题为目的,立足于在防御阵地配置系统建模和形式化,主要研究了动静态条件下的防御阵地的选址与调整的理论和方法。本文的主要贡献和创新如下:1、为防御阵型配置问题选取出一套科学的防御阵型影响指标,提出了基于截流选址模型的防御阵型问题形式化建模方法。根据空间选址的影响要素与军事工程的特点,本文总结出容量因素、区位特征因素和影响范围因素中的十项影响指标,并使用层次分析法选择对静态防御阵型配置模型有着最为重要影响的部分指标。深入分析防御阵型配置的特点和目的,依据选择的因素建立了基于截流选址模型的静态防御阵型配置问题的形式化模型,并以兰彻斯特战斗力方程为基础,从已知敌方信息完整度和节点偏序效能两个方面提出了三种阵型作战效能的定量计算方法。此方法克服了防御阵型配置问题没有统一形式化标准的困难,提升了防御阵型配置问题的需求分析和描述能力。2、通过分析动态条件下的防御阵型配置任务剖面,建立了基于应急物流选址模型的动态防御阵型调整模型。深入分析动态条件下的防御阵型配置任务的背景及特点,在现代控制系统的理论框架下,基于之前的静态防御阵型配置模型,面向动态作战力量调整任务内涵,提出了集动态性、鲁棒性、经济性和军事性为一体的动态防御阵型配置建模框架。此外,对动态任务中存在的多种不确定性因素进行了定量的描述,提供了一种形式化表达能力更强的动态防御阵地调整模型。3、从编码方式和约束消解两方面出发,提出了一种基于NSGA2算法的静态防御阵型配置方法;针对静态防御阵型内涵,基于系统传统评价方法ADC法,提出了一种在完全已知和部分已知两种情报完整度下的阵型作战效能评价方法。面对静态防御阵型配置问题,分别使用分支定界法和改进的NSGA2算法求解静态防御阵型配置问题,性能分析表明,后者采用模拟退火机制,克服了算法搜索易于陷入局部最优的缺点。结合防御作战的实际情况,提出了评价阵型作战效能的整体性能评价与鲁棒性能评价两种评价指标,并基于传统的ADC法设计了已知敌方信息、已知部分敌方信息和未知敌方信息三种情报完整度情况下的作战效能评价方法。采用由实际战场地形转化的多种战场拓扑模型进行实验分析,NSGA2算法的解优于传统的人工启发法生成的解,其平均火力成本比值高出后者10%以上;而在不确定性信息条件中加入偏序信息的形式化问题求解的阵型配置方案比未加入偏序信息的问题解集的平均整体性能评价高出5%以上。4、针对构建的动态阵型配置模型进行了系统分析,基于最优控制理论,提出了动态防御阵型调整的鲁棒性最优解求解算法,并给出了算法的鲁棒稳定性分析结果。从动态防御阵型配置的作战背景出发,基于动态防御阵型任务,动态防御阵性配置方法的步骤,并详细证明了该解下的系统鲁棒性与稳定性。最后通过相关算例对算法的有效性和稳定性进行验证,实验得到最后的补充度为97.88%,基本达到每个接受端据点完全恢复战斗力的目标,且系统在均匀分布扰动和正态分布扰动下均达到稳定,体现出本文算法求解的适用性和有效性。
【图文】：

取值火力目标值成本目标值火力目标值成本目标值火力目标值成本目标值，0.0021] 14.2 846 14.5 850 17.1 790027，0.0029] 13.6 823 14 830 16.5 740029，0.0034] 12.0 796 12.0 796 15.9 730035，，0.0037] 11.2 760 11.6 766 14.2 69004，0.0042] 9.3 750 8.8 700 12.6 673045，0.0046] 8.7 732 8.57 697 11.8 672048，0.0052] 7.6 720 5.73 672 10.78 670056，0.0061] 5.0 708 4.0 650 9.5 662066，0.0091] 2.7 667 1.37 581 8.64 6510115，0.12] 1.8 525 1.37 581 2.10 577

图3-3时的确定性条件下的对比实验的评价指标分布图
【学位授予单位】：国防科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：E951.1

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本文编号：2620117