專利名稱：一種戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及國(guó)防及相關(guān)領(lǐng)域，用于對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配。
背景技術(shù)：
在戰(zhàn)場(chǎng)的發(fā)射方和目標(biāo)方之間實(shí)施導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制是作戰(zhàn)指揮控制的一個(gè)重要組成部分，根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型是戰(zhàn)場(chǎng)指揮員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的解決對(duì)于大幅度提高戰(zhàn)斗力，減少對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力的需求，具有十分重要的意義，這里所述的導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度是指從導(dǎo)彈的發(fā)射方到導(dǎo)彈的目標(biāo)方之間的地理距離。
導(dǎo)彈的火力對(duì)于奪取信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利至關(guān)重要，復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)導(dǎo)彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低導(dǎo)彈飛行的通行速度，而使發(fā)射的導(dǎo)彈更快地命中目標(biāo)的指揮控制是提高導(dǎo)彈的火力打擊效果的關(guān)鍵，其中必須解決的首要問(wèn)題是制定科學(xué)的導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制計(jì)劃。這種計(jì)劃的好壞，不僅關(guān)系到實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配所消耗資源的多少，而且還關(guān)系到發(fā)射的導(dǎo)彈能否及時(shí)命中目標(biāo)，以保證戰(zhàn)斗力不至于因發(fā)射的導(dǎo)彈的實(shí)時(shí)性或?qū)楋w行時(shí)間的延誤而下降。
對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配和該導(dǎo)彈火力分配的指揮控制來(lái)說(shuō)時(shí)間顯得更加重要，因此必須對(duì)偶分析合理選擇參數(shù)提高可解性并以導(dǎo)彈飛行時(shí)間最小作為優(yōu)化目標(biāo)來(lái)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制。
本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，涉及軍事及相關(guān)領(lǐng)域，指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力，該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，再通過(guò)二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案，該方法具有高效、簡(jiǎn)單、客觀、應(yīng)用廣泛和明顯提高戰(zhàn)斗力等特點(diǎn)，可廣泛用于所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，并檢查該指揮控制方案是否符合完成整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配任務(wù)的時(shí)間需求，如果不滿足要求，則通過(guò)對(duì)該二維指揮控制表格的分析，并根據(jù)影子價(jià)格、時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)發(fā)射方的可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量和導(dǎo)彈的飛行速度等進(jìn)行調(diào)整，不斷重復(fù)這一求解-檢查分析過(guò)程，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案。因此，提出戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制的構(gòu)想，引入導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率的分析方法，建立尋找最優(yōu)指揮控制方案的線性規(guī)劃和對(duì)偶規(guī)劃模型，通過(guò)求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，并根據(jù)完成整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)的時(shí)間要求，通過(guò)查找影響完成整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配任務(wù)的時(shí)間瓶頸、發(fā)射方的可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量的不合理配置和對(duì)導(dǎo)彈的飛行速度進(jìn)行調(diào)整，來(lái)不斷優(yōu)化和改進(jìn)該指揮控制方案，并最終獲得滿足戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的時(shí)間要求、用二維表格描述的指揮控制方案成為本發(fā)明的重要特征。
本發(fā)明一種戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法的技術(shù)方案是首先，將戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配問(wèn)題定義為由導(dǎo)彈的發(fā)射方和導(dǎo)彈的目標(biāo)方所構(gòu)成的發(fā)射目標(biāo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征可以用從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方的可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量來(lái)描述，并根據(jù)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈發(fā)射的時(shí)間要求，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，通過(guò)不斷尋找發(fā)射目標(biāo)系統(tǒng)的時(shí)間瓶頸，對(duì)相關(guān)的發(fā)射方的可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量進(jìn)行合理配置，采用不同飛行速度的導(dǎo)彈等方法，最終獲得滿足戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的時(shí)間要求、對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，完成對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制。
復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)導(dǎo)彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低導(dǎo)彈飛行的通行速度，對(duì)于以導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來(lái)說(shuō)，這種降低相當(dāng)于增加了導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度相等，而導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率越小，則與實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度相比等效飛行路徑長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。
通常，指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為使導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小，但當(dāng)所有路徑的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率均為1時(shí)，該指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)同時(shí)還為使所有導(dǎo)彈飛行需要的運(yùn)載能力為最小。
通過(guò)求解線性規(guī)劃和求解線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃的方法來(lái)求解指揮控制模型，可以分別獲得從不同發(fā)射方發(fā)射導(dǎo)彈到不同目標(biāo)方需要的最小時(shí)間、與不同發(fā)射方和不同目標(biāo)方約束條件有關(guān)的影子價(jià)格，再將求解的結(jié)果填入一種二維指揮控制表格中，通過(guò)對(duì)該表格的分析，并根據(jù)影子價(jià)格、時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，不斷求解不斷改進(jìn)，可最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案。
可以通過(guò)二維指揮控制表格中的不同區(qū)域來(lái)描述從每個(gè)發(fā)射方到每個(gè)目標(biāo)方發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量、每個(gè)目標(biāo)方需要運(yùn)載能力的大小、齊射批次的數(shù)量、導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)的最小時(shí)間和相關(guān)的影子價(jià)格，每個(gè)發(fā)射方可發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量、剩余可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量的變化情況和相關(guān)的影子價(jià)格以及發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)的最小時(shí)間。
如果求得的指揮控制方案不能滿足預(yù)定的時(shí)間要求，則可以通過(guò)二維指揮控制表，對(duì)原線性規(guī)劃以及對(duì)偶規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行分析，來(lái)確定影響戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈飛行總時(shí)間的瓶頸，再通過(guò)對(duì)發(fā)射方可發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量進(jìn)行合理配置、采用不同速度的導(dǎo)彈等手段，來(lái)消除時(shí)間瓶頸，并重復(fù)這一過(guò)程，直至使完成戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配的總時(shí)間符合預(yù)定的要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法適用于所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配是本發(fā)明的重要特征。
戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制的問(wèn)題分析如下。
假定戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配問(wèn)題可以用由m個(gè)發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)和n個(gè)作為發(fā)射導(dǎo)彈目標(biāo)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)、并且在不同的發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間存在一條導(dǎo)彈飛行路徑的網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述，從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i向目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量為xij，導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為pij(t)，飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度為rij，飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)導(dǎo)彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低飛行導(dǎo)彈的通行速度，對(duì)于以導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來(lái)說(shuō)，這種降低相當(dāng)于增加了導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度與等效飛行路徑長(zhǎng)度相等。
需要解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一個(gè)從m個(gè)發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈到n個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，同時(shí)使所有導(dǎo)彈飛行花費(fèi)的運(yùn)載能力以及耗費(fèi)的時(shí)間為最小的發(fā)射導(dǎo)彈計(jì)劃，并且計(jì)算出每個(gè)發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈所需要導(dǎo)彈齊射數(shù)量，相關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配指揮控制模型及線性規(guī)劃方程如下目標(biāo)函數(shù)minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量等于約束條件Σi=1mxie=De,(e=1,···,ne)]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量小于約束條件Σi=1mxil≤Dl,(l=ne+1,···,nl)]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量大于約束條件Σi=1mxis≥Ds,(s=nl+1,···,ns)]]>發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量的等于約束條件Σj=1nxej=Se,(e=ns+1,···,me)]]>發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量的小于約束條件Σj=1nxlj≤Sl,(l=me+1,···,ml)]]>發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量的大于約束條件Σj=1nxsj≥Ss,(s=ml+1,···,ms)]]>非負(fù)約束條件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求約束有關(guān)的量的分類Dv=De,(1≤v≤ne)Dl,(ne+1≤v≤nl)Ds,(nl+1≤v≤ns)]]>與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量約束有關(guān)的量的分類Su=Se,(ns+1≤u≤me)Sl,(me+1≤u≤ml)Ss,(ml+1≤u≤ms)]]>導(dǎo)彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij＝f(rij，pij(t))，(0＜pij(t)≤1；i＝1，…，m；j＝1，…，n)發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)需要的導(dǎo)彈齊射的數(shù)量Vi 導(dǎo)彈從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)飛行到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)所耗費(fèi)的時(shí)間Tij=dijC]]>完成所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈飛行所耗費(fèi)的最少時(shí)間min T＝max{Tij}其中m為發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；n為作為發(fā)射導(dǎo)彈目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；
rij為從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)導(dǎo)彈飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度(單位公里)；pij(t)為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率，是以時(shí)間t作為變量的函數(shù)；dij為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的導(dǎo)彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度(單位公里)，當(dāng)pij(t)＝1時(shí)，rij與dij相等；e為等于約束條件的等于量的序號(hào)；l為小于約束條件上限的序號(hào)；s為大于約束條件下限的序號(hào)；ne為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；nl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ns為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；De為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量有關(guān)的量(e＝1，…，ne)(單位枚)；Dl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量有關(guān)的上限(l＝ne+1，…，nl)(單位枚)；Ds為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量有關(guān)的下限(s＝nl+1，…，ns)(單位枚)；me為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；ml為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ms為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；Se為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的量(e＝ns+1，…，me)(單位枚)；Sl為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的上限(l＝me+1，…，ml)(單位枚)；Ss為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的下限(s＝ml+1，…，ms)(單位枚)；Vi為發(fā)射導(dǎo)彈的結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)導(dǎo)彈齊射的數(shù)量；L為在每次齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量(單位枚)；C為在每個(gè)齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的飛行速度(單位公里/小時(shí))；上述模型表明在通過(guò)線性規(guī)劃求得minZ值的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出每個(gè)發(fā)射結(jié)點(diǎn)必須向相關(guān)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量xij，再根據(jù)在每次齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量L，即可計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需要的齊射數(shù)量Vi，最后根據(jù)齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的飛行速度C以及在發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間導(dǎo)彈飛行的最長(zhǎng)路徑，又可計(jì)算出完成整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)所耗費(fèi)的最短時(shí)間T，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制，為了合理設(shè)置約束條件、提高可解性、更好地利用上述線性規(guī)劃模型，給出該模型的對(duì)偶線性規(guī)劃模型如下目標(biāo)函數(shù)maxG=Σv=1neDvyv+Σv=ne+1nlDvyv+Σv=nl+1nsdvyv+Σu=ns+1meSuyu+Σu=me+1mlSuyu+Σu=ml+1msSuyu]]>約束條件Deyne(j)+Dlynl(j)+Dsyns(j)+Seyme(i)+Slyml(i)+Ssyms(i)≤dij(i=1,···,m;j=1,···,n)]]>非負(fù)約束條件yml(i),ynl(j)≤0(i=1,···,m;j=1,···,n)]]>非正約束條件yms(i),yns(j)≥0(i=1,···,m;j=1,···,n)]]>其中yne(j)=yv(1≤v≤ne),ynl(j)=yv(ne+1≤v≤nl),yns(j)=yv(nl+1≤v≤ns)]]>為與j有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)yme(i)=yu(ns+1≤u≤me),yml(i)=yu(me+1≤u≤ml),yms(i)=yu(ml+1≤u≤ms)]]>為與i有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yv，yu(v＝1，…，ns；u＝ns+1，…，ms)分別為與原線性規(guī)劃的目標(biāo)和發(fā)射結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈數(shù)量有關(guān)的約束條件的影子價(jià)格或機(jī)會(huì)成本有關(guān)的決策變量；由于原始線性規(guī)劃解決的是與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件有關(guān)的資源最優(yōu)利用問(wèn)題，所以對(duì)偶規(guī)劃解決的則是估計(jì)使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的代價(jià)問(wèn)題，即用價(jià)問(wèn)題，而影子價(jià)格yv和yu反映的正是使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的成本，通過(guò)使與成本有關(guān)的目標(biāo)函數(shù)值最小化(或最大化)，影子價(jià)格可以用于比較各個(gè)約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值的貢獻(xiàn)或?qū)@種貢獻(xiàn)影響進(jìn)行等價(jià)分析，影子價(jià)格越大，表明該約束條件對(duì)指揮控制方案的最低運(yùn)載力的影響越大，但滿足該條件也就越困難，因此，引入影子價(jià)格就可以通過(guò)比較影子價(jià)格與實(shí)際目標(biāo)函數(shù)值，來(lái)研究原線性規(guī)劃約束條件的變化能否使目標(biāo)函數(shù)獲得增益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施舉例在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，作戰(zhàn)部隊(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配能力是其戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要組成部分，對(duì)龐大的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配能力及導(dǎo)彈火力時(shí)間的需求，使得實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配的指揮控制成為至關(guān)重要的任務(wù)，假定某作戰(zhàn)部隊(duì)必須用每個(gè)齊射批次16枚、平均速度為70公里/分鐘的導(dǎo)彈，從6個(gè)發(fā)射點(diǎn)向14個(gè)目標(biāo)發(fā)射指定量的導(dǎo)彈，發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、可發(fā)射和需求導(dǎo)彈數(shù)量的上下限如表1所示，這里令所有導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率pij(t)均為1，dij＝rij/pij(t)，因此在不同發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度相等，即rij與dij相等。
表1發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)間導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度、發(fā)射量和需求量(單位公里、枚)

根據(jù)上述線性規(guī)劃及指揮控制模型和相關(guān)的對(duì)偶線性規(guī)劃模型，通過(guò)單純形算法計(jì)算出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案如表2所示。
表2某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案(單位枚、枚公里、批次、秒)


*完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過(guò)對(duì)指揮控制方案(表2)分析可知，完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)需要的齊射批次總數(shù)為49、時(shí)間為39.43秒鐘，01～06發(fā)射點(diǎn)需要的齊射批次分別是11、16、14、2、4和12，因此必須對(duì)02、03和06發(fā)射點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)一步分析可知，從03發(fā)射點(diǎn)向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的36枚導(dǎo)彈所花費(fèi)的39.43秒鐘是制約整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)更快完成的瓶頸，如果用速度更快的導(dǎo)彈來(lái)完成這部分任務(wù)，則可將整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)完成的時(shí)間縮短為25.71秒鐘，減少量為34.80％。
從對(duì)目標(biāo)需求量約束條件Dv(v＝1，…，18)影子價(jià)格的分析可知，價(jià)格的大小真實(shí)反映了相關(guān)約束條件滿足的難易程度，影子價(jià)格為0是指在特定的取值范圍內(nèi)，相關(guān)的約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，最易滿足，即該資源不緊缺，若再增加這種資源也不會(huì)使目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值進(jìn)一步降低，又例如，為了滿足約束條件D10，向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈耗時(shí)39.43秒鐘，該約束條件的影子價(jià)格為最大值37，說(shuō)明該條件最難滿足，用類似的方法可以按Dv滿足的難易程度，從難到易排序D10，D8，D16，D5，D3，D9，……，從對(duì)發(fā)射量約束條件Su(u＝19，…，29)影子價(jià)格的分析可知，它們的影子價(jià)格均為0，因此，在特定的取值范圍內(nèi)，改變Su的值對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，必須指出，影子價(jià)格不是固定不變的，會(huì)隨著Dv和Su的變化而改變，使原來(lái)不構(gòu)成影響的資源變成有影響的資源，通過(guò)對(duì)影子價(jià)格的分析，可以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件，達(dá)到降低運(yùn)載量及完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)需要時(shí)間的目的，由于影子價(jià)格是在特定的約束條件下求出的結(jié)果，只有在其有效區(qū)間中，價(jià)格才具有相對(duì)穩(wěn)定性。
從完成任務(wù)后每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的剩余可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量可以看出，02發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射導(dǎo)彈已全部用完，明顯偏低，而04發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射導(dǎo)彈量明顯偏大，根據(jù)對(duì)偶分析，它們的約束條件的影子價(jià)格均為0，這一事實(shí)說(shuō)明如果02發(fā)射點(diǎn)有更多的可發(fā)射導(dǎo)彈，04發(fā)射點(diǎn)有更少的可發(fā)射導(dǎo)彈，就可能獲得更好的指揮控制計(jì)劃，所以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件的上限S25從200增加到400，同時(shí)使S27從400減少到200，求出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案如表3所示。
表3某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案(單位枚、枚公里、批次、秒)

*完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過(guò)對(duì)表3的分析可知，完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)需要的時(shí)間縮短為31.71分鐘，減幅為19.58％，總運(yùn)載量減少為13739枚公里，減幅為8.73％，對(duì)偶分析表明影子價(jià)格沒(méi)有任何變化，但改進(jìn)后的方案更好，因此，還可以用上述方法對(duì)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量的最優(yōu)管理。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，涉及軍事及相關(guān)領(lǐng)域，指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力，該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，再通過(guò)二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案，該方法可明顯提高戰(zhàn)斗力、廣泛用于所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的快速指揮控制，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)該方法的技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力是指將所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力作為指揮控制的對(duì)象，所述導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度是指從導(dǎo)彈的發(fā)射方到導(dǎo)彈的目標(biāo)方之間的地理距離，所述指揮控制是指根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)導(dǎo)彈火力的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)將戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈從不同的發(fā)射方發(fā)射到不同的目標(biāo)方，并且使需要的總導(dǎo)彈飛行時(shí)間或總運(yùn)載能力為最小的、可供實(shí)施的方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量是指通過(guò)這些參數(shù)可以建立一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的供求系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上獲得對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配實(shí)施指揮控制的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)導(dǎo)彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低導(dǎo)彈飛行的通行速度，對(duì)于以導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來(lái)說(shuō)，這種降低相當(dāng)于增加了導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型是指該指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為使導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小，但當(dāng)所有路徑的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率均為1時(shí)，該指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)同時(shí)還為使所有導(dǎo)彈飛行需要的運(yùn)載能力為最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，再通過(guò)二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案是指通過(guò)求解線性規(guī)劃和求解線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃的方法來(lái)求解指揮控制模型，可以分別獲得從不同發(fā)射方發(fā)射導(dǎo)彈到不同目標(biāo)方需要的最小時(shí)間、與不同發(fā)射方和不同目標(biāo)方約束條件有關(guān)的影子價(jià)格，再將求解的結(jié)果填入一種二維指揮控制表格中，根據(jù)對(duì)該二維指揮控制表格的分析，并通過(guò)根據(jù)影子價(jià)格、時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，不斷求解不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，再通過(guò)二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案是指可通過(guò)作為指揮控制方案的二維表格中的不同區(qū)域來(lái)描述從每個(gè)發(fā)射方到每個(gè)目標(biāo)方發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量、每個(gè)目標(biāo)方需要運(yùn)載能力的大小、導(dǎo)彈齊射的數(shù)量、導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)的最小時(shí)間和相關(guān)的影子價(jià)格，每個(gè)發(fā)射方可發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量、剩余可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量的變化情況和相關(guān)的影子價(jià)格以及使發(fā)射的所有導(dǎo)彈命中目標(biāo)耗費(fèi)的最小時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型是指下述對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的快速指揮控制問(wèn)題分析，但下述的數(shù)學(xué)公式、推導(dǎo)過(guò)程、計(jì)算結(jié)果以及應(yīng)用方法適用于對(duì)所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的快速指揮控制，假定戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配問(wèn)題可以用由m個(gè)發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)和n個(gè)作為發(fā)射導(dǎo)彈目標(biāo)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)、并且在不同的發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間存在一條導(dǎo)彈飛行路徑的網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述，從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i向目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量為xij，導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為pij(t)，飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度為rij，飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)導(dǎo)彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低飛行導(dǎo)彈的通行速度，對(duì)于以導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來(lái)說(shuō)，這種降低相當(dāng)于增加了導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度與等效飛行路徑長(zhǎng)度相等，需要解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一個(gè)從m個(gè)發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈到n個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，同時(shí)使所有導(dǎo)彈飛行花費(fèi)的運(yùn)載能力以及耗費(fèi)的時(shí)間為最小的發(fā)射導(dǎo)彈計(jì)劃，并且計(jì)算出每個(gè)發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈所需要導(dǎo)彈齊射數(shù)量，相關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力分配指揮控制模型及線性規(guī)劃方程如下目標(biāo)函數(shù)minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量等于約束條件Σi=1mxie=De,]]>(e＝1，…，ne)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量小于約束條件Σi=1mxil≤Dl,]]>(l＝ne+1，…，nl)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量大于約束條件Σi=1mxis≥Ds,]]>(s＝nl+1，…，ns)發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量的等于約束條件Σj=1nxej=Se,]]>(e＝ns+1，…，me)發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量的小于約束條件Σj=1nxlj≤Sl,]]>(l＝me+1，…，ml)發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量的大于約束條件Σj=1nxsj≥Ss,]]>(s＝ml+1，…，ms)非負(fù)約束條件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求約束有關(guān)的量的分類Dv=De,(1≤v≤ne)Dl,(ne+1≤v≤nl)Ds,(nl+1≤v≤ns)]]>與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量約束有關(guān)的量的分類Su=Se,(ns+1≤u≤me)Sl,(me+1≤u≤ml)Ss,(ml+1≤u≤ms)]]>導(dǎo)彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij＝f(rij，pij(t))，(0＜pij(t)≤1；i＝1，…，m；j＝1，…，n)發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)需要的導(dǎo)彈齊射的數(shù)量Vi 導(dǎo)彈從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)飛行到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)所耗費(fèi)的時(shí)間Tij=dijC]]>完成所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈飛行所耗費(fèi)的最少時(shí)間min T＝max{Tij}其中m為發(fā)射導(dǎo)彈結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；n為作為發(fā)射導(dǎo)彈目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；rij為從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)導(dǎo)彈飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度(單位公里)；pij(t)為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率，是以時(shí)間t作為變量的函數(shù)；dij為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的導(dǎo)彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度(單位公里)，當(dāng)pij(t)＝1時(shí)，rij與dij相等；e為等于約束條件的等于量的序號(hào)；l為小于約束條件上限的序號(hào)；s為大于約束條件下限的序號(hào)；ne為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；nl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ns為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；De為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量有關(guān)的量(e＝1，…，ne)(單位枚)；Dl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量有關(guān)的上限(l＝ne+1，…，nl)(單位枚)；Ds為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈需求量有關(guān)的下限(s＝nl+1，…，ns)(單位枚)；me為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；ml為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ms為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；Se為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的量(e＝ns+1，…，me)(單位枚)；Sl為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的上限(l＝me+1，…，ml)(單位枚)；Ss為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射導(dǎo)彈量有關(guān)的下限(s＝ml+1，…，ms)(單位枚)；Vi為發(fā)射導(dǎo)彈的結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)導(dǎo)彈齊射的數(shù)量；L為在每次齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量(單位枚)；C為在每個(gè)齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的飛行速度(單位公里/小時(shí))；上述模型表明在通過(guò)線性規(guī)劃求得minZ值的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出每個(gè)發(fā)射結(jié)點(diǎn)必須向相關(guān)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量xij，再根據(jù)在每次齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量L，即可計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需要的齊射數(shù)量Vi，最后根據(jù)齊射中發(fā)射導(dǎo)彈的飛行速度C以及在發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間導(dǎo)彈飛行的最長(zhǎng)路徑，又可計(jì)算出完成整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)所耗費(fèi)的最短時(shí)間T，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制，為了合理設(shè)置約束條件、提高可解性、更好地利用上述線性規(guī)劃模型，給出該模型的對(duì)偶線性規(guī)劃模型如下目標(biāo)函數(shù)maxG=Σv=1neDvyv+Σv=ne+1nlDvyv+Σv=nl+1nsDvyv+Σu=ns+1meSuyu+Σu=me+1mlSuyu+Σu=ml+1msSuyu]]>約束條件Deyne(j)+Dlynl(j)+Dsyns(j)+Seyme(i)+Slyml(i)+Ssyms(i)≤dij]]>(i＝1，…，m；j＝1，…，n)非負(fù)約束條件yml(i),ynl(j)≤0]]>(i＝1，…，m；j＝1，…，n)非正約束條件yms(i),yns(j)≥0]]>(i＝1，…，m；j＝1，…，n)其中yne(j)=yv(1≤v≤ne),ynl(j)=yv(ne+1≤v≤nl),yns(j)=yv(nl+1≤v≤ns)]]>為與j有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yme(i)=yu(ns+1≤u≤me),yml(i)=yu(me+1≤u≤ml),yms(i)=yu(ml+1≤u≤ms)]]>為與i有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yv，yu(v＝1，…，ns；u＝ns+1，…，ms)分別為與原線性規(guī)劃的目標(biāo)和發(fā)射結(jié)點(diǎn)導(dǎo)彈數(shù)量有關(guān)的約束條件的影子價(jià)格或機(jī)會(huì)成本有關(guān)的決策變量；由于原始線性規(guī)劃解決的是與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件有關(guān)的資源最優(yōu)利用問(wèn)題，所以對(duì)偶規(guī)劃解決的則是估計(jì)使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的代價(jià)問(wèn)題，即用價(jià)問(wèn)題，而影子價(jià)格yv和yu反映的正是使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的成本，通過(guò)使與成本有關(guān)的目標(biāo)函數(shù)值最小化(或最大化)，影子價(jià)格可以用于比較各個(gè)約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值的貢獻(xiàn)或?qū)@種貢獻(xiàn)影響進(jìn)行等價(jià)分析，影子價(jià)格越大，表明該約束條件對(duì)指揮控制方案的最低運(yùn)載力的影響越大，但滿足該條件也就越困難，因此，引入影子價(jià)格就可以通過(guò)比較影子價(jià)格與實(shí)際目標(biāo)函數(shù)值，來(lái)研究原線性規(guī)劃約束條件的變化能否使目標(biāo)函數(shù)獲得增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，再通過(guò)二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案是指如果求得的指揮控制方案不能滿足預(yù)定的時(shí)間要求，則可以通過(guò)二維指揮控制表，對(duì)原線性規(guī)劃以及對(duì)偶規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行分析，來(lái)確定影響戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈飛行總時(shí)間的瓶頸，再通過(guò)對(duì)發(fā)射方可發(fā)射導(dǎo)彈的數(shù)量進(jìn)行合理配置、增加齊射批次的數(shù)量以及采用不同飛行速度的導(dǎo)彈等手段，來(lái)消除時(shí)間瓶頸，并重復(fù)這一過(guò)程，直至發(fā)射的戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈飛行的總時(shí)間符合預(yù)定的要求，這一過(guò)程可用下述實(shí)例來(lái)描述，但在實(shí)例中所描述的數(shù)學(xué)公式、計(jì)算結(jié)果、各種表格以及應(yīng)用方法適用于對(duì)所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的快速指揮控制，假定某作戰(zhàn)部隊(duì)必須用每個(gè)齊射批次16枚、平均速度為70公里/分鐘的導(dǎo)彈，從6個(gè)發(fā)射點(diǎn)向14個(gè)目標(biāo)發(fā)射指定量的導(dǎo)彈，發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、可發(fā)射和需求導(dǎo)彈數(shù)量的上下限如表1所示，這里令所有導(dǎo)彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率pij(t)均為1，dij＝rij/pij(t)，因此在不同發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度相等，即rij與dij相等，表1發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)間導(dǎo)彈飛行路徑長(zhǎng)度、發(fā)射量和需求量(單位公里、枚)
根據(jù)上述線性規(guī)劃及指揮控制模型和相關(guān)的對(duì)偶線性規(guī)劃模型，通過(guò)單純形算法計(jì)算出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案如表2所示，表2某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案(單位枚、枚公里、批次、秒)
*完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過(guò)對(duì)指揮控制方案(表2)分析可知，完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)需要的齊射批次總數(shù)為49、時(shí)間為39.43秒鐘，01～06發(fā)射點(diǎn)需要的齊射批次分別是11、16、14、2、4和12，因此必須對(duì)02、03和06發(fā)射點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)一步分析可知，從03發(fā)射點(diǎn)向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的36枚導(dǎo)彈所花費(fèi)的39.43秒鐘是制約整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)更快完成的瓶頸，如果用速度更快的導(dǎo)彈來(lái)完成這部分任務(wù)，則可將整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)完成的時(shí)間縮短為25.71秒鐘，減少量為34.80％，從對(duì)目標(biāo)需求量約束條件Dv(v＝1，…，18)影子價(jià)格的分析可知，價(jià)格的大小真實(shí)反映了相關(guān)約束條件滿足的難易程度，影子價(jià)格為0是指在特定的取值范圍內(nèi)，相關(guān)的約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，最易滿足，即該資源不緊缺，若再增加這種資源也不會(huì)使目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值進(jìn)一步降低，又例如，為了滿足約束條件D10，向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射導(dǎo)彈耗時(shí)39.43秒鐘，該約束條件的影子價(jià)格為最大值37，說(shuō)明該條件最難滿足，用類似的方法可以按Dv滿足的難易程度，從難到易排序D10，D8，D16，D5，D3，D9，……，從對(duì)發(fā)射量約束條件Su(u＝19，…，29)影子價(jià)格的分析可知，它們的影子價(jià)格均為0，因此，在特定的取值范圍內(nèi)，改變Su的值對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，必須指出，影子價(jià)格不是固定不變的，會(huì)隨著Dv和Su的變化而改變，使原來(lái)不構(gòu)成影響的資源變成有影響的資源，通過(guò)對(duì)影子價(jià)格的分析，可以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件，達(dá)到降低運(yùn)載量及完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)需要時(shí)間的目的，由于影子價(jià)格是在特定的約束條件下求出的結(jié)果，只有在其有效區(qū)間中，價(jià)格才具有相對(duì)穩(wěn)定性，從完成任務(wù)后每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的剩余可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量可以看出，02發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射導(dǎo)彈已全部用完，明顯偏低，而04發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射導(dǎo)彈量明顯偏大，根據(jù)對(duì)偶分析，它們的約束條件的影子價(jià)格均為0，這一事實(shí)說(shuō)明如果02發(fā)射點(diǎn)有更多的可發(fā)射導(dǎo)彈，04發(fā)射點(diǎn)有更少的可發(fā)射導(dǎo)彈，就可能獲得更好的指揮控制計(jì)劃，所以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件的上限S25從200增加到400，同時(shí)使S27從400減少到200，求出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案如表3所示，表3某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間導(dǎo)彈火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案(單位枚、枚公里、批次、秒)
*完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過(guò)對(duì)表3的分析可知，完成導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)需要的時(shí)間縮短為31.71分鐘，減幅為19.58％，總運(yùn)載量減少為13739枚公里，減幅為8.73％，對(duì)偶分析表明影子價(jià)格沒(méi)有任何變化，但改進(jìn)后的方案更好，因此，還可以用上述方法對(duì)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)可發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量的最優(yōu)管理。
全文摘要
本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的指揮控制方法，涉及軍事及相關(guān)領(lǐng)域，指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力，該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方導(dǎo)彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方導(dǎo)彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方導(dǎo)彈的需求量、導(dǎo)彈飛行的速度和導(dǎo)彈齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有導(dǎo)彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來(lái)求解該模型，再通過(guò)二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案，該方法可明顯提高戰(zhàn)斗力、廣泛用于所有戰(zhàn)場(chǎng)導(dǎo)彈火力快速分配的快速指揮控制，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)該方法的技術(shù)。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK1848158SQ20061004023
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者朱澤生, 孫玲 申請(qǐng)人:孫玲