專利名稱：戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及國防及相關(guān)領(lǐng)域，用于對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(shí)施指揮控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)的快速低風(fēng)險(xiǎn)部署。
背景技術(shù)：
在戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間實(shí)施快速作戰(zhàn)飛機(jī)部署是作戰(zhàn)指揮控制的一個(gè)重要組成部分，根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)的指揮控制計(jì)劃是戰(zhàn)場(chǎng)指揮員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(shí)施指揮控制必須解決地關(guān)鍵問題，這個(gè)問題的解決對(duì)于大幅度提高戰(zhàn)斗力，減少部署作戰(zhàn)飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)、耗費(fèi)時(shí)間以及對(duì)消耗資源的需求，具有十分重要的意義。
戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)的快速低風(fēng)險(xiǎn)部署能力對(duì)于奪取信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利至關(guān)重要，但復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)沿某一飛行路徑飛行的作戰(zhàn)飛機(jī)造成不利影響，從而降低作戰(zhàn)飛機(jī)飛行的安全性，而低風(fēng)險(xiǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)的指揮控制是提高機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵，因此制定科學(xué)的部署作戰(zhàn)飛機(jī)的指揮控制計(jì)劃成為必須要解決的首要問題。這種計(jì)劃的好壞，不僅關(guān)系到實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署所遭遇風(fēng)險(xiǎn)、消耗資源的多少，而且還關(guān)系到作戰(zhàn)飛機(jī)能否及時(shí)到達(dá)部署點(diǎn)，以保證戰(zhàn)斗力不至于因作戰(zhàn)飛機(jī)部署的延誤而下降。
對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的指揮控制來說時(shí)間顯得極為重要，因此必須通過對(duì)偶分析合理選擇參數(shù)提高可解性并以部署風(fēng)險(xiǎn)或耗費(fèi)時(shí)間最小作為優(yōu)化目標(biāo)來對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(shí)施指揮控制。
本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，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)作戰(zhàn)飛機(jī)，該方法根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制，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)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(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)作戰(zhàn)飛機(jī)部署任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間需求，如果不滿足要求，則通過對(duì)該二維指揮控制表格的分析，并根據(jù)影子價(jià)格、風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)集結(jié)點(diǎn)可供部署的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量和實(shí)施部署的作戰(zhàn)飛機(jī)速度等進(jìn)行調(diào)整，不斷重復(fù)這一求解-檢查分析過程，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署要求的指揮控制方案。因此，提出戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制的構(gòu)想，引入飛行耗費(fèi)時(shí)間和遭遇風(fēng)險(xiǎn)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，通過減少約束條件來快速求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(shí)施指揮控制的方案，并根據(jù)完成整個(gè)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間要求，通過查找影響完成整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間瓶頸、集結(jié)點(diǎn)可供部署的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量的不合理配置和對(duì)實(shí)施部署的作戰(zhàn)飛機(jī)速度進(jìn)行調(diào)整，來不斷優(yōu)化和改進(jìn)該指揮控制方案，并最終獲得滿足戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的風(fēng)險(xiǎn)和時(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)明戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法的技術(shù)方案是
首先，將戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署問題定義為由作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)和作戰(zhàn)飛機(jī)的部署點(diǎn)所構(gòu)成的集結(jié)部署系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征可以用從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)部署的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)來描述，并根據(jù)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行部署的風(fēng)險(xiǎn)要求，構(gòu)造以部署及運(yùn)送所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(shí)施指揮控制的方案，通過不斷尋找集結(jié)部署系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間瓶頸，對(duì)相關(guān)集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量進(jìn)行合理配置，采用不同速度的作戰(zhàn)飛機(jī)等方法，最終獲得滿足戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間要求、對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署實(shí)施指揮控制的方案，完成對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制。
復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)沿某一飛行路徑飛行的作戰(zhàn)飛機(jī)造成不利影響，從而降低作戰(zhàn)飛機(jī)飛行的安全性，對(duì)于以部署作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了作戰(zhàn)飛機(jī)飛行面臨的風(fēng)險(xiǎn)，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，也可以是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)，不同飛行路徑的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以不同。
通過求解線性規(guī)劃和求解線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃的方法來求解指揮控制模型，可以分別獲得從不同集結(jié)點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)到不同部署點(diǎn)需要的最小飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率或最小耗費(fèi)時(shí)間的飛行路徑、與不同集結(jié)點(diǎn)和不同部署點(diǎn)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，并通過根據(jù)影子價(jià)格、風(fēng)險(xiǎn)瓶頸和時(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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署時(shí)間要求的指揮控制方案。
可通過作為指揮控制方案的二維表格中的不同區(qū)域來描述從每個(gè)集結(jié)點(diǎn)到每個(gè)部署點(diǎn)部署的作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量、每個(gè)部署點(diǎn)需要運(yùn)載力的大小、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、作戰(zhàn)飛機(jī)的批次、部署耗費(fèi)時(shí)間和相關(guān)的影子價(jià)格，每個(gè)集結(jié)點(diǎn)可部署作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量、剩余作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量的變化情況和相關(guān)的影子價(jià)格以及部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)的最低風(fēng)險(xiǎn)和耗費(fèi)的最小時(shí)間。
如果求得的指揮控制方案不能滿足預(yù)定的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間要求，則可以通過二維指揮控制表，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，來確定影響戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的風(fēng)險(xiǎn)和總時(shí)間的瓶頸，再通過對(duì)集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量進(jìn)行合理配置、增加作戰(zhàn)飛機(jī)批次的數(shù)量以及采用不同的速度的作戰(zhàn)飛機(jī)等手段，來消除風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間瓶頸，并重復(fù)這一過程，直至使完成戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的風(fēng)險(xiǎn)和總時(shí)間符合預(yù)定的要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法適用于所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署是本發(fā)明的重要特征。
以遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的分析如下，該分析同樣適用于以耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的分析，此時(shí)只需將目標(biāo)函數(shù)置換為將約束條件
置換為
并進(jìn)行類似的分析即可。
假定戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署問題可以用由m個(gè)供應(yīng)作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)和n個(gè)需求作戰(zhàn)飛機(jī)的部署點(diǎn)、并且在不同的供求結(jié)點(diǎn)之間存在一條部署作戰(zhàn)飛機(jī)的路徑的網(wǎng)絡(luò)來描述，從集結(jié)點(diǎn)i向部署點(diǎn)j部署的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量為xij飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率為pij(t)，飛行路徑的長度為dij，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)沿某一飛行路徑飛行的作戰(zhàn)飛機(jī)造成不利影響，從而降低作戰(zhàn)飛機(jī)飛行的安全性，對(duì)于以部署作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了作戰(zhàn)飛機(jī)飛行面臨的風(fēng)險(xiǎn)，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，也可以是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)，表示為pij，不同飛行路徑的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以不同，
需要解決的問題是設(shè)計(jì)一個(gè)從m個(gè)集結(jié)點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)到n個(gè)部署點(diǎn)，同時(shí)使部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率為最小、耗費(fèi)的時(shí)間滿足預(yù)定要求的部署計(jì)劃，并且計(jì)算出每個(gè)集結(jié)點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)所需要批次的數(shù)量，相關(guān)的作戰(zhàn)飛機(jī)部署指揮控制模型及線性規(guī)劃方程如下
目標(biāo)函數(shù)
部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)需求量的等于約束條件(e＝1，…，ne)
部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)需求量的小于約束條件(l＝ne+1，…，nl)
部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)需求量的大于約束條件(s＝nl+1，…，ns)
集結(jié)點(diǎn)可供部署作戰(zhàn)飛機(jī)量的等于約束條件(e＝ns+1，…，me)
集結(jié)點(diǎn)可供部署作戰(zhàn)飛機(jī)量的小于約束條件(l＝me+1，…，ml)
集結(jié)點(diǎn)可供部署作戰(zhàn)飛機(jī)量的大于約束條件(s＝ml+1，…，ms)
非負(fù)約束條件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)
與部署點(diǎn)需求約束有關(guān)的量的分類
與集結(jié)點(diǎn)可供部署約束有關(guān)的量的分類
集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)需要部署的作戰(zhàn)飛機(jī)批次的數(shù)量Vi
從集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)部署作戰(zhàn)飛機(jī)到部署點(diǎn)j(j＝1，…n)所耗費(fèi)的時(shí)間
完成所有作戰(zhàn)飛機(jī)部署所耗費(fèi)的最少時(shí)間minT＝max{Tij}
與第j個(gè)部署點(diǎn)有關(guān)的最大飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率j(j＝1，…n)
完成所有作戰(zhàn)飛機(jī)部署的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率min P＝max{pj}，j(j＝1，…n)
與第j個(gè)部署點(diǎn)有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量j(j＝1，…n)
戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的總風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量
與第j個(gè)部署點(diǎn)有關(guān)的作戰(zhàn)飛機(jī)運(yùn)載能力j(j＝1，…n)
戰(zhàn)場(chǎng)總作戰(zhàn)飛機(jī)運(yùn)載能力
其中
m為部署作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)總數(shù)；
n為需求作戰(zhàn)飛機(jī)的部署點(diǎn)總數(shù)；
Pop為指揮控制模型獲最優(yōu)解時(shí)由相關(guān)路徑的pij組成的集合；
min Z為指揮控制模型獲最優(yōu)解時(shí)目標(biāo)函數(shù)的值，稱為風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量，該值越小越好；
pij為集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與部署點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率，可以是以時(shí)間t作為變量的函數(shù)；
dij為集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與部署點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的飛行路徑的長度(單位公里)；
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為與部署點(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為與部署點(diǎn)需求量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；
ns為與部署點(diǎn)需求量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；
De為與部署點(diǎn)需要作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量有關(guān)的量(e＝1，…，ne)(單位架)；
Dl為與部署點(diǎn)需要作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的上限(l＝ne+1，…，nl)(單位架)；
Ds為與部署點(diǎn)需要作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的下限(s＝nl+1，…，ns)(單位架)；
me為與集結(jié)點(diǎn)部署量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；
ml為與集結(jié)點(diǎn)部署量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；
ms為與集結(jié)點(diǎn)部署量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；
Se為與集結(jié)點(diǎn)所能部署作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量有關(guān)的量(e＝ns+1，…，me)(單位架)；
Sl為與集結(jié)點(diǎn)所能部署作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的上限(l＝me+1，…，ml)(單位架)；
Ss為與集結(jié)點(diǎn)所能部署作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的下限(s＝ml+1，…，ms)(單位架)；
Vi為部署作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)部署作戰(zhàn)飛機(jī)需要的批次數(shù)量；
L為每個(gè)批次部署作戰(zhàn)飛機(jī)的能力(單位架)；
C為每個(gè)批次部署作戰(zhàn)飛機(jī)的速度(單位公里/小時(shí))；
上述模型表明目標(biāo)函數(shù)相當(dāng)于求加權(quán)概率的和，在通過線性規(guī)劃求得風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量minZ值的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出每個(gè)集結(jié)點(diǎn)必須向相關(guān)部署點(diǎn)部署的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量xij，相關(guān)路徑的pij，再根據(jù)每一批次所含作戰(zhàn)飛機(jī)架數(shù)L，即可計(jì)算出每個(gè)集結(jié)點(diǎn)需要部署的作戰(zhàn)飛機(jī)批次Vi，最后根據(jù)每一批次部署作戰(zhàn)飛機(jī)的速度C以及在集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間的最長路徑，又可計(jì)算出每個(gè)部署點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量minZj、最大飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率pj，完成所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率minP、耗費(fèi)的最短時(shí)間T，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制，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)
約束條件
非負(fù)約束條件
非正約束條件
其中
為與j有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；
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)劃的需求和部署作戰(zhàn)飛機(jī)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)劃解決的是與部署點(diǎn)j和集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件有關(guān)的資源最優(yōu)利用問題，所以對(duì)偶規(guī)劃解決的則是估計(jì)使部署點(diǎn)j和集結(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)問題，即用價(jià)問題，而影子價(jià)格yv和yu反映的正是使部署點(diǎn)j和集結(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)格可以用來比較各個(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，某一約束條件影子價(jià)格的含義是當(dāng)它所對(duì)應(yīng)的約束條件右端的常數(shù)增加一個(gè)單位時(shí)，原問題目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值增加的數(shù)值，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風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載力的影響越大，滿足該條件的困難越大，因此，通過比較影子價(jià)格與實(shí)際目標(biāo)函數(shù)值，可以研究原線性規(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)飛機(jī)的部署能力是戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要組成部分，對(duì)龐大的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署能力和時(shí)間的需求，使得實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的指揮控制成為至關(guān)重要的任務(wù)，以遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的實(shí)施舉例如下，該實(shí)施舉例同樣適用于以耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的實(shí)施舉例分析，此時(shí)只需將目標(biāo)函數(shù)置換為將約束條件置換為并進(jìn)行類似的分析即可，假定用16架、平均時(shí)速為70公里的作戰(zhàn)飛機(jī)作為一個(gè)作戰(zhàn)飛機(jī)批次，從6個(gè)集結(jié)點(diǎn)向14個(gè)部署點(diǎn)部署指定量的作戰(zhàn)飛機(jī)，集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量的上下限如表1所示，
表1集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、部求量(單位概率、架)
集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行路徑的長度、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量的上下限如表2所示，
表2集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行路徑長度、部求量(單位公里、架)
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，通過單純形算法計(jì)算出的最小風(fēng)險(xiǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的指揮控制方案如表3所示，其中架風(fēng)險(xiǎn)為部署點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量min Zj、風(fēng)險(xiǎn)概率為部署點(diǎn)的最大飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率pj，架公里為部署點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)運(yùn)載能力Zj，
表3最小飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率部署指揮控制方案(單位架、架風(fēng)險(xiǎn)、概率、架公里、批次、分鐘)
*完成部署任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間
通過對(duì)指揮控制方案(表3)分析可知，完成部署任務(wù)需要的作戰(zhàn)飛機(jī)批次總數(shù)為49、時(shí)間為39.43分鐘，01～06集結(jié)點(diǎn)需要的作戰(zhàn)飛機(jī)批次分別為11、16、14、2、4和12，因此必須對(duì)02、03和06集結(jié)點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)一步分析可知，從03集結(jié)點(diǎn)向10部署點(diǎn)部署36架作戰(zhàn)飛機(jī)所花費(fèi)的39.43分鐘是制約整個(gè)部署任務(wù)更快完成的瓶頸，該部署同時(shí)也是降低完成所有戰(zhàn)場(chǎng)部署遭遇的風(fēng)險(xiǎn)概率的瓶頸，如果用速度更快的作戰(zhàn)飛機(jī)來完成這部分部署，則可將完成整個(gè)部署任務(wù)的時(shí)間縮短為25.71分鐘，減少量為34.80％，將風(fēng)險(xiǎn)概率從0.046降低為0.030，減少量為34.78％，
從對(duì)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部署點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)為0.046、耗時(shí)39.43分鐘，該約束條件的影子價(jià)格為最大值37，說明該條件最難滿足，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)部署量約束條件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，使原來不構(gòu)成影響的資源變成有影響的資源，通過對(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)到降低風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)載量及部署時(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)集結(jié)點(diǎn)的剩余作戰(zhàn)飛機(jī)量可以看出，02集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)已全部用完，明顯偏低，而04集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)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)說明如果02集結(jié)點(diǎn)有更多的作戰(zhàn)飛機(jī)，04集結(jié)點(diǎn)有更少的作戰(zhàn)飛機(jī)，就可能獲得更好的部署計(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，求出的最小時(shí)間部署的改進(jìn)方案如表4所示，
表4最小飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率部署指揮控制方案的改進(jìn)方案(單位架、架風(fēng)險(xiǎn)、概率、架公里、批次、分鐘)
*完成部署任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間
通過對(duì)表4的分析可知，完成部署任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)為0.037、減幅為19.57％，需要的時(shí)間縮短為31.71分鐘，減幅為19.58％，總風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量減少為13.739架風(fēng)險(xiǎn)、減幅為8.73％，總運(yùn)載量減少為13739架公里，減幅為8.73％，對(duì)偶分析表明影子價(jià)格沒有任何變化，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)集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)可部署作戰(zhàn)飛機(jī)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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，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)作戰(zhàn)飛機(jī)，該方法根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署要求的指揮控制方案，該方案適用于所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)的快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，其特征在于所述指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)是指將所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)作為指揮控制的對(duì)象，所述指揮控制是指根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)將戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)從不同的集結(jié)點(diǎn)部署到不同的部署點(diǎn)，并且使所有飛行耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)的加權(quán)概率為最小的、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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)是指通過這些參數(shù)可以建立一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的供求系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上獲得對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署實(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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，其特征在于所述飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)沿某一飛行路徑飛行的作戰(zhàn)飛機(jī)造成不利影響，從而降低作戰(zhàn)飛機(jī)飛行的安全性，對(duì)于以部署作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了作戰(zhàn)飛機(jī)飛行面臨的風(fēng)險(xiǎn)，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，也可以是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)，不同飛行路徑的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以不同。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，其特征在于所述構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)為使部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，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)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署要求的指揮控制方案是指通過求解線性規(guī)劃和求解線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃的方法來求解指揮控制模型，可以分別獲得從不同集結(jié)點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)到不同部署點(diǎn)需要的最小飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率或最小耗費(fèi)時(shí)間的飛行路徑、與不同集結(jié)點(diǎn)和不同部署點(diǎn)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，并通過根據(jù)影子價(jià)格、風(fēng)險(xiǎn)瓶頸和時(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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署時(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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，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)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署要求的指揮控制方案是指可通過作為指揮控制方案的二維表格中的不同區(qū)域來描述從每個(gè)集結(jié)點(diǎn)到每個(gè)部署點(diǎn)部署的作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量、每個(gè)部署點(diǎn)需要運(yùn)載力的大小、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、作戰(zhàn)飛機(jī)的批次、部署耗費(fèi)時(shí)間和相關(guān)的影子價(jià)格，每個(gè)集結(jié)點(diǎn)可部署作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量、剩余作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量的變化情況和相關(guān)的影子價(jià)格以及部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)的最低風(fēng)險(xiǎn)和耗費(fèi)的最小時(shí)間。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型是指下述以遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的分析，但該分析同樣適用于以耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的分析，此時(shí)只需將目標(biāo)函數(shù)置換為將約束條件置換為并進(jìn)行類似的分析即可，下述的數(shù)學(xué)公式、推導(dǎo)過程、計(jì)算結(jié)果以及應(yīng)用方法適用于對(duì)所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制，
假定戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署問題可以用由m個(gè)供應(yīng)作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)和n個(gè)需求作戰(zhàn)飛機(jī)的部署點(diǎn)、并且在不同的供求結(jié)點(diǎn)之間存在一條部署作戰(zhàn)飛機(jī)的路徑的網(wǎng)絡(luò)來描述，從集結(jié)點(diǎn)i向部署點(diǎn)j部署的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量為xij，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率為pij(t)，飛行路徑的長度為dij，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)沿某一飛行路徑飛行的作戰(zhàn)飛機(jī)造成不利影響，從而降低作戰(zhàn)飛機(jī)飛行的安全性，對(duì)于以部署作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了作戰(zhàn)飛機(jī)飛行面臨的風(fēng)險(xiǎn)，飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，也可以是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)，表示為pij，不同飛行路徑的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率可以不同，
需要解決的問題是設(shè)計(jì)一個(gè)從m個(gè)集結(jié)點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)到n個(gè)部署點(diǎn)，同時(shí)使部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率為最小、耗費(fèi)的時(shí)間滿足預(yù)定要求的部署計(jì)劃，并且計(jì)算出每個(gè)集結(jié)點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)所需要批次的數(shù)量，相關(guān)的作戰(zhàn)飛機(jī)部署指揮控制模型及線性規(guī)劃方程如下
目標(biāo)函數(shù)
部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)需求量的等于約束條件(e＝1，…，ne)
部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)需求量的小于約束條件(l＝ne+1，…，nl)
部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)需求量的大于約束條件(s＝nl+1，…，ns)
集結(jié)點(diǎn)可供部署作戰(zhàn)飛機(jī)量的等于約束條件(e＝ns+1，…，me)
集結(jié)點(diǎn)可供部署作戰(zhàn)飛機(jī)量的小于約束條件(l＝me+1，…，ml)
集結(jié)點(diǎn)可供部署作戰(zhàn)飛機(jī)量的大于約束條件(s＝ml+1，…，ms)
非負(fù)約束條件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)
與部署點(diǎn)需求約束有關(guān)的量的分類
與集結(jié)點(diǎn)可供部署約束有關(guān)的量的分類
集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)需要部署的作戰(zhàn)飛機(jī)批次的數(shù)量Vi
從集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)部署作戰(zhàn)飛機(jī)到部署點(diǎn)j(j＝1，…n)所耗費(fèi)的時(shí)間
完成所有作戰(zhàn)飛機(jī)部署所耗費(fèi)的最少時(shí)間min T＝max{Tij}
與第j個(gè)部署點(diǎn)有關(guān)的最大飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率j(j＝1，…n)
完成所有作戰(zhàn)飛機(jī)部署的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率min P＝max{pj}，j(j＝1，…n)
與第j個(gè)部署點(diǎn)有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量j(j＝1，…n)
戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的總風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量
與第j個(gè)部署點(diǎn)有關(guān)的作戰(zhàn)飛機(jī)運(yùn)載能力j(j＝1，…n)
戰(zhàn)場(chǎng)總作戰(zhàn)飛機(jī)運(yùn)載能力
其中
m為部署作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)總數(shù)；
n為需求作戰(zhàn)飛機(jī)的部署點(diǎn)總數(shù)；
Pop為指揮控制模型獲最優(yōu)解時(shí)由相關(guān)路徑的pij組成的集合；
minZ為指揮控制模型獲最優(yōu)解時(shí)目標(biāo)函數(shù)的值，稱為風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量，該值越小越好；
pij為集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與部署點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率，可以是以時(shí)間t作為變量的函數(shù)；
dij為集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與部署點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的飛行路徑的長度(單位公里)；
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為與部署點(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為與部署點(diǎn)需求量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；
ns為與部署點(diǎn)需求量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；
De為與部署點(diǎn)需要作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量有關(guān)的量(e＝1，…，ne)(單位架)；
Dl為與部署點(diǎn)需要作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的上限(l＝ne+1，…，nl)(單位架)；
Ds為與部署點(diǎn)需要作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的下限(s＝nl+1，…，ns)(單位架)；
me為與集結(jié)點(diǎn)部署量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；
ml為與集結(jié)點(diǎn)部署量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；
ms為與集結(jié)點(diǎn)部署量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；
Se為與集結(jié)點(diǎn)所能部署作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量有關(guān)的量(e＝ns+1，…，me)(單位架)；
Sl為與集結(jié)點(diǎn)所能部署作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的上限(l＝me+1，…，ml)(單位架)；
Ss為與集結(jié)點(diǎn)所能部署作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量有關(guān)的下限(s＝ml+1，…，ms)(單位架)；
Vi為部署作戰(zhàn)飛機(jī)的集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)部署作戰(zhàn)飛機(jī)需要的批次數(shù)量；
L為每個(gè)批次部署作戰(zhàn)飛機(jī)的能力(單位架)；
C為每個(gè)批次部署作戰(zhàn)飛機(jī)的速度(單位公里/小時(shí))；
上述模型表明目標(biāo)函數(shù)相當(dāng)于求加權(quán)概率的和，在通過線性規(guī)劃求得風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量min Z值的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出每個(gè)集結(jié)點(diǎn)必須向相關(guān)部署點(diǎn)部署的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量xij，相關(guān)路徑的pij，再根據(jù)每一批次所含作戰(zhàn)飛機(jī)架數(shù)L，即可計(jì)算出每個(gè)集結(jié)點(diǎn)需要部署的作戰(zhàn)飛機(jī)批次Vi，最后根據(jù)每一批次部署作戰(zhàn)飛機(jī)的速度C以及在集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間的最長路徑，又可計(jì)算出每個(gè)部署點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量min Zj、最大飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率pj，完成所有戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率min P、耗費(fèi)的最短時(shí)間T，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制，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)
約束條件
非負(fù)約束條件
非正約束條件
其中
為與j有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；
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)劃的需求和部署作戰(zhàn)飛機(jī)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)劃解決的是與部署點(diǎn)j和集結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件有關(guān)的資源最優(yōu)利用問題，所以對(duì)偶規(guī)劃解決的則是估計(jì)使部署點(diǎn)j和集結(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)問題，即用價(jià)問題，而影子價(jià)格yv和yu反映的正是使部署點(diǎn)j和集結(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)格可以用來比較各個(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，某一約束條件影子價(jià)格的含義是當(dāng)它所對(duì)應(yīng)的約束條件右端的常數(shù)增加一個(gè)單位時(shí)，原問題目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值增加的數(shù)值，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風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載力的影響越大，滿足該條件的困難越大，因此，通過比較影子價(jià)格與實(shí)際目標(biāo)函數(shù)值，可以研究原線性規(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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署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)定的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間要求，則可以通過二維指揮控制表，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，來確定影響戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的風(fēng)險(xiǎn)和總時(shí)間的瓶頸，再通過對(duì)集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量進(jìn)行合理配置、增加作戰(zhàn)飛機(jī)批次的數(shù)量以及采用不同的速度的作戰(zhàn)飛機(jī)等手段，來消除風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間瓶頸，并重復(fù)這一過程，直至使完成戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的風(fēng)險(xiǎn)和總時(shí)間符合預(yù)定的要求，這一過程可用下述以遭遇風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的實(shí)例來描述，該實(shí)例同樣適用于以耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制問題的實(shí)例分析，此時(shí)只需將目標(biāo)函數(shù)置換為將約束條件置換為并進(jìn)行類似的分析即可，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)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制，
假定用16架、平均時(shí)速為70公里的作戰(zhàn)飛機(jī)作為一個(gè)作戰(zhàn)飛機(jī)批次，從6個(gè)集結(jié)點(diǎn)向14個(gè)部署點(diǎn)部署指定量的作戰(zhàn)飛機(jī)，集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量的上下限如表1所示，
表1集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、部求量(單位概率、架)
集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行路徑的長度、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量的上下限如表2所示，
表2集結(jié)點(diǎn)與部署點(diǎn)之間飛行路徑長度、部求量(單位公里、架)
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，通過單純形算法計(jì)算出的最小風(fēng)險(xiǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)部署的指揮控制方案如表3所示，其中架風(fēng)險(xiǎn)為部署點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量min Zj、風(fēng)險(xiǎn)概率為部署點(diǎn)的最大飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率pj，架公里為部署點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)運(yùn)載能力Zj，
表3最小飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率部署指揮控制方案(單位架、架風(fēng)險(xiǎn)、概率、架公里、批次、分鐘)
*完成部署任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間
通過對(duì)指揮控制方案(表3)分析可知，完成部署任務(wù)需要的作戰(zhàn)飛機(jī)批次總數(shù)為49、時(shí)間為39.43分鐘，01～06集結(jié)點(diǎn)需要的作戰(zhàn)飛機(jī)批次分別為11、16、14、2、4和12，因此必須對(duì)02、03和06集結(jié)點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)一步分析可知，從03集結(jié)點(diǎn)向10部署點(diǎn)部署36架作戰(zhàn)飛機(jī)所花費(fèi)的39.43分鐘是制約整個(gè)部署任務(wù)更快完成的瓶頸，該部署同時(shí)也是降低完成所有戰(zhàn)場(chǎng)部署遭遇的風(fēng)險(xiǎn)概率的瓶頸，如果用速度更快的作戰(zhàn)飛機(jī)來完成這部分部署，則可將完成整個(gè)部署任務(wù)的時(shí)間縮短為25.71分鐘，減少量為34.80％，將風(fēng)險(xiǎn)概率從0.046降低為0.030，減少量為34.78％，
從對(duì)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部署點(diǎn)部署作戰(zhàn)飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)為0.046、耗時(shí)39.43分鐘，該約束條件的影子價(jià)格為最大值37，說明該條件最難滿足，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)部署量約束條件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，使原來不構(gòu)成影響的資源變成有影響的資源，通過對(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)到降低風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)載量及部署時(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)集結(jié)點(diǎn)的剩余作戰(zhàn)飛機(jī)量可以看出，02集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)已全部用完，明顯偏低，而04集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)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)說明如果02集結(jié)點(diǎn)有更多的作戰(zhàn)飛機(jī)，04集結(jié)點(diǎn)有更少的作戰(zhàn)飛機(jī)，就可能獲得更好的部署計(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，求出的最小時(shí)間部署的改進(jìn)方案如表4所示，
表4最小飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率部署指揮控制方案的改進(jìn)方案(單位架、架風(fēng)險(xiǎn)、概率、架公里、批次、分鐘)
*完成部署任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間
通過對(duì)表4的分析可知，完成部署任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)為0.037、減幅為19.57％，需要的時(shí)間縮短為31.71分鐘，減幅為19.58％，總風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)載量減少為13.739架風(fēng)險(xiǎn)、減幅為8.73％，總運(yùn)載量減少為13739架公里，減幅為8.73％，對(duì)偶分析表明影子價(jià)格沒有任何變化，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)集結(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)可部署作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量的最優(yōu)管理。
全文摘要
本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)飛機(jī)快速低風(fēng)險(xiǎn)部署的指揮控制方法，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)作戰(zhàn)飛機(jī)，該方法根據(jù)從不同集結(jié)點(diǎn)到不同部署點(diǎn)的飛行路徑的長度、飛行遭遇風(fēng)險(xiǎn)概率、集結(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)飛機(jī)的可部署量和部署點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的需求量、作戰(zhàn)飛機(jī)批次的速度和所含架數(shù)，構(gòu)造以部署所有作戰(zhàn)飛機(jī)耗費(fèi)時(shí)間或遭遇風(fēng)險(xiǎn)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)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合快速低風(fēng)險(xiǎn)部署要求的指揮控制方案，該方法具有應(yīng)用廣泛和明顯提高戰(zhàn)斗力等特點(diǎn)，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的技術(shù)。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK1845146SQ200610040249
公開日2006年10月11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