野戰防空網路化火控系統的最佳化與決策是陳晨撰寫的一篇論文。
基本介紹
- 中文名：野戰防空網路化火控系統的最佳化與決策
- 作者：陳晨
- 導師：陳杰
- 學科專業：模式識別與智慧型系統
基本信息,內容簡介,
基本信息
論文作者
陳晨著
陳杰指導
學科專業
模式識別與智慧型系統
學位級別
博士論文
學位授予單位
北京理工大學
學位授予時間
2009
關鍵字
野戰防空@@@火控系統@@@火力分配@@@網路化@@@決策
館藏號
E115
館藏目錄
2010\E115\1
內容簡介
隨著科學技術尤其是信息技術的發展，現代戰爭正在發生革命性變化。信息技術在軍事領域的套用，使得戰爭形式已經從平台中心戰向網路中心戰轉變，防空作戰網路化的優勢和重要性越來越明顯。目前防空體系面臨著巨大挑戰，傳統的功能集中的火控體系結構因受多種因素影響已經不能適應新形勢下的作戰要求。利用開放式的體系結構和網路化系統的理論與方法來構建新的野戰防空火控系統，使得原來單一的火控體系轉變為指揮控制與火力控制一體化的野戰防空網路化火控系統。
本文以野戰防空為背景，以野戰防空火控系統為研究對象，分析了網路化條件下防空火控系統的發展趨勢與特點，構建了野戰防空網路化火控系統，重點開展了如下研究工作：
1、以網路化作戰需求為牽引，提出了野戰防空網路化火控體系的設計目標，進行了系統體系結構和信息流程設計。針對傳統防空系統中火控單元功能過於集中、信息共享程度低、無法實現互操作等問題，從功能體系、數據體系和網路體系三個方面針對網路化火控系統的組成、各節點的關係與工作流程進行了設計，構建了分層分散式的系統體系結構。並在這種體系結構下根據作戰任務和系統性能的變化，提出了相應的指揮體系重組方法。高效能的體系構建為野戰防空網路化火控系統數據處理和指揮控制技術的研究奠定了基礎。
2、野戰防空網路化火控系統的形成，使得防空作戰由單平台作戰形式轉變為網路化作戰形式。為了充分利用給定的戰場資源，以儘可能大的機率攔截防區內各角度的來襲目標，開展了火力節點最佳化部署研究。針對傳統部署方法不能精確描述部署地理限制條件的不足，提出了格線離散化的思想對防區進行劃分，用與防區格線相對應的矩陣對火力覆蓋能力、地理限制條件等問題進行了數學描述，建立了節點部署問題的數學模型，度量了部署方案對被保護對象的貢獻程度。設計了一種Memetic算法對問題進行了求解。該方法同時能夠對新加入的火力節點進行及時配置，提高了節點部署的有效性和合理性。
3、網路化防空作戰將各種作戰行動從依賴防空武器自身的探測器和火力系統，轉變為網路化條件下的協作方式。數據傳輸模式的變化使得數據處理方法具有新的特點，為了充分發揮網路化火控系統信息共享和協作的優勢，開展了網路化火控系統的數據處理研究。首先分析了網路化數據處理流程的特點，設計了數據傳輸規則，提出了基於預測序列的信息傳輸方法，其次介紹了時空配準和航跡關聯方法，最後運用聯邦Kalman濾波技術對分散式多感測器航跡融合問題進行了求解，提出了與系統體系結構相適應的分級並行處理方法，可以對數據丟包和時延進行補償，融合後的數據在滿足系統需求的基礎上達到了更高的精度要求，為指揮員及時掌握戰場態勢、進行指揮決策奠定了基礎。
4、網路化作戰模式下，系統綜合作戰效能的發揮不僅取決於火力單元本身，更取決於良好的戰術指揮。為了減少戰場不確定性對指揮決策的影響，提高部隊的反應速度，開展了火力最佳化分配與決策研究。提出了空中目標威脅度的計算方法，構造了限制矩陣表示火力約束條件，建立了最佳化分配問題的數學描述和數學模型，保證了分配方案在火力約束條件下對來襲目標形成儘可能大的毀殲，且能夠對威脅度大的目標進行多次攔截。本文採用了匈牙利法和一種基於免疫原理的遺傳算法對問題進行求解，匈牙利法在求解小規模的問題時簡單易行，隨著問題規模的增大，解空間呈指數級增長，基於免疫原理的遺傳算法利用啟發式規則對候選解進行最佳化，提高了求解效率，適用於實時戰場輔助決策。火力分配算法的科學性和有效性在野戰防空網路化火控系統仿真實驗平台上得到了驗證。
5、開展了野戰防空網路化火控系統綜合仿真與評估研究，用以支持火控系統組網仿真和戰術模擬，檢驗系統的綜合作戰效能。開發了基於HLA的野戰防空網路化火控系統仿真實驗平台軟體，為本文相關算法的研究提供了一個有力的驗證手段，構建了網路化火控系統效能評估的指標體系，給出了系統效能評估結果，驗證了系統的先進性。該平台軟體在實際靶場實驗中得到了成功驗證，同時支撐該平台建設的《某大型分散式武器系統仿真系統研究》獲得了2007年國防科技進步三等獎。
