基于作战网络建模的武器系统组合选择
文章目录
1 Introduction(略)
2 问题描述及分析
PROBLEM1: 候选武器系统数量的增加将导致可行组合空间的指数爆炸式增长，这就需要更高效的优化算法。
本文运用面向对象的作战循环理论，基于作战循环的思想对武器装备进行分类，再考虑武器装备的组合优化，极大地减少了组合空间武器系统。
PROBLEM2: 武器系统的规模越来越大，复杂系统内部的复杂关系使得提取和量化限制条件变得困难。
利用复杂网络理论对武器系统进行建模，对内部关系分类，极大地方便了武器系统组合约束选择的提取和量化。
3 作战网络建模
武器装备系统作战网络可以抽象为一个网络，节点集
V
V
V包括5种节点，分别是
S
S
S（侦察监视）、
D
D
D（指挥控制）、
I
I
I（影响力实体）、
C
C
C（综合设备）、
T
T
T（目标），它们之间存在的边（关系）如下：
其中，Reconnaisance flow 是指装备实体中的侦察监视分系统探测和收集敌方目标信息；Communication flow 代表设备实体之间的信息传输和命令通信；Influence flow 指装备和装备对敌方目标实施射击或电磁干扰的影响。
4 武器系统组合选择
4.1 作战效能评价指标体系
设
h
h
h是武器系统作战网络的综合影响系数，
U
O
L
i
U_{OL_i}
UOLi是作战环作战能力的度量，
{
e
j
}
,
j
=
1
,
2
,
.
.
.
,
n
\left\{e_j\right\},j=1,2,...,n
{ej},j=1,2,...,n是作战环
O
L
i
OL_i
OLi中边的集合，每条边的连接强度为
p
e
j
p_{e_j}
pej，于是
U
O
L
i
=
∏
p
e
i
U_{OL_i}=\prod{p_{e_i}}
UOLi=∏pei。
设
{
O
L
k
v
i
T
}
,
k
=
1
,
2
,
.
.
.
,
m
\left\{OL_k^{v_i^T}\right\},k=1,2,...,m
{OLkviT},k=1,2,...,m是武器系统作战网络中包含敌人目标
v
i
T
v_i^T
viT的所有作战环的集合，对目标
v
i
T
v_i^T
viT的度量为：
E
f
v
i
T
=
∑
U
O
L
k
Ef_{v_i^T}=\sum{U_{OL_k}}
EfviT=∑UOLk；再假设目标
v
i
T
v_i^T
viT的权重为目标
w
v
i
T
w_{v_i^T}
wviT，那么WSOS的综合评估指标为：
h
=
∑
(
w
v
i
T
⋅
E
f
v
i
T
)
h=\sum{\left(w_{v_i^T}\cdot Ef_{v_i^T}\right)}
h=∑(wviT⋅EfviT).
理解：由于建模目标是作战能力最大化，所以目标函数是对被攻击到的目标产生的杀伤力（影响）的加权求和，而对每个目标的杀伤力的计算方式是包含该目标的作战环的作战能力之和，作战环的作战能力是环内每条边的连接强度的乘积。
4.2 武器系统的组合选择
武器系统组合选择的最大问题是使整个武器装备体系的作战能力最大化：
m
a
x
V
X
=
a
r
g
m
a
x
h
V
X
maxV_X=argmaxh_{V_X}
maxVX=argmaxhVX 面临的约束有：
1）成本约束：
V
x
∗
=
{
V
X
⊆
V
∣
C
(
V
X
)
≤
B
}
V_x^*=\left\{V_X\subseteq V|C(V_X)\le B\right\}
Vx∗={VX⊆V∣C(VX)≤B}2）能力需求约束
V
x
∗
=
{
V
X
⊆
V
∣
C
A
k
(
V
X
)
≥
N
k
}
V_x^*=\left\{V_X\subseteq V|CA_k(V_X)\ge N_k\right\}
Vx∗={VX⊆V∣CAk(VX)≥Nk}
5 案例说明
（以导弹防御系统为例）
6 结论
本文介绍了基于作战网络的武器系统组合选择模型。建立了以武器装备作战能力最大化为优化目标，以能力需求和费用约束为约束条件的优化模型。在算例部分，我们以导弹防御系统为例，展示了基于作战网络模型的武器系统组合选择的整个计算过程和结果。该模型可以在给定的一组不同的方案中选择最优的武器系统组合，使其在预算约束下具有最高的效能比和作战能力。仿真结果表明了该模型的有效性和实用性。
基于作战网络的武器系统组合选择的优化目标是使武器装备体系整体作战能力最大化。在今后的工作中，我们可以根据不同的业务需求选择其他的优化目标，如最大化整个武器系统组合的成本效益，最大化由整个武器系统组合形成的武器装备体系的生存能力，这对于武器系统组合选择的研究具有重要意义。
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