不確定環(huán)境下裝備指揮決策的智能推理與優(yōu)化方法研究

不確定環(huán)境下裝備指揮決策的智能推理與優(yōu)化方法研究信息化技術(shù)憑借其強(qiáng)大的生命力實(shí)現(xiàn)了對(duì)軍事領(lǐng)域的全方位滲透,對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)產(chǎn)生了深刻影響,使得武器裝備、部隊(duì)編成、戰(zhàn)爭(zhēng)觀念以及指揮方式等都發(fā)生了巨大變化。在此背景之下,傳統(tǒng)的依賴(lài)指揮員偏好和知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)式?jīng)Q策方法,已經(jīng)不能適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)全縱深、非線(xiàn)性、全要素和快節(jié)奏的作戰(zhàn)需求,必須在分析裝備指揮決策特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,引入現(xiàn)代信息技術(shù)、智能方法和決策模型,對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大以及目標(biāo)多元的裝備指揮決策問(wèn)題作出準(zhǔn)確分析和科學(xué)判斷,從而不斷適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)條件下戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息瞬息萬(wàn)變的局面。論文將不確定環(huán)境下的裝備指揮決策作為應(yīng)用背景,針對(duì)決策過(guò)程中所面對(duì)的裝備決策數(shù)據(jù)不完備、目標(biāo)毀傷概率不固定以及指揮員偏好信息不精確等一系列不確定因素,通過(guò)粗糙集理論、軍事運(yùn)籌學(xué)、智能進(jìn)化算法與模糊多準(zhǔn)則群決策技術(shù)等相關(guān)理論和方法,構(gòu)建了裝備規(guī)則提取—武器單裝運(yùn)用—裝備組合優(yōu)化—裝備方案優(yōu)選—敏捷仿真實(shí)驗(yàn)的具有反饋效應(yīng)的裝備指揮決策閉環(huán)優(yōu)化分析框架,從而為作戰(zhàn)指揮員科學(xué)制定武器裝備運(yùn)用方案,以及有效提高武器裝備系統(tǒng)整體作戰(zhàn)效能提供輔助決策和平臺(tái)支持。論文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果可以概括為以下四個(gè)方面:(1)構(gòu)建了不確定環(huán)境下面向裝備指揮決策的閉環(huán)優(yōu)化分析框架。針對(duì)裝備指揮決策的時(shí)效性、精確性和協(xié)同性作戰(zhàn)需求,提出了不確定環(huán)境下面向裝備指揮決策的閉環(huán)優(yōu)化分析機(jī)制。根據(jù)優(yōu)化框架的邏輯流程,關(guān)鍵技術(shù)和突破途徑共包括四個(gè)部分:基于RS理論和模糊邏輯的兩階段裝備智能決策方法,基于群體進(jìn)化算法的武器裝備組合規(guī)劃與優(yōu)化方法,基于多準(zhǔn)則群決策的裝備運(yùn)用方案優(yōu)選方法,以及面向武器裝備指揮決策反饋的敏捷仿真理論與技術(shù)。(2)提出了基于RS理論和模糊邏輯的兩階段裝備智能決策方法。針對(duì)不完備信息條件下的武器裝備單裝運(yùn)用問(wèn)題,構(gòu)造了包含規(guī)則提取和模糊推理兩個(gè)階段的裝備智能決策方法,從而提高裝備指揮決策的自動(dòng)化水平。在第一階段,該方法首先采用最大概率值法實(shí)現(xiàn)缺失屬性值的補(bǔ)齊操作,同時(shí)應(yīng)用基于正區(qū)域的屬性約簡(jiǎn)算法獲取裝備決策表的核心屬性,然后利用LEM2規(guī)則提取算法學(xué)習(xí)裝備指揮決策的模糊規(guī)則。在第二階段,構(gòu)建以作戰(zhàn)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)為輸入量,以武器裝備決策類(lèi)型為輸出量的Mamdani型模糊推理系統(tǒng),并根據(jù)第一階段提取的模糊規(guī)則得到最終的裝備決策結(jié)果。(3)提出了一種自適應(yīng)Memetic算法對(duì)裝備組合優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解。在綜合考慮四類(lèi)約束條件的基礎(chǔ)上,建立了裝備組合優(yōu)化問(wèn)題的非線(xiàn)性整數(shù)規(guī)劃模型;然后設(shè)計(jì)了一種滿(mǎn)足交戰(zhàn)約束條件的整型個(gè)體編碼方式,松弛了裝備組合優(yōu)化模型中較難滿(mǎn)足的交火可行性約束;最后在自適應(yīng)Memetic算法框架下,采用自適應(yīng)免疫遺傳算法作為全局搜索機(jī)制,加快種群的收斂速度,同時(shí)在進(jìn)化種群的每次迭代過(guò)程中嵌入基于Swap鄰域結(jié)構(gòu)的變鄰域搜索方法,利用VNS/rand/Nr策略對(duì)每代全局的隨機(jī)個(gè)體進(jìn)行鄰域搜索,提高了算法跳出局部最優(yōu)解的能力。(4)提出了基于直覺(jué)模糊VIKOR法的裝備運(yùn)用方案優(yōu)選群決策方法。針對(duì)作戰(zhàn)指揮員權(quán)重未知、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則權(quán)重信息部分已知和完全未知兩種情形下的裝備方案優(yōu)選問(wèn)題,通過(guò)定義個(gè)體決策矩陣的直覺(jué)模糊熵來(lái)計(jì)算指揮員個(gè)體判斷信息的不確定程度,進(jìn)而確定每個(gè)作戰(zhàn)指揮員的權(quán)重值。對(duì)于準(zhǔn)則權(quán)重在一定約束條件下的裝備方案排序問(wèn)題,提出基于離差最大化原則的線(xiàn)性規(guī)劃模型來(lái)求解準(zhǔn)則權(quán)系數(shù)。對(duì)于準(zhǔn)則權(quán)重完全未知的裝備方案優(yōu)選問(wèn)題,提出基于直覺(jué)模糊記分函數(shù)的非線(xiàn)性規(guī)劃模型來(lái)求取準(zhǔn)則權(quán)重。最后通過(guò)結(jié)合GRA和VIKOR的混合多準(zhǔn)則群決策方法實(shí)現(xiàn)了待選裝備方案的排序和擇優(yōu)。此外,為了提高作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)與裝備指揮決策支持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)集成能力,在充分借鑒國(guó)際上典型作戰(zhàn)分析仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架基礎(chǔ)上,論文構(gòu)建了面向裝備指揮決策反饋的敏捷仿真系統(tǒng)體系架構(gòu)。主要從裝備決策仿真引擎、裝備決策建模方法和裝備決策