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        基于目標(biāo)打擊任務(wù)的精確制導(dǎo)彈藥優(yōu)化分配模型*

        2020-11-11 06:30:36周文明王如生
        關(guān)鍵詞:分配成本模型

        劉 博,周文明,劉 釗,王如生

        (1 75837部隊(duì),廣州 510600; 2 國(guó)防大學(xué)聯(lián)合勤務(wù)學(xué)院, 北京 100000)

        0 引言

        目標(biāo)打擊[1]任務(wù)主要通過選擇相應(yīng)的精確制導(dǎo)彈藥[2]實(shí)現(xiàn)。精確制導(dǎo)彈藥種類多、打擊精度高、造價(jià)昂貴。制導(dǎo)彈藥的選擇需要綜合目標(biāo)打擊要求、目標(biāo)特性、彈藥性能、彈藥數(shù)量、經(jīng)濟(jì)效益等多方面因素。文中以最小化經(jīng)濟(jì)成本前提下完成目標(biāo)打擊任務(wù)為出發(fā)點(diǎn),基于整數(shù)線性規(guī)劃[3]建立了精確制導(dǎo)彈藥優(yōu)化分配模型,該模型能夠根據(jù)制導(dǎo)彈藥現(xiàn)有數(shù)量、彈藥成功發(fā)射概率計(jì)算分析當(dāng)前可成功發(fā)射彈藥量,并結(jié)合目標(biāo)打擊任務(wù)要求提出經(jīng)濟(jì)成本最低的彈藥使用分配方案。

        1 模型構(gòu)建

        已知條件:根據(jù)彈藥彈頭和彈體的不同,將彈藥分為N型,第i型彈藥可用數(shù)量為di;根據(jù)目標(biāo)本身特性和目標(biāo)打擊要求,將敵目標(biāo)分為L(zhǎng)類,某任務(wù)需要打擊第j類目標(biāo)數(shù)量為tj;效能分析推薦量xji,該物理量綜合目標(biāo)特性、制導(dǎo)彈藥毀傷能力、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境三大影響因素,通過仿真計(jì)算的方法得到,表示只使用第i型彈藥打擊單個(gè)第j類目標(biāo)時(shí)達(dá)成毀傷效能需要成功發(fā)射的彈藥數(shù)量,當(dāng)xji=∞時(shí)表示該型彈藥不能夠用于打擊相應(yīng)目標(biāo);第i型彈藥單發(fā)可成功發(fā)射的概率為pi,pi可通過平時(shí)發(fā)射情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì);第i型彈藥單價(jià)為ci。

        求解問題:打擊第j類目標(biāo)需要成功發(fā)射第i型彈藥的數(shù)量yji。

        (1)

        ②當(dāng)0≤σi<1時(shí),μi-σi>μi-1,則P{K≥μ-1}>0.84。此時(shí)取yi=μi-1,則:

        si=μi-1=dipi-1

        綜上則有:

        (2)

        以消耗彈藥的總價(jià)值衡量費(fèi)效比,總價(jià)值越低則越優(yōu)。則目標(biāo)函數(shù)為:

        (3)

        模型輸出為yji,即i型彈藥打擊第j類目標(biāo)時(shí)成功發(fā)射彈藥量。由此可以計(jì)算總成功發(fā)射彈藥量。

        令Yj=(yj1,yj2,…,yjN),YT=(Y1,Y2,…,YL),C1×N=(c1,c2,…,cN),IN為N階單位矩陣,b1×L=(1,1,…,1),s1×N=(s1,s2,…,sN)。A2和f為分塊矩陣,均包含L個(gè)子塊。

        (4)

        (5)

        A2=(IN,…,IN)

        (6)

        f=(C1×N,…,C1×N)

        (7)

        將式(1)、式(2)、式(3)表示成線性規(guī)劃模型的標(biāo)準(zhǔn)形式[5]:

        (8)

        通過Matlab線性規(guī)劃函數(shù)[6]求解式(8),則可得到經(jīng)濟(jì)成本最低的彈藥使用分配方案Yj,目標(biāo)函數(shù)值F為消耗彈藥總價(jià)值。

        2 應(yīng)用示例

        已知,某次作戰(zhàn)行動(dòng)需要打擊A類目標(biāo)10個(gè),B類目標(biāo)20個(gè),C類目標(biāo)30個(gè),目標(biāo)打擊效果要求均為擊毀。此次任務(wù)共有彈藥4型,記為A、B、C、D,綜合彈藥毀傷能力、目標(biāo)特性、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,通過仿真分析得到每型彈藥對(duì)相應(yīng)目標(biāo)打擊的效能分析推薦量如表1所示。

        表1 目標(biāo)打擊效能分析推薦量

        各型彈藥單價(jià)如表2所示。

        表2 彈藥單價(jià) 百萬元

        當(dāng)前可用彈藥數(shù)量及可成功發(fā)射概率如表3所示。

        表3 彈藥數(shù)量及發(fā)射成功率

        代入式(8)求解得到經(jīng)濟(jì)成本最低的目標(biāo)-彈藥分配方案(需要成功發(fā)射的彈藥數(shù)量)如表4所示,此時(shí)目標(biāo)函數(shù)值達(dá)到最小為444,則對(duì)應(yīng)的消耗彈藥總價(jià)值達(dá)到最小為444百萬元。該方案可確保84%以上的成功率。

        表4 目標(biāo)-彈藥分配表

        3 結(jié)論

        文中基于整數(shù)線性規(guī)劃模型構(gòu)建了精確制導(dǎo)彈藥的優(yōu)化分配模型,該模型能夠基于現(xiàn)有彈藥數(shù)量、目標(biāo)打擊任務(wù)要求進(jìn)行計(jì)算分析,給出經(jīng)濟(jì)成本最低的制導(dǎo)彈藥使用分配方案,經(jīng)過Matlab驗(yàn)證[6]。結(jié)果表明,該模型能夠根據(jù)當(dāng)前制導(dǎo)彈藥數(shù)量和目標(biāo)打擊任務(wù)要求給出經(jīng)濟(jì)成本最低的制導(dǎo)彈藥使用分配方案,提升了精確制導(dǎo)彈藥使用分析的科學(xué)性。

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