[发明专利]一种多型防空武器的协同防空任务规划方法及系统

说明书

本发明提供了一种多型防空武器的协同防空任务规划方法及系统，依据多型防空武器的性能指标和空中目标的航迹，估计各武器对各目标的拦截起始时刻、拦截结束时刻、拦截次数，确定各类约束条件，采用数值优化算法，在受约束的情况下规划多个武器对多个目标的拦截时序，得到以“时间段‑武器‑目标”对应关系表示的协同防空任务，达到最佳的拦截作战效果。本发明适用于多型防空武器的作战任务规划、指挥辅助决策、作战能力评估等。

技术领域

本发明涉及防空和计算、推算领域，具体地，涉及一种多型防空武器的协同防空任务规划方法及系统。

背景技术

现代防空体系一般包含多型武器，构成高空、中空、低空以及远程、中程、近程结合的全空域、多层火力配系。由于不同防空武器的性能存在差异，且防空武器的数量和对抗多目标的能力受到限制，因此需要对多型防空武器的作战任务进行合理的规划，实现火力的合理分配，达到最佳的作战效果。

作战任务规划是一个动态的武器-目标分配问题，即将总的交战时间划分为一系列足够长的时间段，在每个时间段内允许全部或部分武器射击目标并观察效果，直至无法继续射击(见Patrick A Hosein等于1990年2月在美国麻省理工学院发表的研究报告“SomeAnalytical Results for the Dynamic Weapon-Target Allocation Problem”)。一般采用分阶段优化的方式解决动态的武器-目标分配问题，形成“时间段-武器-目标”对应关系表示的任务方案，以对地攻击(见杨奇松等《弹道学报》2017年2期“分阶段对地打击武器-目标分配建模与决策”)、导弹防御(邵建兆等《系统工程与电子技术》2016年8期“双层火力协同反导作战中的火力调度”)、舰艇防空(施君杰等《指挥控制与仿真》2015年3期“基于序贯对策的舰艇编队多阶段火力分配”)等为应用背景开展了研究。但是，交战时间段的划分引入了人为因素，容易造成各阶段之间的火力空隙，特别是对防空任务规划，多个目标往往不会按最理想的情况同时进入不同武器的拦截区，且不同武器射击不同目标的时间不同，导致时间段的划分由最长射击时间决定，使部分射击时间较短的武器失去射击其它目标的机会。针对上述问题，需要研究一种新的多型防空武器的协同防空任务规划方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多型防空武器的协同防空任务规划方法及系统。

根据本发明提供的

一种多型防空武器的协同防空任务规划方法，包括：

估计步骤：依据各武器的性能指标和各目标航迹，估计各武器对各目标的拦截起始时刻、拦截结束时刻和拦截次数；

约束确定步骤：确定各武器的同时拦截目标数量约束、对各目标同时拦截的武器数量约束、对各目标的拦截次数约束以及各武器对各目标的拦截有利程度；

矩阵建立步骤：根据估计步骤的结果以及约束确定步骤的结果，建立各武器对各目标的拦截起始时刻矩阵、拦截结束时刻矩阵和拦截有利程度矩阵；

转化步骤：根据建立的矩阵，将多型防空武器的协同防空任务规划问题转化为受约束的优化问题，优化指标为总拦截有利程度，约束包括无时间冲突约束和拦截次数约束；

求解步骤：采用数值优化算法求解受约束的优化问题，得到多型防空武器的协同防空任务规划方案。

较佳的，所述约束确定步骤中，各武器对各目标的拦截有利程度，由各武器对各目标的杀伤概率q_ij决定，依据武器W_i对目标T_j的拦截次数n_ij和每一次拦截的杀伤概率q 计算，即：