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)憑借其強大的生命力實現(xiàn)了對軍事領(lǐng)域的全方位滲透,對現(xiàn)代戰(zhàn)爭產(chǎn)生了深刻影響,使得武器裝備、部隊編成、戰(zhàn)爭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)的依賴指揮員偏好和知識的經(jīng)驗式?jīng)Q策方法,已經(jīng)不能適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭全縱深、非線性、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,對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大以及目標多元的裝備指揮決策問題作出準確分析和科學(xué)判斷,從而不斷適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)條件下戰(zhàn)場態(tài)勢信息瞬息萬變的局面。論文將不確定環(huán)境下的裝備指揮決策作為應(yīng)用背景,針對決策過程中所面對的裝備決策數(shù)據(jù)不完備、目標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,通過粗糙集理論、軍事運籌學(xué)、智能進化算法與模糊多準則群決策技術(shù)等相關(guān)理論和方法,構(gòu)建了裝備規(guī)則提取—武器單裝運用—裝備組合優(yōu)化—裝備方案優(yōu)選—敏捷仿真實驗的具有反饋效應(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支持。論文的主要研究內(nèi)容和取得的成果可以概括為以下四個方面:(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。針對裝備指揮決策的時效性、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,基于群體進化算法的武器裝備組合規(guī)劃與優(yōu)化方法,基于多準則群決策的裝備運用方案優(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。針對不完備信息條件下的武器裝備單裝運用問題,構(gòu)造了包含規(guī)則提取和模糊推理兩個階段的裝備智能決策方法,從而提高裝備指揮決策的自動化水平。在第一階段,該方法首先采用最大概率值法實現(xiàn)缺失屬性值的補齊操作,同時應(yīng)用基于正區(qū)域的屬性約簡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)目標特征數(shù)據(jù)為輸入量,以武器裝備決策類型為輸出量的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算法對裝備組合優(yōu)化問題進行求解。在綜合考慮四類約束條件的基礎(chǔ)上,建立了裝備組合優(yōu)化問題的非線性整數(shù)規(guī)劃模型;然后設(shè)計了一種滿足交戰(zhàn)約束條件的整型個體編碼方式,松弛了裝備組合優(yōu)化模型中較難滿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制,加快種群的收斂速度,同時在進化種群的每次迭代過程中嵌入基于Swap鄰域結(jié)構(gòu)的變鄰域搜索方法,利用VNS/rand/Nr策略對每代全局的隨機個體進行鄰域搜索,提高了算法跳出局部最優(yōu)解的能力。(4)提出了基于直覺模糊VIKOR法的裝備運用方案優(yōu)選群決策方法。針對作戰(zhàn)指揮員權(quán)重未知、評價準則權(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)選問題,通過定義個體決策矩陣的直覺模糊熵來計算指揮員個體判斷信息的不確定程度,進而確定每個作戰(zhàn)指揮員的權(quán)重值。對于準則權(quán)重在一定約束條件下的裝備方案排序問題,提出基于離差最大化原則的線性規(guī)劃模型來求解準則權(quán)系數(shù)。對于準則權(quán)重完全未知的裝備方案優(yōu)選問題,提出基于直覺模糊記分函數(shù)的非線性規(guī)劃模型來求取準則權(quán)重。最后通過結(jié)合GRA和VIKOR的混合多準則群決策方法實現(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)的動態(tài)集成能力,在充分借鑒國際上典型作戰(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