CN109737830A - 无人机群攻击火力分配问题的规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人机群攻击火力分配问题的规划方法，k类导弹对目标编队射击时，总的毁伤价值为导弹群对目标编队毁伤价值最大化的数学描述为导弹群总价值最小的数学描述为min(λ₁N₁+λ₂N₂+…+λ_kN_k)。本发明的有益效果是规划方法效率高，解算结果准确。

Description

无人机群攻击火力分配问题的规划方法

技术领域

本发明属于无人机导弹攻击技术领域，涉及无人机群攻击火力分配问题的规划方法。

背景技术

反舰导弹弹群攻击的火力最优分配问题主要有下列四个基本要素：

①火力单位特性：主要有类别(舰舰导弹、舰空导弹、舰炮等)、型号(单一型号或多种型号)、数量、位置，对各种目标的毁伤效能及可用弹药等；

②目标单位特性：主要有目标类别、数量、位置、运动特性、价值、威胁程度、易损性以及目标几何特性(点目标、面目标、群目标)等；

③火力攻击的最优准则：主要有对目标的毁伤程度要大或毁伤目标数要大，所用的火力单位数和弹药消耗要小等；

④射击条件：主要是火力分配所依据的目标特性不确定性程度。一般来说，进攻时拟定分配方案时间较为充裕，对目标特性了解较清楚；而防御时目标往往突然出现，目标特性的不确定性大。

可见，火力分配方法不仅取决于导弹的型号、战技术性能、突防能力和数量、目标的类型、价值、数量和反导抗击能力，而且取决于具体的毁伤指标。上述各种要素的不同组合，构成了多种多样复杂的火力分配优化问题。无人机群攻击火力分配是指根据导弹攻击的任务，合理进行目标配对决策，并向导弹装定相应的决策指令，依靠导弹自身的目标选择能力选择火分目标，实现上级的作战意图，保障作战协同。其实质是按照指挥员的作战意图，合理分配无人机群攻击导弹火力，打击预定目标。

发明内容

本发明的目的在于提供无人机群攻击火力分配问题的规划方法，本发明的有益效果是规划方法效率高，解算结果准确。

本发明所采用的技术方案是红方由多种型号的反舰导弹组成的弹群对蓝方舰船目标实施协同攻击，假设i为导弹的型号，i＝1,2,┄,k；λ_i表示一枚第i类导弹的价值系数；j和r为目标的批号，j＝1,2,┄,m，r＝1,2,┄,m；N_i为第i类导弹的数量；x_ij表示第i类导弹用于射击第j批目标的数量；x_j表示射击第j批目标的导弹总数；v_r表示第r批目标的价值系数；ω_ir表示第i类导弹按照毁伤指标，毁伤第r批目标所需的导弹数；P_ijr表示第i类导弹对第j批目标射击时对第r批目标的命中概率；k_i表示第i类导弹的价值系数，导弹的火力分配矩阵用X＝(x_ij)来描述，由于导弹对预定目标射击时，对预定目标和非预定目标都有一定的捕捉、命中概率，因此，一枚第i类导弹对目标群的第j批目标射击时，对目标r的毁伤概率为：

令A_ijr＝1-P_ijr/ω_ir；则x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的毁伤概率为：

毁伤价值为：

则x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对目标编队的毁伤价值为：

k类导弹对目标编队的第j批目标射击时，对目标编队总的毁伤价值为：

其中，

k类导弹对目标编队射击时，总的毁伤价值为：

导弹群对目标编队毁伤价值最大化的数学描述为：

由于不同型号的导弹其造价和战术价值是不同的，因此，在导弹群攻击时，既要考虑如何提高导弹的作战效能的问题，也要考虑如何降低作战成本的问题。

导弹群总价值最小的数学描述为：

min(λ₁N₁+λ₂N₂+…+λ_kN_k)

其中，

进一步：

①所述P_ijr解算方法：

反舰导弹在不受目标抗击时，其单发命中概率P可表示为：

P＝P_可靠·P_捕捉·P_自导

其中，P可靠为导弹可靠飞行概率；P捕捉为导弹对目标的捕捉概率；P自导为导弹对目标的自导命中概率，一般这些因素是由反舰导弹自身的性能因素确定的，而且事先是已知的，反舰导弹遭受目标抗击的情况下，还需考虑导弹对目标硬拦截和软对抗的突防能力，用突防概率Q突防表示，此时，导弹的单发命中概率为：

P＝P_可靠·P_捕捉·P_自导·Q_突防

因此，第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的命中概率为：

P_ijr＝P_i,可靠·P_ijr,捕捉·P_ir,自导·Q_ir,突防

其中，P_i,可靠为第i类导弹的可靠飞行概率；P_ijr捕捉为第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的捕捉概率；P_ir自导为第i类导弹对第r批目标射击时的自导命中概率；Q_ir,突防为第i类导弹对第r批目标射击时的突防概率；

②所述ω_ir解算方法：

一般用重伤目标所需的平均必须命中导弹数ω_重创为基准，依据假设，ω_ir表示第i类导弹按照毁伤指标，毁伤第r批目标平均所需的导弹数，则有：

ω_ir∈{ω_ir,轻伤；ω_ir,重创；ω_ir,击沉}

其中，ω_ir,轻伤表示第i类导弹轻伤第r批目标平均所需的导弹数；ω_ir,重创表示第i类导弹重创第r批目标平均所需的导弹数；ω_ir,击沉表示第i类导弹击沉第r批目标平均所需的导弹数；

③所述N_i解算方法：

x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的毁伤概率为；

则N_i枚第i类导弹对第r批目标的毁伤概率为；

为了进一步简化，不考虑导弹火力转移问题，即对反舰导弹的目标捕捉概率P_ijr捕捉取值为：

此时，有：

令P_ir＝P_i,可靠·P_ir,自导·Q_ir,突防，则：

假设预期对第r批目标的毁伤概率为W_r，依据文献，一般取W_r＝80％作为确定饱和攻击战术成功的标准；当对该批目标的攻击任务由第i类导弹独立承担时，有：

此时，解得：

x_ir＝lg(1-W_r)/lg(1-P_ir/ω_ir)

在导弹群攻击时，攻击任务由k类导弹共同完成，即：

可见，用于攻击该批目标的第i类导弹的数量满足：

x_ir≤lg(1-W_r)/lg(1-P_ir/ω_ir)。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明无人机群攻击火力分配问题的规划方法中，红方由多种型号的反舰导弹组成的弹群对蓝方舰船目标实施协同攻击。假设i为导弹的型号，i＝1,2,┄,k；λ_i表示一枚第i类导弹的价值系数；j和r为目标的批号，j＝1,2,┄,m，r＝1,2,┄,m；N_i为第i类导弹的数量；x_ij表示第i类导弹用于射击第j批目标的数量；x_j表示射击第j批目标的导弹总数；v_r表示第r批目标的价值系数；ω_ir表示第i类导弹按照毁伤指标，毁伤第r批目标所需的导弹数；P_ijr表示第i类导弹对第j批目标射击时对第r批目标的命中概率；k_i表示第i类导弹的价值系数。导弹的火力分配矩阵用X＝(x_ij)来描述。

由于导弹对预定目标射击时，对预定目标和非预定目标都有一定的捕捉、命中概率，因此，一枚第i类导弹对目标群的第j批目标射击时，对目标r的毁伤概率为：

令A_ijr＝1-P_ijr/ω_ir；则x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的毁伤概率为：

毁伤价值为：

则x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对目标编队的毁伤价值为：

k类导弹对目标编队的第j批目标射击时，对目标编队总的毁伤价值为：

其中，

k类导弹对目标编队射击时，总的毁伤价值为：

导弹群对目标编队毁伤价值最大化的数学描述为：

由于不同型号的导弹其造价和战术价值是不同的，因此，在导弹群攻击时，既要考虑如何提高导弹的作战效能的问题，也要考虑如何降低作战成本的问题。

导弹群总价值最小的数学描述为：

min(λ₁N₁+λ₂N₂+…+λ_kN_k)

其中，

下面具体分析参数P_ijr和ω_ir的解算方法，并进一步解算x_ij的取值范围。

①反舰导弹在不受目标抗击时，其单发命中概率P可表示为：

P＝P_可靠·P_捕捉·P_自导

其中，P可靠为导弹可靠飞行概率；P捕捉为导弹对目标的捕捉概率；P自导为导弹对目标的自导命中概率。一般这些因素是由反舰导弹自身的性能因素确定的，而且事先是已知的。

反舰导弹遭受目标抗击的情况下，还需考虑导弹对目标硬拦截和软对抗的突防能力，用突防概率Q突防表示，此时，导弹的单发命中概率为：

P＝P_可靠·P_捕捉·P_自导·Q_突防

因此，第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的命中概率为：

P_ijr＝P_i,可靠·P_ijr,捕捉·P_ir,自导·Q_ir,突防

其中，P_i,可靠为第i类导弹的可靠飞行概率；P_ijr捕捉为第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的捕捉概率；P_ir自导为第i类导弹对第r批目标射击时的自导命中概率；Q_ir,突防为第i类导弹对第r批目标射击时的突防概率。

②导弹毁伤目标的平均必须命中数ω是表征导弹战斗部威力及目标易损性的一个参数。ω值可用传统试验法或战例统计的方法确定。选取不同等级的毁伤标准(击沉、重创、轻伤)，ω值会不同。一般用重伤目标所需的平均必须命中导弹数ω_重创为基准则有：

ω_ir∈{ω_ir,轻伤；ω_ir,重创；ω_ir,击沉}

其中，ω_ir,轻伤表示第i类导弹轻伤第r批目标平均所需的导弹数；ω_ir,重创表示第i类导弹重创第r批目标平均所需的导弹数；ω_ir,击沉表示第i类导弹击沉第r批目标平均所需的导弹数。

③所需反舰导弹的数量N_i

x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的毁伤概率为；

则N_i枚第i类导弹对第r批目标的毁伤概率为；

为了进一步简化，不考虑导弹火力转移问题，即对反舰导弹的目标捕捉概率P_ijr捕捉取值为：

此时，有：

令P_ir＝P_i,可靠·P_ir,自导·Q_ir,突防，则：

假设预期对第r批目标的毁伤概率为W_r，依据文献，一般取W_r＝80％作为确定饱和攻击战术成功的标准；当对该批目标的攻击任务由第i类导弹独立承担时，有：

此时，解得：

x_ir＝lg(1-W_r)/lg(1-P_ir/ω_ir)

在导弹群攻击时，攻击任务由k类导弹共同完成，即：

可见，用于攻击该批目标的第i类导弹的数量满足：

x_ir≤lg(1-W_r)/lg(1-P_ir/ω_ir)。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.无人机群攻击火力分配问题的规划方法，其特征在于：红方由多种型号的反舰导弹组成的弹群对蓝方舰船目标实施协同攻击，假设i为导弹的型号，i＝1,2,┄,k；λ_i表示一枚第i类导弹的价值系数；j和r为目标的批号，j＝1,2,┄,m，r＝1,2,┄,m；N_i为第i类导弹的数量；xi_j表示第i类导弹用于射击第j批目标的数量；x_j表示射击第j批目标的导弹总数；v_r表示第r批目标的价值系数；ω_ir表示第i类导弹按照毁伤指标，毁伤第r批目标所需的导弹数；P_ijr表示第i类导弹对第j批目标射击时对第r批目标的命中概率；k_i表示第i类导弹的价值系数，导弹的火力分配矩阵用X＝(x_ij)来描述，由于导弹对预定目标射击时，对预定目标和非预定目标都有一定的捕捉、命中概率，因此，一枚第i类导弹对目标群的第j批目标射击时，对目标r的毁伤概率为：

令A_ijr＝1-P_ijr/ω_ir；则x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的毁伤概率为：

毁伤价值为：

则x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对目标编队的毁伤价值为：

k类导弹对目标编队的第j批目标射击时，对目标编队总的毁伤价值为：

其中，

k类导弹对目标编队射击时，总的毁伤价值为：

导弹群对目标编队毁伤价值最大化的数学描述为：

由于不同型号的导弹其造价和战术价值是不同的，因此，在导弹群攻击时，既要考虑如何提高导弹的作战效能的问题，也要考虑如何降低作战成本的问题。

导弹群总价值最小的数学描述为：

min(λ₁N₁+λ₂N₂+…+λ_kN_k)

其中，

2.按照权利要求1所述无人机群攻击火力分配问题的规划方法，其特征在于：

①所述P_ijr解算方法：

反舰导弹在不受目标抗击时，其单发命中概率P可表示为：

P＝P_可靠·P_捕捉·P_自导

其中，P可靠为导弹可靠飞行概率；P捕捉为导弹对目标的捕捉概率；P自导为导弹对目标的自导命中概率，一般这些因素是由反舰导弹自身的性能因素确定的，而且事先是已知的，反舰导弹遭受目标抗击的情况下，还需考虑导弹对目标硬拦截和软对抗的突防能力，用突防概率Q突防表示，此时，导弹的单发命中概率为：

P＝P_可靠·P_捕捉·P_自导·Q_突防

因此，第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的命中概率为：

P_ijr＝P_i,可靠·P_ijr,捕捉·P_ir,自导·Q_ir,突防

其中，P_i,可靠为第i类导弹的可靠飞行概率；P_ijr捕捉为第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的捕捉概率；P_ir自导为第i类导弹对第r批目标射击时的自导命中概率；Q_ir,突防为第i类导弹对第r批目标射击时的突防概率；

②所述ω_ir解算方法：

一般用重伤目标所需的平均必须命中导弹数ω_重创为基准，依据假设，ω_ir表示第i类导弹按照毁伤指标，毁伤第r批目标平均所需的导弹数，则有：

ω_ir∈{ω_ir,轻伤；ω_ir,重创；ω_ir,击沉}

其中，ω_ir,轻伤表示第i类导弹轻伤第r批目标平均所需的导弹数；ω_ir,重创表示第i类导弹重创第r批目标平均所需的导弹数；ω_ir,击沉表示第i类导弹击沉第r批目标平均所需的导弹数；

③所述N_i解算方法：

x_ij枚第i类导弹对第j批目标射击时，对第r批目标的毁伤概率为；

则N_i枚第i类导弹对第r批目标的毁伤概率为；

为了进一步简化，不考虑导弹火力转移问题，即对反舰导弹的目标捕捉概率P_ijr捕捉取值为：

此时，有：

令P_ir＝P_i,可靠·P_ir,自导·Q_ir,突防，则：

假设预期对第r批目标的毁伤概率为W_r，依据文献，一般取W_r＝80％作为确定饱和攻击战术成功的标准；当对该批目标的攻击任务由第i类导弹独立承担时，有：

此时，解得：

x_ir＝lg(1-W_r)/lg(1-P_ir/ω_ir)

在导弹群攻击时，攻击任务由k类导弹共同完成，即：

可见，用于攻击该批目标的第i类导弹的数量满足：

x_ir≤lg(1-W_r)/lg(1-P_ir/ω_ir)。