CN112651107B - 一种对抗博弈目标毁伤策略评估方法 - Google Patents

一种对抗博弈目标毁伤策略评估方法 Download PDF

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CN112651107B CN202011405534.4A CN202011405534A CN112651107B CN 112651107 B CN112651107 B CN 112651107B CN 202011405534 A CN202011405534 A CN 202011405534A CN 112651107 B CN112651107 B CN 112651107B
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Abstract

本发明提供了一种对抗博弈目标毁伤策略评估方法，属于军事测试技术领域，步骤包括：获得弹丸与目标交汇相对空间位置参数；建立坐标系，确定弹丸与目标交汇相对速度和距离；获得弹丸与目标交汇相对速度与距离在各个坐标系的表达式，通过相对速度和相对距离获得目标毁伤策略参数；建立弹丸与目标交汇相关毁伤参数策略模型。本发明利用收支函数选择合适策略进行博弈，为高能高效弹药毁伤目标提供最优决策，决策结果科学；利用博弈论从双边获得最优决策，符合实际战争需求，基于双人零和博弈模型建立弹丸与目标交汇状态下目标毁伤策略，为目标毁伤评估提供一种新方法。

Description

一种对抗博弈目标毁伤策略评估方法
技术领域
本发明属于军事测试技术领域，具体涉及对抗博弈目标毁伤策略评估方法。
背景技术
目标毁伤效应评估技术是现代信息化战争中精确打击的重要技术，尤其是空间弹丸近炸破片对空间目标的毁伤效能评估。弹丸与目标交汇状态下目标毁伤策略方法是分析对抗战备与敌我战略的关键技术，由于弹丸与目标在交汇时刻的随机性，导致弹丸与目标相对姿态位置的不确定，以及破片飞散特性的差异，造成弹丸爆炸后破片对目标的毁伤效果不同。
目前主要毁伤效能评估手段，虽然能够模拟弹丸近炸的多种作战条件，但是在计算过程中对目标的毁伤结果依据经验统计而得，忽略了实际作战中的很多因素，或者在试验中目标处于静态的状态，获取的毁伤结果存在较大差异。实际目标与弹丸在交汇瞬间由多个毁伤元特征因素综合作用，使得弹丸与目标在交汇时刻的随机性，导致弹丸与目标相对姿态位置的不确定，以及破片飞散特性的差异，造成弹丸爆炸后破片对目标的毁伤效果评估困难。
为获得弹目对抗下对目标最大的毁伤效果，本发明提出一种对抗博弈目标毁伤策略评估方法。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了对抗博弈目标毁伤策略评估方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
对抗博弈目标毁伤策略评估方法，包括以下步骤：
步骤1、利用光电探测系统的目标检测技术获得弹丸与被攻击目标之间的相对空间位置关联参数及弹丸爆炸后形成的破片穿过设备所在测试区域的破片飞散参数；
步骤2、以所述空间位置关联参数和破片飞散参数为基础，基于破片与被毁伤目标之间的空间关系，建立地面坐标系、弹体坐标系、目标坐标系、弹体与目标相对速度坐标系之间的坐标系转换关系，分析基于弹丸炸点位置的弹目交汇相关参数，确定弹丸与目标交汇相对速度和距离；计算命中被毁伤目标的破片数目、以及破片命中被毁伤目标表面时的入射角；
步骤3、根据计算出的破片数目及入射角，结合弹目交汇在空间中的关联，根据双人零和静态博弈理论，给出弹目交汇目标毁伤评估策略型博弈的局中人集合、策略集合；计算出基于弹丸炸点位置弹目交汇时刻时相关的空间参数并作为局中人策略要素，建立博弈双方支付矩阵；
步骤4、根据弹丸与目标的时空间相互参数，结合博弈双方支付矩阵计算目标毁伤概率，根据目标毁伤概率得到局中人在交汇策略下的收支函数；根据收支函数对对抗博弈毁伤策略进行评估。
优选地，基于弹目交汇时刻破片的命中数量和入射角作为策略要素，假设弹丸作为局中人1，目标作为局中人2，博弈过程中局中人1的收益，必然是局中人2的损失，博弈双方收益之和作为目标毁伤结果，所述步骤2具体包括：
步骤2.1、基于空间轴向和周向，将飞散的破片根据轴向和周向分成多个微元束，近似认为破片束内破片均匀分布且破片速度都相同，破片沿中心射线运动，根据射线的方向和目标的描述，判断微元束和构成目标基本体的交汇情况，求出破片束和目标交汇位置和交汇时刻破片的速度；对所有破片束循环，得到目标部件命中破片数为：
Figure BDA0002816531770000031
其中，
Figure BDA0002816531770000032
为判断破片束是否命中目标部件的因子，如果命中目标舱段j值为1，否则为0；/>
Figure BDA0002816531770000033
分别为破片动态飞散角的最小值和最大值；
步骤2.2、假设破片命中目标平面的法向量为n，破片的运动方速度为v，且都是单位向量，则破片的运动速度、目标面法向矢量及入射角之间的关系为：
-v·n＝cosθ (2)。
优选地，所述步骤3具体包括：
步骤3.1、假设局中人1的价值信息矩阵为
Figure BDA0002816531770000034
其中/>
Figure BDA0002816531770000035
为第i个局中人1的价值信息；第i个局中人1的弹丸对所有目标的毁伤概率信息为
Figure BDA0002816531770000036
其中/>
Figure BDA0002816531770000037
Figure BDA0002816531770000038
为局中人1第i个弹丸对局中人2第j个目标的毁伤区间概率；
步骤3.2、局中人2的第j个目标防御局中人1所有弹丸的概率区间信息为
Figure BDA0002816531770000041
其中/>
Figure BDA0002816531770000042
Figure BDA0002816531770000043
为局中人2第j个目标对局中人1第i个弹丸的防御区间概率；局中人2的价值信息为
Figure BDA0002816531770000044
其中/>
Figure BDA0002816531770000045
为局中人2第j个目标价值的区间信息；
步骤3.3、局中人1发射弹丸的价值为
Figure BDA0002816531770000046
局中人2防御局中人1弹丸的价值区间为/>
Figure BDA0002816531770000047
则局中人1的支付函数为：
Figure BDA0002816531770000048
其中，xij，yij分别为二值决策变量；xij＝1表示第i个弹丸攻击第j个目标；xij＝0表示第i个弹丸脱靶攻击第j个目标；同样，yij＝1表示防御j方防御第i个弹丸；yij＝0表示防御j方没有防御第i个弹丸；
步骤3.4、由于博弈双方信息的不确定性，所求的支付矩阵中每个元素均为一个区间数，矩阵的每一个行向量对应局中人1一个纯策略，每一列对应局中人2的一个纯策略，则博弈双方支付矩阵为：
Figure BDA0002816531770000049
其中，x1，x2，…，xn分别为局中人1进攻的策略，y1，y2，…，yn分别为局中人2防御的策略，
Figure BDA00028165317700000410
分别为局中人1采取第xf策略时局中人2分别采取y1，y2，…，yn策略时局中人1的支付值。
优选地，所述步骤4具体包括：
假设一个有限n人非合作博弈，局中人i(0≤i≤n)的纯策略集为
Figure BDA0002816531770000051
定义在si上的混合策略为
Figure BDA0002816531770000052
即局中人i以/>
Figure BDA0002816531770000053
的概率选择纯策略/>
Figure BDA0002816531770000054
博弈的一个混合局势可以记为χ＝(χ1，χ2，…，χn)，在此混合局势下，局中人i的期望支付为：
Figure BDA0002816531770000055
其中
Figure BDA0002816531770000056
为局中人1选取纯策略/>
Figure BDA0002816531770000057
局中人2选取纯策略/>
Figure BDA0002816531770000058
局中人n选取纯策略/>
Figure BDA0002816531770000059
时局中人i的收益，步骤4包括以下步骤：
步骤4.1、对2人有限非合作博弈(双矩阵博弈)：设局中人1的混合策略为χ＝(χ1，χ2，…，χm)，局中人2的混合策略为y＝(y1，y2，…，yn)；Am×n，Bm×n分别为局中人1和2的收益矩阵，则局中人1和2的期望支付分别为χAyT和χByT；博弈模型中，设非敌方在采取αi策略，而敌方采取βj策略时，非敌方的收支函数为：
Figure BDA00028165317700000510
其中，
Figure BDA00028165317700000511
和/>
Figure BDA00028165317700000512
为D-S证据理论的基本可信数表达式；
Figure BDA00028165317700000513
和/>
Figure BDA00028165317700000514
分别表示非敌方在采取αi策略时，能够获得的收益(攻击有效性)和将要付出的代价(攻击无效性)；/>
Figure BDA00028165317700000515
和/>
Figure BDA00028165317700000516
则分别表示敌方在采取βj策略时，能够获得的收益(防御有效性)和将要付出的代价(防御无效性)；
步骤4.2、当非敌方采取某一策略时，在非敌方全部弹丸协同攻击敌方全部l个目标的对抗态势下，由非敌方弹丸对敌方全部l个目标的攻击有效性证据；采用D-S证据理论合成规则计算
Figure BDA00028165317700000517
和/>
Figure BDA0002816531770000061
满足表达式为：
Figure BDA0002816531770000062
其中，
Figure BDA0002816531770000063
支持的非敌方全部弹丸协同攻击敌方全部l个目标的攻击有效性证据/>
Figure BDA0002816531770000064
Figure BDA0002816531770000065
和/>
Figure BDA0002816531770000066
的计算表达式与/>
Figure BDA0002816531770000067
和/>
Figure BDA0002816531770000068
类似，代表敌方目标对非敌方弹丸的防御；
步骤4.3、同理，博弈模型中敌方的收支函数为：
Figure BDA0002816531770000069
步骤4.4、最优纯策略：设有矩阵对策Γ(S1，S2；A)，如果，
Figure BDA00028165317700000610
则纯策略a和b为参与人1和参与人2的最优纯策略；
混合策略：给定矩阵对策Γ(S1，S2；A)，则m维向量为：
Figure BDA00028165317700000611
n维向量为：
Figure BDA00028165317700000612
其中，(χ，y)称为混合局势，χi是参与人1选取策略αi的概率，yj是参与人2选取策略βj的概率；
给定矩阵对策Γ(S1，S2；A)，参与人1和参与人2的混合策略分别为χ＝(χ1，χ2，…，χm)T和y＝(y1，y2，…，yn)T，则数学期望为：
Figure BDA00028165317700000613
根据数学期望值对抗博弈毁伤策略进行评估。
本发明根据弹丸近炸空间位置与被毁目标相对位置的关联性，给出对抗博弈目标毁伤策略评估方法，利用目标检测技术获得的弹丸与被攻击目标之间的空间关联参数；通过地面坐标系、弹体坐标系、目标坐标系、弹体与目标相对速度坐标系，分析基于弹丸炸点位置的弹目交汇相关参数；结合弹目交汇在空间中的关联，根据双人零和静态博弈理论，给出弹目交汇目标毁伤评估策略型博弈的局中人集合、策略集合；最后，根据弹丸与目标的时空间相互参数，结合目标毁伤概率，给出局中人在交汇策略下的收支函数。利用收支函数选择合适策略进行博弈，为高能高效弹药毁伤目标提供最优决策，决策结果科学；利用博弈论从双边获得最优决策，符合实际战争需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的对抗博弈目标毁伤策略评估方法的流程图；
图2是本发明涉及的破片微元束示意图；
图3是本发明涉及的破片入射角示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明根据弹丸近炸空间位置与被毁目标相对位置的关联性，给出对抗博弈目标毁伤策略评估方法，基于弹丸与目标的空间位置，给出基于双人零和静态博弈理论的空间弹目交汇目标毁伤评估方法的流程图如图1，详细步骤如下：
包括以下步骤：
步骤1、利用光电探测系统的目标检测技术获得弹丸与被攻击目标之间的相对空间位置关联参数及弹丸爆炸后形成的破片穿过设备所在测试区域的破片飞散参数；
步骤2、以所述空间位置关联参数和破片飞散参数为基础，基于破片与被毁伤目标之间的空间关系，建立地面坐标系、弹体坐标系、目标坐标系、弹体与目标相对速度坐标系之间的坐标系转换关系，分析基于弹丸炸点位置的弹目交汇相关参数，确定弹丸与目标交汇相对速度和距离；计算命中被毁伤目标的破片数目、以及破片命中被毁伤目标表面时的入射角；
具体的，本实施例中，基于弹目交汇时刻破片的命中数量和入射角作为策略要素，假设弹丸作为局中人1，目标作为局中人2，博弈过程中局中人1的收益，必然是局中人2的损失，博弈双方收益之和作为目标毁伤结果，所述步骤2具体包括：
步骤2.1、基于空间轴向和周向，将飞散的破片根据轴向和周向分成多个微元束，如图2所示；图2中，近似认为破片束内破片均匀分布且破片速度都相同，破片沿中心射线运动，根据射线的方向和目标的描述，判断微元束和构成目标基本体的交汇情况，求出破片束和目标交汇位置和交汇时刻破片的速度；对所有破片束循环，得到目标部件命中破片数为：
Figure BDA0002816531770000091
其中，
Figure BDA0002816531770000092
为判断破片束是否命中目标部件的因子，如果命中目标舱段j值为1，否则为0；/>
Figure BDA0002816531770000093
分别为破片动态飞散角的最小值和最大值；
步骤2.2、假设破片命中目标平面的法向量为n，破片的运动方速度为v，如图3，且都是单位向量，则破片的运动速度、目标面法向矢量及入射角之间的关系为：
-v·n＝cosθ (2)。
步骤3、根据计算出的破片数目及入射角，结合弹目交汇在空间中的关联，根据双人零和静态博弈理论，给出弹目交汇目标毁伤评估策略型博弈的局中人集合、策略集合；计算出基于弹丸炸点位置弹目交汇时刻时相关的空间参数并作为局中人策略要素，建立博弈双方支付矩阵；
具体的，本实施例中，步骤3具体包括：
步骤3.1、假设局中人1的价值信息矩阵为
Figure BDA0002816531770000094
其中/>
Figure BDA0002816531770000095
为第i个局中人1的价值信息；第i个局中人1的弹丸对所有目标的毁伤概率信息为
Figure BDA0002816531770000096
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为局中人1第i个弹丸对局中人2第j个目标的毁伤区间概率；
步骤3.2、局中人2的第j个目标防御局中人1所有弹丸的概率区间信息为
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为局中人2第j个目标对局中人1第i个弹丸的防御区间概率；局中人2的价值信息为
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为局中人2第j个目标价值的区间信息；
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局中人2防御局中人1弹丸的价值区间为/>
Figure BDA0002816531770000103
则局中人1的支付函数为：
Figure BDA0002816531770000104
其中，χij，yij分别为二值决策变量；χij＝1表示第i个弹丸攻击第j个目标；xij＝0表示第i个弹丸脱靶攻击第j个目标；同样，yij＝1表示防御j方防御第i个弹丸；yij＝0表示防御j方没有防御第i个弹丸；
步骤3.4、由于博弈双方信息的不确定性，所求的支付矩阵中每个元素均为一个区间数，矩阵的每一个行向量对应局中人1一个纯策略，每一列对应局中人2的一个纯策略，则博弈双方支付矩阵为：
Figure BDA0002816531770000105
其中，χ1，χ2，…，χn分别为局中人1进攻的策略，y1，y2，…，yn分别为局中人2防御的策略，
Figure BDA0002816531770000106
分别为局中人1采取第χf策略时局中人2分别采取y1，y2，…，yn策略时局中人1的支付值。
步骤4、根据弹丸与目标的时空间相互参数，结合博弈双方支付矩阵计算目标毁伤概率，根据目标毁伤概率得到局中人在交汇策略下的收支函数；根据收支函数对对抗博弈毁伤策略进行评估；
具体的，本实施例中，步骤4具体包括：
假设一个有限n人非合作博弈，局中人i(0≤i≤n)的纯策略集为
Figure BDA0002816531770000107
定义在si上的混合策略为
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类似，代表敌方目标对非敌方弹丸的防御；
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步骤4.4、最优纯策略：设有矩阵对策Γ(S1，S2；A)，如果，
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则纯策略a和b为参与人1和参与人2的最优纯策略；
混合策略：给定矩阵对策Γ(S1，S2；A)，则m维向量为：
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n维向量为：
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其中，(χ，y)称为混合局势，χi是参与人1选取策略αi的概率，yj是参与人2选取策略βj的概率；
给定矩阵对策Γ(S1，S2；A)，参与人1和参与人2的混合策略分别为χ＝(χ1，χ2，…，χm)T和y＝(y1，y2，…，yn)T，则数学期望为：
Figure BDA00028165317700001211
根据数学期望值对抗博弈毁伤策略进行评估。
本实施例提供的对抗博弈目标毁伤策略评估方法根据不确定状态弹目交汇，从弹目交汇的相对速度和相对距离角度，构建目标毁伤策略集。针对弹目交汇目标毁伤的毁伤策略的模型描述，依据双人非合作零和博弈方法论，建立弹目双人非合作毁伤策略模型，由于目标与弹丸在交汇瞬间由多个毁伤元特征因素综合作用，弹目交汇瞬间目标的毁伤往往复杂多变，大大增加了毁伤评估的难度，双人非合作毁伤策略模型可形成在有限策略空间下的博弈双方的空间策略，通过弹目交汇瞬间毁伤判定准则将目标的毁伤影响因素相对速度和相对距离同时作为博弈局中人双方的毁伤空间策略集，完善弹目非合作毁伤策略模型的收益函数；考虑目标毁伤后的毁伤程度以及目标和弹丸的价值，结合博弈双方毁伤策略集于收益函数，建立弹目毁伤博弈收益矩阵，收益矩阵包含弹目双方博弈的纳什均衡点；为明确弹目交汇在毁伤状态下同时满足最有利于博弈双方的策略空间，使用经典纳什均衡求解方法，获得该弹目非合作毁伤博弈策略纳什均衡解。建立科学的弹目双人非合作毁伤策略模型是判断目标毁伤效果的有效依据，为目标毁伤评估提供一种新型毁伤策略支持。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.对抗博弈目标毁伤策略评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、利用光电探测系统的目标检测技术获得弹丸与被攻击目标之间的相对空间位置关联参数及弹丸爆炸后形成的破片穿过设备所在测试区域的破片飞散参数；
步骤2、以所述空间位置关联参数和破片飞散参数为基础，基于破片与被毁伤目标之间的空间关系，建立地面坐标系、弹体坐标系、目标坐标系、弹体与目标相对速度坐标系之间的坐标系转换关系，分析基于弹丸炸点位置的弹目交汇相关参数，确定弹丸与目标交汇相对速度和距离；计算命中被毁伤目标的破片数目、以及破片命中被毁伤目标表面时的入射角；
步骤3、根据计算出的破片数目及入射角，结合弹目交汇在空间中的关联，根据双人零和静态博弈理论，给出弹目交汇目标毁伤评估策略型博弈的局中人集合、策略集合；计算出基于弹丸炸点位置弹目交汇时刻时相关的空间参数并作为局中人策略要素，建立博弈双方支付矩阵；
步骤4、根据弹丸与目标的时空间相互参数，结合博弈双方支付矩阵计算目标毁伤概率，根据目标毁伤概率得到局中人在交汇策略下的收支函数；根据收支函数对对抗博弈毁伤策略进行评估。
2.根据权利要求1所述的对抗博弈目标毁伤策略评估方法，其特征在于，基于弹目交汇时刻破片的命中数量和入射角作为策略要素，假设弹丸作为局中人1，目标作为局中人2，博弈过程中局中人1的收益，必然是局中人2的损失，博弈双方收益之和作为目标毁伤结果，所述步骤2具体包括：
步骤2.1、基于空间轴向和周向，将飞散的破片根据轴向和周向分成多个微元束，近似认为破片束内破片均匀分布且破片速度都相同，破片沿中心射线运动，根据射线的方向和目标的描述，判断微元束和构成目标基本体的交汇情况，求出破片束和目标交汇位置和交汇时刻破片的速度；对所有破片束循环，得到目标部件命中破片数为：
Figure FDA0004194199960000021
其中，
Figure FDA0004194199960000022
为判断破片束是否命中目标部件的因子，如果命中目标舱段j值为1，否则为0；/>
Figure FDA0004194199960000023
分别为破片动态飞散角的最小值和最大值；
步骤2.2、假设破片命中目标平面的法向量为n，破片的运动方速度为v，且都是单位向量，则破片的运动速度、目标面法向矢量及入射角之间的关系为：
-v/n＝cosθ (2)。
3.根据权利要求2所述的对抗博弈目标毁伤策略评估方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
步骤3.1、假设局中人1的价值信息矩阵为
Figure FDA0004194199960000024
其中/>
Figure FDA0004194199960000025
为第i个局中人1的价值信息，i∈1、2...n；第i个局中人1的弹丸对所有目标的毁伤概率信息为
Figure FDA0004194199960000026
其中/>
Figure FDA0004194199960000027
为局中人1第i个弹丸对局中人2第j个目标的毁伤区间概率，j∈1、2...m；
步骤3.2、局中人2的第j个目标防御局中人1所有弹丸的概率区间信息为
Figure FDA0004194199960000028
n为局中人1的总数量；其中/>
Figure FDA0004194199960000029
为局中人2第j个目标对局中人1第i个弹丸的防御区间概率，i∈1、2...n；局中人2的价值信息为
Figure FDA0004194199960000031
其中/>
Figure FDA0004194199960000032
为局中人2第j个目标价值的区间信息，j∈1、2...m；
步骤3.3、局中人1发射弹丸的价值为
Figure FDA0004194199960000033
局中人2防御局中人1弹丸的价值区间为/>
Figure FDA0004194199960000034
则局中人1的支付函数为：
Figure FDA0004194199960000035
其中，xij，yij分别为二值决策变量；xij＝1表示第i个弹丸攻击第j个目标；xij＝0表示第i个弹丸脱靶攻击第j个目标；同样，yij＝1表示防御j方防御第i个弹丸；yij＝0表示防御j方没有防御第i个弹丸；
步骤3.4、由于博弈双方信息的不确定性，所求的支付矩阵中每个元素均为一个区间数，矩阵的每一个行向量对应局中人1一个纯策略，每一列对应局中人2的一个纯策略，则博弈双方支付矩阵为：
Figure FDA0004194199960000036
其中，x1,x2,…,xn分别为局中人1进攻的策略，y1,y2,…,yn分别为局中人2防御的策略，
Figure FDA0004194199960000037
分别为局中人1采取第xf策略时局中人2分别采取y1,y2,…,yn策略时局中人1的支付值，f∈1、2..n。
4.根据权利要求3所述的对抗博弈目标毁伤策略评估方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
假设一个有限n人非合作博弈，局中人i的纯策略集为
Figure FDA0004194199960000038
定义在si上的混合策略为
Figure FDA0004194199960000039
即局中人i以/>
Figure FDA0004194199960000041
的概率选择纯策略/>
Figure FDA0004194199960000042
博弈的一个混合局势可以记为x＝(x1,x2,…,xn)，在此混合局势下，局中人i的期望支付为：
Figure FDA0004194199960000043
其中，
Figure FDA0004194199960000044
为局中人1选取纯策略/>
Figure FDA0004194199960000045
局中人2选取纯策略/>
Figure FDA0004194199960000046
局中人n选取纯策略/>
Figure FDA0004194199960000047
时局中人i的收益，步骤4包括以下步骤：
步骤4.1、对2人有限非合作博弈：设局中人1的混合策略为x＝(x1,x2,…,xm)，局中人2的混合策略为y＝(y1,y2,…,yn)；Am×n，Bm×n分别为局中人1和2的收益矩阵，则局中人1和2的期望支付分别为xAyT和xByT；博弈模型中，设非敌方在采取αi策略，而敌方采取βj策略时，非敌方的收支函数为：
Figure FDA0004194199960000048
其中，
Figure FDA0004194199960000049
和/>
Figure FDA00041941999600000410
为D-S证据理论的基本可信数表达式；
Figure FDA00041941999600000411
和/>
Figure FDA00041941999600000412
分别表示非敌方在采取αi策略时，能够获得的收益和将要付出的代价；
Figure FDA00041941999600000413
和/>
Figure FDA00041941999600000414
则分别表示敌方在采取βj策略时，能够获得的收益和将要付出的代价；
步骤4.2、当非敌方采取某一策略时，在非敌方全部弹丸协同攻击敌方全部l个目标的对抗态势下，由非敌方弹丸对敌方全部l个目标的攻击有效性证据；采用D-S证据理论合成规则计算
Figure FDA00041941999600000415
和/>
Figure FDA00041941999600000416
满足表达式为：
Figure FDA00041941999600000417
其中，
Figure FDA00041941999600000418
支持的非敌方全部弹丸协同攻击敌方全部l个目标的攻击有效性证据/>
Figure FDA00041941999600000419
和/>
Figure FDA00041941999600000420
的计算表达式与/>
Figure FDA0004194199960000051
和/>
Figure FDA0004194199960000052
如下，代表敌方目标对非敌方弹丸的防御；
Figure FDA0004194199960000053
步骤4.3、同理，博弈模型中敌方的收支函数为：
Figure FDA0004194199960000054
步骤4.4、最优纯策略：设有矩阵对策Γ(S1,S2；A)，如果，
Figure FDA0004194199960000055
则纯策略a和b为局中人1和局中人2的最优纯策略；
混合策略：给定矩阵对策Γ(S1,S2；A)，则m维向量为：
Figure FDA0004194199960000056
n维向量为：
Figure FDA0004194199960000057
其中，(x,y)称为混合局势，xi是局中人1选取策略αi的概率，yj是局中人2选取策略βj的概率；
给定矩阵对策Γ(S1,S2；A)，局中人1和局中人2的混合策略分别为x＝(x1,x2,…,xm)T和y＝(y1,y2,…,yn)T，则数学期望为：
Figure FDA0004194199960000058
根据数学期望值对抗博弈毁伤策略进行评估。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114970116A (zh) * 2022-04-29 2022-08-30 中国兵器科学研究院宁波分院 一种自然破片弹丸爆轰瞬间破片动量场模拟方法
CN115468454A (zh) * 2022-08-30 2022-12-13 南京理工大学 虚拟力法与引战配合相结合的多弹协同对抗策略
CN118644111A (zh) * 2024-08-15 2024-09-13 中国电子科技集团公司第十五研究所 基于博弈论的方案评估系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101249770B1 (ko) * 2012-01-20 2013-04-02 주식회사 한화 공중폭발탄용 탄두의 조립체 및 이의 제조방법
CN105427032A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 河海大学 一种无人机对抗决策评估方法
CN107463094A (zh) * 2017-07-13 2017-12-12 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种不确定信息下多无人机空战动态博弈方法
CN108920743A (zh) * 2018-05-14 2018-11-30 西安工业大学 一种基于炸点空间位置的目标毁伤计算方法
CN112306070A (zh) * 2020-10-24 2021-02-02 西北工业大学 基于区间信息博弈的多auv动态机动决策方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140279818A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 University Of Southern California Game theory model for patrolling an area that accounts for dynamic uncertainty
US11507064B2 (en) * 2016-05-09 2022-11-22 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for industrial internet of things data collection in downstream oil and gas environment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101249770B1 (ko) * 2012-01-20 2013-04-02 주식회사 한화 공중폭발탄용 탄두의 조립체 및 이의 제조방법
CN105427032A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 河海大学 一种无人机对抗决策评估方法
CN107463094A (zh) * 2017-07-13 2017-12-12 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种不确定信息下多无人机空战动态博弈方法
CN108920743A (zh) * 2018-05-14 2018-11-30 西安工业大学 一种基于炸点空间位置的目标毁伤计算方法
CN112306070A (zh) * 2020-10-24 2021-02-02 西北工业大学 基于区间信息博弈的多auv动态机动决策方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Collaborative Confrontation Strategy Based on Acoustic Sensor detection;Y.Li,et al.;《Rev.Tec.Ing.Univ.Zulia》;20160131;全文 *
基于弹目交汇对抗的毁伤博弈策略建模分析;张允航 等;《电子测量技术》;20201031;全文 *
有限次重复囚徒博弈中的合作机制研究;杨城 等;《计算机应用研究》;20120430;全文 *

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