專利名稱：一種戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及國(guó)防及相關(guān)領(lǐng)域，用于對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配。
背景技術(shù)：
在戰(zhàn)場(chǎng)的發(fā)射方和目標(biāo)方之間實(shí)施火炮火力快速分配的指揮控制是作戰(zhàn)指揮控制的一個(gè)重要組成部分，根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型是戰(zhàn)場(chǎng)指揮員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制必須解決的關(guān)鍵問題，這個(gè)問題的解決對(duì)于大幅度提高戰(zhàn)斗力，減少對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力的需求，具有十分重要的意義，這里所述的炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度是指從炮彈的發(fā)射方到炮彈的目標(biāo)方之間的地理距離。
火炮的火力對(duì)于奪取信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利至關(guān)重要，復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)炮彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低炮彈飛行的通行速度，而使發(fā)射的炮彈更快地命中目標(biāo)的指揮控制是提高火炮火力打擊效果的關(guān)鍵，其中必須解決的首要問題是制定科學(xué)的火炮火力快速分配的指揮控制計(jì)劃。這種計(jì)劃的好壞，不僅關(guān)系到實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配所消耗資源的多少，而且還關(guān)系到發(fā)射的炮彈能否及時(shí)命中目標(biāo)，以保證戰(zhàn)斗力不至于因發(fā)射的炮彈的實(shí)時(shí)性或炮彈飛行時(shí)間的延誤而下降。
對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力分配和該火炮火力分配的指揮控制來說時(shí)間顯得更加重要，因此必須通過對(duì)偶分析合理選擇參數(shù)提高可解性并以炮彈飛行時(shí)間最小作為優(yōu)化目標(biāo)來對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制。
本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，涉及軍事及相關(guān)領(lǐng)域，指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力，該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案，該方法具有高效、簡(jiǎn)單、客觀、應(yīng)用廣泛和明顯提高戰(zhàn)斗力等特點(diǎn)，可廣泛用于所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，并檢查該指揮控制方案是否符合完成整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配任務(wù)的時(shí)間需求，如果不滿足要求，則通過對(duì)該二維指揮控制表格的分析，并根據(jù)影子價(jià)格、時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)發(fā)射方的可發(fā)射炮彈數(shù)量和炮彈的飛行速度等進(jìn)行調(diào)整，不斷重復(fù)這一求解-檢查分析過程，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案。因此，提出戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制的構(gòu)想，引入炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率的分析方法，建立尋找最優(yōu)指揮控制方案的線性規(guī)劃和對(duì)偶規(guī)劃模型，通過求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，并根據(jù)完成整個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)的時(shí)間要求，通過查找影響完成整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配任務(wù)的時(shí)間瓶頸、發(fā)射方的可發(fā)射炮彈數(shù)量的不合理配置和對(duì)炮彈的飛行速度進(jìn)行調(diào)整，來不斷優(yōu)化和改進(jìn)該指揮控制方案，并最終獲得滿足戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的時(shí)間要求、用二維表格描述的指揮控制方案成為本發(fā)明的重要特征。
本發(fā)明一種戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法的技術(shù)方案是首先，將戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配問題定義為由炮彈的發(fā)射方和炮彈的目標(biāo)方所構(gòu)成的發(fā)射目標(biāo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征可以用從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方的可發(fā)射炮彈數(shù)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量來描述，并根據(jù)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮發(fā)射的時(shí)間要求，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，獲得用二維表格描述的對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，通過不斷尋找發(fā)射目標(biāo)系統(tǒng)的時(shí)間瓶頸，對(duì)相關(guān)的發(fā)射方的可發(fā)射炮彈數(shù)量進(jìn)行合理配置，采用不同飛行速度的炮彈發(fā)射等方法，最終獲得滿足戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的時(shí)間要求、對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制的方案，完成對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制。
復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)炮彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低炮彈飛行的通行速度，對(duì)于以炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的炮彈飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效炮彈飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際炮彈飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際炮彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效炮彈飛行路徑長(zhǎng)度相等，而炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率越小，則與實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度相比等效飛行路徑長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。
通常，指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為使炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小，但當(dāng)所有路徑的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率均為1時(shí)，該指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)同時(shí)還為使所有炮彈飛行需要的運(yùn)載能力為最小。
通過求解線性規(guī)劃和求解線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃的方法來求解指揮控制模型，可以分別獲得從不同發(fā)射方發(fā)射炮彈到不同目標(biāo)方需要的最小時(shí)間、與不同發(fā)射方和不同目標(biāo)方約束條件有關(guān)的影子價(jià)格，再將求解的結(jié)果填入一種二維指揮控制表格中，通過對(duì)該表格的分析，并根據(jù)影子價(jià)格、時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，不斷求解不斷改進(jìn)，可最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案。
可以通過二維指揮控制表格中的不同區(qū)域來描述從每個(gè)發(fā)射方到每個(gè)目標(biāo)方發(fā)射炮彈的數(shù)量、每個(gè)目標(biāo)方需要運(yùn)載能力的大小、齊射批次的數(shù)量、炮彈飛行耗費(fèi)的最小時(shí)間和相關(guān)的影子價(jià)格，每個(gè)發(fā)射方可發(fā)射炮彈的數(shù)量、剩余可發(fā)射炮彈數(shù)量的變化情況和相關(guān)的影子價(jià)格以及發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)的最小時(shí)間。
如果求得的指揮控制方案不能滿足預(yù)定的時(shí)間要求，則可以通過二維指揮控制表，對(duì)原線性規(guī)劃以及對(duì)偶規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行分析，來確定影響戰(zhàn)場(chǎng)炮彈飛行總時(shí)間的瓶頸，再通過對(duì)發(fā)射方可發(fā)射炮彈的數(shù)量進(jìn)行合理配置、采用不同速度的炮彈發(fā)射等手段，來消除時(shí)間瓶頸，并重復(fù)這一過程，直至使完成戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力分配的總時(shí)間符合預(yù)定的要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法適用于所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配是本發(fā)明的重要特征。
戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制的問題分析如下。
假定戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配問題可以用由m個(gè)火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)和n個(gè)作為火炮發(fā)射目標(biāo)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)、并且在不同的發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間存在一條炮彈飛行路徑的網(wǎng)絡(luò)來描述，從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i向目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j發(fā)射炮彈的數(shù)量為xij，炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為Pij(t)，飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度為rij，飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)炮彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低飛行炮彈的通行速度，對(duì)于以炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度與等效飛行路徑長(zhǎng)度相等。
需要解決的問題是設(shè)計(jì)一個(gè)從m個(gè)火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)發(fā)射炮彈到n個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，同時(shí)使所有炮彈飛行花費(fèi)的運(yùn)載能力以及耗費(fèi)的時(shí)間為最小的火炮發(fā)射計(jì)劃，并且計(jì)算出每個(gè)火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)發(fā)射火炮所需要火炮齊射數(shù)量，相關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力分配指揮控制模型及線性規(guī)劃方程如下目標(biāo)函數(shù)minZ=Σi=-1mΣj=1ndijxij]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量等于約束條件Σi=1mxie=De,(e=1,···,ne)]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量小于約束條件Σi=1mxil≤Dl,(l=ne+1,···,nl)]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量大于約束條件Σi=1mxis≥Ds,(s=nl+1,···,ns)]]>發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量的等于約束條件Σj=1nxej=Se,(e=ns+1,···,me)]]>發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量的小于約束條件Σj=1nxlj≤Sl,(l=me+1,···,ml)]]>發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量的大于約束條件Σj=1nxsj≥Ss,(s=ml+1,···,ms)]]>非負(fù)約束條件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求約束有關(guān)的量的分類Dv=De,(1≤v≤ne)Dl,(ne+1≤v≤nl)Ds,(nl+1≤v≤ns)]]>與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量約束有關(guān)的量的分類Su=Se,(ns+1≤u≤me)Sl,(me+1≤u≤ml)Ss,(ml+1≤u≤ms)]]>炮彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij＝f(rij，pij(t))，(0＜pij(t)≤1；i＝1，…，m；j＝1，…，n)發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)需要的炮彈齊射的數(shù)量 炮彈從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)飛行到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)所耗費(fèi)的時(shí)間Tij=dijC]]>完成所有戰(zhàn)場(chǎng)炮彈飛行所耗費(fèi)的最少時(shí)間minT＝max{Tij}其中m為火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；n為作為火炮發(fā)射目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；
rij為從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)炮彈飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度(單位公里)；pij(t)為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率，是以時(shí)間t作為變量的函數(shù)；dij為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的炮彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度(單位公里)，當(dāng)pij(t)＝1時(shí)，rij與dij相等；e為等于約束條件的等于量的序號(hào)；l為小于約束條件上限的序號(hào)；s為大于約束條件下限的序號(hào)；ne為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；nl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ns為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；De為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量有關(guān)的量(e＝1，…，ne)(單位噸)；Dl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量有關(guān)的上限(l＝ne+1，…，nl)(單位噸)；Ds為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量有關(guān)的下限(s＝n1+1，…，ns)(單位噸)；me為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；ml為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ms為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；Se為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的量(e＝ns+1，…，me)(單位噸)；Sl為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的上限(l＝me+1，…，ml)(單位噸)；Ss為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的下限(s＝ml+1，…，ms)(單位噸)；Vi為火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)的火炮齊射的數(shù)量；L為在每次齊射中發(fā)射炮彈的數(shù)量(單位噸)；C為在每個(gè)齊射中發(fā)射炮彈的飛行速度(單位公里/小時(shí))；上述模型表明在通過線性規(guī)劃求得minZ值的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出每個(gè)發(fā)射結(jié)點(diǎn)必須向相關(guān)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)發(fā)射炮彈的數(shù)量xij，再根據(jù)在每次齊射中發(fā)射炮彈的數(shù)量L，即可計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需要的齊射數(shù)量Vi，最后根據(jù)齊射中發(fā)射炮彈的飛行速度C以及在發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間炮彈飛行的最長(zhǎng)路徑，又可計(jì)算出完成整個(gè)炮彈發(fā)射任務(wù)所耗費(fèi)的最短時(shí)間T，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，為了合理設(shè)置約束條件、提高可解性、更好地利用上述線性規(guī)劃模型，給出該模型的對(duì)偶線性規(guī)劃模型如下目標(biāo)函數(shù)maxG=Σv=1neDyyv+Σv=ne+1nlDyyv+Σv=nl+1nsDyyv+Σu=ns+1meSuyu+Σu=me+1mlSuyu+Σu=ml+1msSuyu]]>約束條件Deyne(j)+Dlynl(j)+Dsyns(j)+Seyme(i)+Slyml(i)+Ssyms(i)≤dij(i=1,···,m;j=1,···,n)]]>非負(fù)約束條件yml(i),ynl(j)≤0(i=1,···,m;j=1,···,n)]]>非正約束條件yms(i),yns(j)≥0(i=1,···,m;j=1,···,n)]]>其中yne(j)=yv(1≤v≤ne),ynl(j)=yv(ne+1≤v≤nl),yns(j)=yv(nl+1≤v≤ns)]]>為與j有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yme(i)=yv(ns+1≤u≤me),yml(i)=yu(me+1≤u≤ml),yms(i)=yu(ml+1≤u≤ms)]]>為與i有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yv，(v＝1，…，ns；u＝ns+1，…，ms)分別為與原線性規(guī)劃的目標(biāo)和發(fā)射結(jié)點(diǎn)炮彈數(shù)量有關(guān)的約束條件的影子價(jià)格或機(jī)會(huì)成本有關(guān)的決策變量；由于原始線性規(guī)劃解決的是與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件有關(guān)的資源最優(yōu)利用問題，所以對(duì)偶規(guī)劃解決的則是估計(jì)使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的代價(jià)問題，即用價(jià)問題，而影子價(jià)格yv和yu反映的正是使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的成本，通過使與成本有關(guān)的目標(biāo)函數(shù)值最小化(或最大化)，影子價(jià)格可以用于比較各個(gè)約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值的貢獻(xiàn)或?qū)@種貢獻(xiàn)影響進(jìn)行等價(jià)分析，影子價(jià)格越大，表明該約束條件對(duì)指揮控制方案的最低運(yùn)載力的影響越大，但滿足該條件也就越困難，因此，引入影子價(jià)格就可以通過比較影子價(jià)格與實(shí)際目標(biāo)函數(shù)值，來研究原線性規(guī)劃約束條件的變化能否使目標(biāo)函數(shù)獲得增益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施舉例在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，作戰(zhàn)部隊(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配能力是其戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要組成部分，對(duì)龐大的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配能力及火炮火力時(shí)間的需求，使得實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力分配的指揮控制成為至關(guān)重要的任務(wù)，假定某作戰(zhàn)部隊(duì)必須用每個(gè)齊射批次16噸、平均速度為70公里/分鐘的炮彈，從6個(gè)發(fā)射點(diǎn)向14個(gè)目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射指定量的炮彈，發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、可發(fā)射和需求炮彈數(shù)量的上下限如表1所示，這里令所有炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率pij(t)均為1，dij＝rij/pij(t)，因此在不同發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際炮彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效炮彈飛行路徑長(zhǎng)度相等，即rij與dij相等。
表1發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)間炮彈飛行路徑長(zhǎng)度、發(fā)射量和需求量(單位公里、噸)

根據(jù)上述線性規(guī)劃及指揮控制模型和相關(guān)的對(duì)偶線性規(guī)劃模型，通過單純形算法計(jì)算出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案如表2所示。
表2某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案(單位噸、噸公里、批次、秒)


*完成炮彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過對(duì)指揮控制方案(表2)分析可知，完成炮彈發(fā)射任務(wù)需要的齊射批次總數(shù)為49、時(shí)間為39.43秒鐘，01～06發(fā)射點(diǎn)需要的齊射批次分別是11、16、14、2、4和12，因此必須對(duì)02、03和06發(fā)射點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)一步分析可知，從03發(fā)射點(diǎn)向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的36噸炮彈所花費(fèi)的39.43秒鐘是制約整個(gè)炮彈發(fā)射任務(wù)更快完成的瓶頸，如果用速度更快的炮彈發(fā)射來完成這部分任務(wù)，則可將整個(gè)炮彈發(fā)射任務(wù)完成的時(shí)間縮短為25.71秒鐘，減少量為34.80％。
從對(duì)目標(biāo)需求量約束條件Dv(v＝1，…，18)影子價(jià)格的分析可知，價(jià)格的大小真實(shí)反映了相關(guān)約束條件滿足的難易程度，影子價(jià)格為0是指在特定的取值范圍內(nèi)，相關(guān)的約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，最易滿足，即該資源不緊缺，若再增加這種資源也不會(huì)使目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值進(jìn)一步降低，又例如，為了滿足約束條件D10，向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射炮彈耗時(shí)39.43秒鐘，該約束條件的影子價(jià)格為最大值37，說明該條件最難滿足，用類似的方法可以按Dv滿足的難易程度，從難到易排序D10，D8，D16，D5，D3，D9，……，從對(duì)發(fā)射量約束條件Su(u＝19，…，29)影子價(jià)格的分析可知，它們的影子價(jià)格均為0，因此，在特定的取值范圍內(nèi)，改變Su的值對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，必須指出，影子價(jià)格不是固定不變的，會(huì)隨著Dv和Su的變化而改變，使原來不構(gòu)成影響的資源變成有影響的資源，通過對(duì)影子價(jià)格的分析，可以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件，達(dá)到降低運(yùn)載量及完成炮彈發(fā)射任務(wù)需要時(shí)間的目的，由于影子價(jià)格是在特定的約束條件下求出的結(jié)果，只有在其有效區(qū)間中，價(jià)格才具有相對(duì)穩(wěn)定性。
從完成任務(wù)后每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的剩余可發(fā)射炮彈數(shù)量可以看出，02發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射炮彈已全部用完，明顯偏低，而04發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射炮彈量明顯偏大，根據(jù)對(duì)偶分析，它們的約束條件的影子價(jià)格均為0，這一事實(shí)說明如果02發(fā)射點(diǎn)有更多的可發(fā)射炮彈，04發(fā)射點(diǎn)有更少的可發(fā)射炮彈，就可能獲得更好的指揮控制計(jì)劃，所以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件的上限S25從200增加到400，同時(shí)使S27從400減少到200，求出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案如表3所示。
表3某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案(單位噸、噸公里、批次、秒)

*完成炮彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過對(duì)表3的分析可知，完成炮彈發(fā)射任務(wù)需要的時(shí)間縮短為31.71分鐘，減幅為19.58％，總運(yùn)載量減少為13739噸公里，減幅為8.73％，對(duì)偶分析表明影子價(jià)格沒有任何變化，但改進(jìn)后的方案更好，因此，還可以用上述方法對(duì)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射炮彈數(shù)量進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)可發(fā)射炮彈數(shù)量的最優(yōu)管理。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，涉及軍事及相關(guān)領(lǐng)域，指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力，該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案，該方法可明顯提高戰(zhàn)斗力、廣泛用于所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)該方法的技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力是指將所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力作為指揮控制的對(duì)象，所述炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度是指從炮彈的發(fā)射方到炮彈的目標(biāo)方之間的地理距離，所述指揮控制是指根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)火炮火力的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)將戰(zhàn)場(chǎng)炮彈從不同的發(fā)射方發(fā)射到不同的目標(biāo)方，并且使需要的總炮彈飛行時(shí)間或總運(yùn)載能力為最小的、可供實(shí)施的方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量是指通過這些參數(shù)可以建立一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的供求系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上獲得對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配實(shí)施指揮控制的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)炮彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低炮彈飛行的通行速度，對(duì)于以炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的炮彈飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效炮彈飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際炮彈飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際炮彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效炮彈飛行路徑長(zhǎng)度相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型是指該指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為使炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小，但當(dāng)所有路徑的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率均為1時(shí)，該指揮控制模型的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)同時(shí)還為使所有炮彈飛行需要的運(yùn)載能力為最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案是指通過求解線性規(guī)劃和求解線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃的方法來求解指揮控制模型，可以分別獲得從不同發(fā)射方發(fā)射炮彈到不同目標(biāo)方需要的最小時(shí)間、與不同發(fā)射方和不同目標(biāo)方約束條件有關(guān)的影子價(jià)格，再將求解的結(jié)果填入一種二維指揮控制表格中，根據(jù)對(duì)該二維指揮控制表格的分析，并通過根據(jù)影子價(jià)格、時(shí)間瓶頸對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，不斷求解不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案是指可通過作為指揮控制方案的二維表格中的不同區(qū)域來描述從每個(gè)發(fā)射方到每個(gè)目標(biāo)方發(fā)射炮彈的數(shù)量、每個(gè)目標(biāo)方需要炮彈運(yùn)載能力的大小、火炮齊射的數(shù)量、炮彈飛行耗費(fèi)的最小時(shí)間和相關(guān)的影子價(jià)格，每個(gè)發(fā)射方可發(fā)射炮彈的數(shù)量、剩余可發(fā)射炮彈數(shù)量的變化情況和相關(guān)的影子價(jià)格以及使發(fā)射的所有炮彈命中目標(biāo)耗費(fèi)的最小時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型是指下述對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制問題分析，但下述的數(shù)學(xué)公式、推導(dǎo)過程、計(jì)算結(jié)果以及應(yīng)用方法適用于對(duì)所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，假定戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配問題可以用由m個(gè)火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)和n個(gè)作為火炮發(fā)射目標(biāo)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)、并且在不同的發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間存在一條炮彈飛行路徑的網(wǎng)絡(luò)來描述，從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i向目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j發(fā)射炮彈的數(shù)量為xij，炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為pij(t)，飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度為rij，飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是指復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)炮彈飛行路徑的通行能力造成影響，從而降低飛行炮彈的通行速度，對(duì)于以炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制來說，這種降低相當(dāng)于增加了炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度，稱增加后的飛行路徑長(zhǎng)度為等效路徑長(zhǎng)度，飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率是以時(shí)間作為變量的函數(shù)，而等效飛行路徑長(zhǎng)度則是以實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度和相關(guān)的飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率作為變量的函數(shù)，當(dāng)飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率為1時(shí)，實(shí)際飛行路徑長(zhǎng)度與等效飛行路徑長(zhǎng)度相等，需要解決的問題是設(shè)計(jì)一個(gè)從m個(gè)火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)發(fā)射炮彈到n個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，同時(shí)使所有炮彈飛行花費(fèi)的運(yùn)載能力以及耗費(fèi)的時(shí)間為最小的火炮發(fā)射計(jì)劃，并且計(jì)算出每個(gè)火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)發(fā)射火炮所需要火炮齊射數(shù)量，相關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力分配指揮控制模型及線性規(guī)劃方程如下目標(biāo)函數(shù)minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij]]>目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量等于約束條件Σi=1mxie=De,]]>(e＝1，…，ne)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量小于約束條件Σi=1mxil≤Dl,]]>(l＝ne+1，…，nl)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量大于約束條件Σi=1mxis≥Ds,]]>(s＝nl+1，…，ns)發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量的等于約束條件Σj=1nxej=Se,]]>(e＝ns+1，…，me)發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量的小于約束條件Σj=1nxlj≤Sl,]]>(l＝me+1，…，ml)發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量的大于約束條件Σj=1nxsj≥Ss,]]>(s＝ml+1，…，ms)非負(fù)約束條件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求約束有關(guān)的量的分類Dv=De,(1≤v≤ne)Dl,(ne+1≤v≤nl)Ds,(nl+1≤v≤ns)]]>與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量約束有關(guān)的量的分類Su=Se,(ns+1≤u≤me)Sl,(me+1≤u≤ml)Ss,(ml+1≤u≤ms)]]>炮彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度為dij＝f(rij，pij(t))，(0＜pij(t)≤1；i＝1，…，m；j＝1，…，n)發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)需要的炮彈齊射的數(shù)量Vi 炮彈從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)飛行到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)所耗費(fèi)的時(shí)間Tij=dijC]]>完成所有戰(zhàn)場(chǎng)炮彈飛行所耗費(fèi)的最少時(shí)間min T＝max{Tij}其中m為火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；n為作為火炮發(fā)射目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的總數(shù)；rij為從發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)炮彈飛行路徑的實(shí)際長(zhǎng)度(單位公里)；pij(t)為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率，是以時(shí)間t作為變量的函數(shù)；dij為發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j(j＝1，…n)之間的炮彈飛行路徑的等效長(zhǎng)度(單位公里)，當(dāng)pij(t)＝1時(shí)，rij與dij相等；e為等于約束條件的等于量的序號(hào)；l為小于約束條件上限的序號(hào)；s為大于約束條件下限的序號(hào)；ne為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；nl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ns為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需求量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；De為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量有關(guān)的量(e＝1，…，ne)(單位噸)；Dl為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量有關(guān)的上限(l＝ne+1，…，nl)(單位噸)；Ds為與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)炮彈需求量有關(guān)的下限(s＝nl+1，…，ns)(單位噸)；me為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的等于約束條件的等于量的最大序號(hào)；ml為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的小于約束條件上限的最大序號(hào)；ms為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的大于約束條件下限的最大序號(hào)；Se為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的量(e＝ns+1，…，me)(單位噸)；Sl為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的上限(l＝me+1，…，ml)(單位噸)；Ss為與發(fā)射結(jié)點(diǎn)可發(fā)射炮彈量有關(guān)的下限(s＝ml+1，…，ms)(單位噸)；Vi為火炮發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…m)的火炮齊射的數(shù)量；L為在每次齊射中發(fā)射炮彈的數(shù)量(單位噸)；C為在每個(gè)齊射中發(fā)射炮彈的飛行速度(單位公里/小時(shí))；上述模型表明在通過線性規(guī)劃求得minZ值的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出每個(gè)發(fā)射結(jié)點(diǎn)必須向相關(guān)的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)發(fā)射炮彈的數(shù)量xij，再根據(jù)在每次齊射中發(fā)射炮彈的數(shù)量L，即可計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)需要的齊射數(shù)量Vi，最后根據(jù)齊射中發(fā)射炮彈的飛行速度C以及在發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間炮彈飛行的最長(zhǎng)路徑，又可計(jì)算出完成整個(gè)炮彈發(fā)射任務(wù)所耗費(fèi)的最短時(shí)間T，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，為了合理設(shè)置約束條件、提高可解性、更好地利用上述線性規(guī)劃模型，給出該模型的對(duì)偶線性規(guī)劃模型如下目標(biāo)函數(shù)maxG=Σv=1neDvyv+Σv=ne+1nlDvyv+Σv=nl+1nsDvyv+Σu=ns+1meSuyu+Σu=me+1mlSuyu+Σu=ml+1msSuyu]]>約束條件Deyne(j)+Dlynl(j)+Dsyns(j)+Seyme(i)+Slyml(i)+Ssyms(i)≤dij]]>(i＝1，…，m；j＝1，…，n)非負(fù)約束條件yml(i),ynl(j)≤0]]>(i＝1，…，m；j＝1，…，n)非正約束條件yms(i),yns(j)≥0]]>(i＝1，…，m；j＝1，…，n)其中yne(j)=yv(1≤v≤ne),ynl(j)=yv(ne+1≤v≤nl),yns(j)=yv(nl+1≤v≤ns)]]>為與j有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yme(i)=yu(ns+1≤u≤me),yml(i)=yu(me+1≤u≤ml),yms(i)=yu(ml+1≤u≤ms)]]>為與i有關(guān)的變量下標(biāo)序號(hào)變換函數(shù)；yv，yu(v＝1，…，ns；u＝ns+1，…，ms)分別為與原線性規(guī)劃的目標(biāo)和發(fā)射結(jié)點(diǎn)炮彈數(shù)量有關(guān)的約束條件的影子價(jià)格或機(jī)會(huì)成本有關(guān)的決策變量；由于原始線性規(guī)劃解決的是與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件有關(guān)的資源最優(yōu)利用問題，所以對(duì)偶規(guī)劃解決的則是估計(jì)使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的代價(jià)問題，即用價(jià)問題，而影子價(jià)格yv和yu反映的正是使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)j和發(fā)射結(jié)點(diǎn)i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的約束條件滿足必須付出的成本，通過使與成本有關(guān)的目標(biāo)函數(shù)值最小化(或最大化)，影子價(jià)格可以用于比較各個(gè)約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值的貢獻(xiàn)或?qū)@種貢獻(xiàn)影響進(jìn)行等價(jià)分析，影子價(jià)格越大，表明該約束條件對(duì)指揮控制方案的最低運(yùn)載力的影響越大，但滿足該條件也就越困難，因此，引入影子價(jià)格就可以通過比較影子價(jià)格與實(shí)際目標(biāo)函數(shù)值，來研究原線性規(guī)劃約束條件的變化能否使目標(biāo)函數(shù)獲得增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，其特征在于所述該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案是指如果求得的指揮控制方案不能滿足預(yù)定的時(shí)間要求，則可以通過二維指揮控制表，對(duì)原線性規(guī)劃以及對(duì)偶規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行分析，來確定影響戰(zhàn)場(chǎng)炮彈飛行總時(shí)間的瓶頸，再通過對(duì)發(fā)射方可發(fā)射炮彈的數(shù)量進(jìn)行合理配置、增加齊射批次的數(shù)量以及采用不同飛行速度的炮彈等手段，來消除時(shí)間瓶頸，并重復(fù)這一過程，直至發(fā)射的戰(zhàn)場(chǎng)炮彈飛行的總時(shí)間符合預(yù)定的要求，這一過程可用下述實(shí)例來描述，但在實(shí)例中所描述的數(shù)學(xué)公式、計(jì)算結(jié)果、各種表格以及應(yīng)用方法適用于對(duì)所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，假定某作戰(zhàn)部隊(duì)必須用每個(gè)齊射批次16噸、平均速度為70公里/分鐘的炮彈，從6個(gè)發(fā)射點(diǎn)向14個(gè)目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射指定量的炮彈，發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、可發(fā)射和需求炮彈數(shù)量的上下限如表1所示，這里令所有炮彈飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率pij(t)均為1，dij＝rij/pij(t)，因此在不同發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際炮彈飛行路徑長(zhǎng)度與等效炮彈飛行路徑長(zhǎng)度相等，即rij與dij相等，表1發(fā)射和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)間炮彈飛行路徑長(zhǎng)度、發(fā)射量和需求量(單位公里、噸)
根據(jù)上述線性規(guī)劃及指揮控制模型和相關(guān)的對(duì)偶線性規(guī)劃模型，通過單純形算法計(jì)算出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案如表2所示，表2某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案(單位噸、噸公里、批次、秒)
*完成炮彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過對(duì)指揮控制方案(表2)分析可知，完成炮彈發(fā)射任務(wù)需要的齊射批次總數(shù)為49、時(shí)間為39.43秒鐘，01～06發(fā)射點(diǎn)需要的齊射批次分別是11、16、14、2、4和12，因此必須對(duì)02、03和06發(fā)射點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)一步分析可知，從03發(fā)射點(diǎn)向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的36噸炮彈所花費(fèi)的39.43秒鐘是制約整個(gè)炮彈發(fā)射任務(wù)更快完成的瓶頸，如果用速度更快的炮彈發(fā)射來完成這部分任務(wù)，則可將整個(gè)炮彈發(fā)射任務(wù)完成的時(shí)間縮短為25.71秒鐘，減少量為34.80％，從對(duì)目標(biāo)需求量約束條件Dv(v＝1，…，18)影子價(jià)格的分析可知，價(jià)格的大小真實(shí)反映了相關(guān)約束條件滿足的難易程度，影子價(jià)格為0是指在特定的取值范圍內(nèi)，相關(guān)的約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，最易滿足，即該資源不緊缺，若再增加這種資源也不會(huì)使目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值進(jìn)一步降低，又例如，為了滿足約束條件D10，向10目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射炮彈耗時(shí)39.43秒鐘，該約束條件的影子價(jià)格為最大值37，說明該條件最難滿足，用類似的方法可以按Dv滿足的難易程度，從難到易排序D10，D8，d16，D5，D3，D9，……，從對(duì)發(fā)射量約束條件Su(u＝19，…，29)影子價(jià)格的分析可知，它們的影子價(jià)格均為0，因此，在特定的取值范圍內(nèi)，改變Su的值對(duì)目標(biāo)函數(shù)值不構(gòu)成影響，必須指出，影子價(jià)格不是固定不變的，會(huì)隨著Dv和Su的變化而改變，使原來不構(gòu)成影響的資源變成有影響的資源，通過對(duì)影子價(jià)格的分析，可以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件，達(dá)到降低運(yùn)載量及完成炮彈發(fā)射任務(wù)需要時(shí)間的目的，由于影子價(jià)格是在特定的約束條件下求出的結(jié)果，只有在其有效區(qū)間中，價(jià)格才具有相對(duì)穩(wěn)定性，從完成任務(wù)后每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的剩余可發(fā)射炮彈數(shù)量可以看出，02發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射炮彈已全部用完，明顯偏低，而04發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射炮彈量明顯偏大，根據(jù)對(duì)偶分析，它們的約束條件的影子價(jià)格均為0，這一事實(shí)說明如果02發(fā)射點(diǎn)有更多的可發(fā)射炮彈，04發(fā)射點(diǎn)有更少的可發(fā)射炮彈，就可能獲得更好的指揮控制計(jì)劃，所以有針對(duì)性的調(diào)整約束條件的上限S25從200增加到400，同時(shí)使S27從400減少到200，求出的某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案如表3所示，表3某作戰(zhàn)部隊(duì)最小時(shí)間火炮火力分配指揮控制方案的改進(jìn)方案(單位噸、噸公里、批次、秒)
*完成炮彈發(fā)射任務(wù)耗費(fèi)的最小時(shí)間通過對(duì)表3的分析可知，完成炮彈發(fā)射任務(wù)需要的時(shí)間縮短為31.71分鐘，減幅為19.58％，總運(yùn)載量減少為13739噸公里，減幅為8.73％，對(duì)偶分析表明影子價(jià)格沒有任何變化，但改進(jìn)后的方案更好，因此，還可以用上述方法對(duì)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的可發(fā)射炮彈數(shù)量進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)可發(fā)射炮彈數(shù)量的最優(yōu)管理。
全文摘要
本發(fā)明涉及戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制方法，涉及軍事及相關(guān)領(lǐng)域，指揮控制的對(duì)象為所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力，該方法根據(jù)從不同發(fā)射方到不同目標(biāo)方炮彈飛行路徑的長(zhǎng)度、飛行路徑無(wú)阻礙飛行概率、發(fā)射方炮彈的供應(yīng)量和目標(biāo)方炮彈的需求量、炮彈飛行的速度和火炮齊射的數(shù)量，構(gòu)造以發(fā)射的所有炮彈飛行耗費(fèi)時(shí)間最小為目標(biāo)的指揮控制模型，并用線性規(guī)劃、線性規(guī)劃的對(duì)偶規(guī)劃方法來求解該模型，再通過二維表格對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至最終獲得符合戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配時(shí)間要求的指揮控制方案，該方法可明顯提高戰(zhàn)斗力、廣泛用于所有戰(zhàn)場(chǎng)火炮火力快速分配的指揮控制，本發(fā)明進(jìn)一步涉及實(shí)現(xiàn)該方法的技術(shù)。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK1848153SQ20061004023
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者朱澤生, 孫玲 申請(qǐng)人:孫玲