汪正東 李棟花
摘 要:在防空武器裝備體系化作戰(zhàn)中,目標(biāo)分配是防空體系化作戰(zhàn)的核心。本文采用基于優(yōu)化排序的螞蟻策略的蟻群算法,同時(shí),將目標(biāo)分配中的目標(biāo)航路捷徑引入到蟻群算法中,提高了蟻群算法的計(jì)算效率,解決防空體系化作戰(zhàn)中目標(biāo)分配的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:防空體系化作戰(zhàn);目標(biāo)分配;蟻群算法
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.172
1 引言
隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代空襲達(dá)到了很高的空襲效能,空襲作戰(zhàn)已實(shí)現(xiàn)了體系化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化[1]。因此,防空武器裝備也應(yīng)該體系化以應(yīng)對(duì)空襲體系化,其中,目標(biāo)分配是關(guān)鍵技術(shù),直接影響防空作戰(zhàn)效果。目標(biāo)分配,需要根據(jù)目標(biāo)的飛行特性和各個(gè)防空武器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的攔截效益進(jìn)行目標(biāo)分配,用最適合的武器裝備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攔截,以達(dá)到防空體系的最大作戰(zhàn)效能,以確保保衛(wèi)目標(biāo)的安全[2]。本文利用蟻群算法設(shè)計(jì)目標(biāo)分配模型算法,解決防空體系化作戰(zhàn)中的目標(biāo)分配問(wèn)題。
2 蟻群算法求解目標(biāo)分配的算法設(shè)計(jì)
2.1 蟻群計(jì)算網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造
根據(jù)蟻群算法解決TSP問(wèn)題的思路,構(gòu)造蟻群網(wǎng)絡(luò),螞蟻通過(guò)攔截目標(biāo)效益在m個(gè)火力單元上周游遍歷實(shí)現(xiàn)蟻群算法。
m個(gè)火力單元分別為:組成蟻群網(wǎng)絡(luò),如圖1,每個(gè)火力單元的火力通道數(shù)分別為,其中;n個(gè)目標(biāo)分別為。圖中實(shí)線表示螞蟻行走路徑,為目標(biāo)分配的一個(gè)可行解。
在進(jìn)行蟻群算法時(shí),當(dāng)目標(biāo)數(shù)小于火力單元通道數(shù)即,其中,那么補(bǔ)充虛擬目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,虛擬目標(biāo)的射擊效益為定值C(),射擊效率;當(dāng)目標(biāo)分配問(wèn)題中目標(biāo)數(shù)大于所有火力單元通道數(shù)時(shí),根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)需要,選擇威脅程度最大的個(gè)目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)分配。
2.2 轉(zhuǎn)移概率
在計(jì)算中,螞蟻k根據(jù)各個(gè)火力單元的信息素量選擇下一個(gè)火力單元。螞蟻k所使用的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則被稱之為隨機(jī)比例規(guī)則,表示該火力單元上的螞蟻k選擇目標(biāo)的概率。在t時(shí)刻,螞蟻k在火力單元選擇目標(biāo)的轉(zhuǎn)移概率如式(1)所示:
此處:為所有目標(biāo)的集合;為禁忌表;為目標(biāo)對(duì)火力單元的航路捷徑大于等于火力單元的殺傷區(qū)遠(yuǎn)界的目標(biāo)集合;記錄了螞蟻當(dāng)前走過(guò)的火力單元。
當(dāng)所有個(gè)目標(biāo)編號(hào)加入螞蟻便完成了一次周游,此時(shí)其走過(guò)的路徑便是目標(biāo)分配問(wèn)題的一個(gè)可行解。
2.3 基于優(yōu)化排序的螞蟻系統(tǒng)的信息素更新
在計(jì)算過(guò)程中,為了解決此問(wèn)搜索不會(huì)集中在最優(yōu)解附近的問(wèn)題,提高對(duì)更優(yōu)解的進(jìn)一步搜索,信息素更新采用基于優(yōu)化排序的螞蟻系統(tǒng),選擇防空目標(biāo)分配射擊效率高的只螞蟻,按照排名的位次進(jìn)行加權(quán)額外增加信息素量,見(jiàn)公式(4)。
3 結(jié)論
本文針對(duì)防空體系化作戰(zhàn)中的目標(biāo)分配問(wèn)題,運(yùn)用蟻群計(jì)算網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造,采用基于優(yōu)化排序的螞蟻策略的蟻群算法,同時(shí),將目標(biāo)分配中的目標(biāo)航路捷徑引入到蟻群算法中,提高了蟻群算法的計(jì)算效率,解決防空體系化作戰(zhàn)中目標(biāo)分配的問(wèn)題。蟻群算法本質(zhì)上是一種并行的算法,同時(shí)也是一種正反饋算法,可以很快收斂,具有廣闊的應(yīng)用前景。
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作者簡(jiǎn)介:汪正東(1986-),男,貴州遵義人,碩士,工程師,從事指揮控制系統(tǒng)的研究。