战区弹道导_弹防御的两方面最优化模型

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1、战区弹道导弹防御的两方面最优化模型26摘要：本文描述联合防御方法（JOINTDEFENDER），即一个针对来袭弹道导弹拦截武器预部署位置的两方面最优化模型。在基础模型中，防御方预布置弹道导弹防御平台，达到最小化攻击方能够造成最大伤害的目标。我们假定进攻方能够掌握防御方的预部署情况。并且，双方对于目标价值、攻击导弹的发射站、武器系统的能力等有完整的情报。其他模型变量用于研究当限制进攻方或防御方获取情报时的保密价值。对于一个实际想定，我们能够通过笔记本电脑在几分钟之内评估一个完全透明的交战，并且在几秒钟之内安排近乎最优的保密防御。联合防御方法（

2、JOINTDEFENDER）的数学基础和计算效率弥补了已有导弹防御计划工具必须使用启发式算法和超级计算机的现状。本模型还可以对任意一方的隐蔽和欺骗效果价值进行特有的探索。本文用两个假定的北韩想定做为实例论证。主题分类：导弹防御；最优化；两层整数线性规划；混合整数线性规划领域：运筹学研究/作战实验室实践他们也许用射击或者袭扰使我们愤怒。为了中途阻止这些麻烦，我已经布置好一些对抗的武器。——莎士比亚《亨利四世》1战区导弹防御：背景本文介绍联合防御方法（JOINTDEFENDER），即一个两层最优化模型，辅助计划预布置美国及盟国展开防御拦截武器平

3、台，用于对抗紧急的战区导弹威胁。解法在个人计算机上只需要几分钟，并且能够产生新的重要结论。1.1战区导弹威胁战区导弹能够实施具有强爆炸性、化学、生物甚至核弹头的远程攻击。虽然除了俄罗斯没有其他敌对国家拥有能够打击美国的战区弹道导弹，但是中国和北韩正在研制导弹，并且可能在2015年拥有这种能力（CIA2001）。已有的短程和中程弹道导弹在很多地区冲突中造成直接威胁，正如两次海湾战争之时。图1列举了一些现金涉及到军事计划者的战区弹道导弹。图1北韩显然令人不安。众所周知，北韩正在开发并且输出弹道导弹和导弹技术，并且有很多导弹生产设备和发射场。图2

4、描述了一些发射场和收到威胁的区域。26图2北韩正在研制能够打击美国西海岸以及阿拉斯加的远程洲际弹道导弹（CIA2001）。假设北韩声明拥有核武器，这对于我们了解怎样最佳的配置拦截武器能防御来自这个国家的战区弹道导弹攻击。针对这种威胁，本文开创了JOINTDEFENDER，对预置战区弹道导弹防御资源的两层整数现行规划方法。并且用两个以韩国威力的假定想定论证。在介绍这个新模型之前，我们先描述已投入使用的或尚在研制中的拦截平台。并且回顾用于计划这类平台部署的现今使用的解析工具。1.1弹道导弹拦截平台图3展示了我们用到的具有代表性的防御平台，美国联

5、合导弹防御的三个部分。图3爱国者反导系统现已部署，并运用在在“自由伊拉克行动”中。爱国者导弹提供对抗弹道导弹、巡航导弹以及飞行器的终极防御。它包括一个移动发射站，一个相控阵防空跟踪雷达，加上若干指挥或者支援车辆。它能够发射三种拦截导弹，PAC-2，PAC-2GEM，PAC-3（Jane’s2003c）。陆军正在研发利用动能拦截技术中途拦截高海拔弹道导弹的战区高层防御系统。它的组成类似于爱国者（Jane’s2003c）。“海军羊皮盾”应用了已部署的泰昆德罗拉导弹巡洋舰和阿雷布鲁克导弹驱逐舰。其中的每一艘战舰都装载这一个AEGISSPY-126

6、型相控阵雷达并且具有域战区导弹防御平台对等的功能。这些战舰现今装载着不同数量的SM2导弹，提供针对巡航导弹和空中打击的终极防御。海军正在研制的SM3导弹，是一个大气层外的动能拦截导弹，能够中途拦截战区导弹（Jane’s2003b）。战区导弹防御已经成为国防部研究和预算的重要组成部分（DoD2004），并且我们可以预测，在接下来几年里，美国将部署大量的新战区导弹防御系统。当然，空基激光武器已经在研制中（Jane’s2003e）。在我们的论证的想定中，不包括这种未来系统。然而，讲这种新东西合并入JOINTDEFENDER也是简单的。1.1现今战

7、区弹道导弹计划工具有效分配部署战区导弹防御资源是至关重要的，由于（a）每一个拦截武器都有有限的攻击范围，（b）它只能在弹道导弹飞行过程中的某些特定位置摧毁导弹，（c）弹道由导弹类型、发射站以及目标位置共同决定。现今，联合作战指挥官能够运用一些解析工具制定预分配计划。下面将介绍这些工具，并且指出它们的优缺点。区域防空指挥系统。海军的区域防空指挥系统，AN/UYQ-89，现今部署在蓝山舰、惠特尼山舰、夏洛AEGIS巡洋舰以及科罗拉多州的联合作战综合指挥中心（Jane’s2003a）。除了实时对资源和威胁的跟踪模块，AADCS包含了一个令防空指挥

8、官可以制定计划以及具有演习潜力的战区导弹防御想定。AADCS运用32位处理器的规划图形超级计算机评估，在提交一个好的结果前，运用一个基于枚举的近似启发式方法生成一串越来越复杂的防