水面舰艇编队防空和信息化战争评估模型

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1、题目水面舰艇编队防空和信息化战争评估模型摘要：本文研究了水面舰艇防御敌来袭导弹以及信息化作战评估问题，运用多目标规划模型解决编队最佳队形问题，建立优化模型求解出编队防御敌来袭导弹对我指挥舰攻击时的抗饱和攻击能力。在编队得到空中预警机的帮助时，根据几何关系，计算出编队的抗饱和攻击能力。运用支持向量机模型判别出空中目标可能的意图，并根据信息化战争相关概念建立了基于云模型和证据推理的防空信息战系统评估模型。对于问题一：考虑到防空拦截距离最大、最危险方向抗饱和攻击能力最大、20度到220度全方位覆盖等对队形的影响，建立了多目标规划模型，

2、利用层次分析法转化成单目标，并利用Lingo软件进行求解。得到半环形预警式队形为最佳队形，队形中护卫舰相对指挥舰的方位和距离如下表所示。护航舰ABCD偏向角（度）4595145195与指挥舰的距离（km）47.3247.3247.3247.32对于问题二：利用定性与定量分析找出编队最危险方向为边界方向，针对该方向多批次来袭导弹的情形，对编队所有舰艇的独立拦截能力进行分析，建立概率模型，运用几何理论计算出编队防御敌来袭导弹对我指挥舰攻击时的抗饱和攻击能力为11。在最危险方向上，各舰拦截来袭导弹的批数如下表所示。指挥舰护卫舰A护卫舰

3、B护卫舰C护卫舰D抗饱和攻击能力批数4321111对于问题三：利用空中预警机改良信息探测系统，编队防御性能提升的问题，在无需考虑探测范围的限制条件下，建立几何关系模型，运用MATLAB进行求解，得到编队防御敌来袭导弹对我指挥舰攻击时的抗饱和攻击能力为21，是没使用空中预警机情况下的1.91倍，在最危险方向上，各舰拦截来袭导弹的批数如下表所示。指挥舰护卫舰A护卫舰B护卫舰C护卫舰D抗饱和攻击能力批数6842121对于问题四：解决识别空中各目标可能的意图问题，建立了支持向量机模型。先对已知数据进行分析，对存在异常情况的数据运用B样条

4、插值法，进行数据的剔除与修复。然后利用修复后的数据计算出指挥舰与空中目标的距离、方位角、航向角以及水平速度，并运用支持向量机模型对数据进行训练与识别，得出空中目标意图结果如下表所示。其中对于目标41006893，意图由攻击状态转为侦察状态；对于目标41006872，意图由攻击状态转为其它状态。目标ID410068934100683041006831410068364100683741006839意图攻击/侦查其他其他其他其他侦查目标ID41006842410068514100686041006872410068854100689

5、1意图攻击攻击攻击攻击/其他攻击侦查对于问题五：对信息化战争的结果进行分析或预测，本文建立了基于云模型和证据推理的防空信息战系统评估模型，并运用此模型对海湾战争进行分析，结果表面海湾战争中多国部队的防空信息战系统效能很高，与实际相符合。关键词：支持向量机；多目标规划；B样条；云模型；证据推理1．问题重述1.1问题背景我海军由1艘导弹驱逐舰和4艘导弹护卫舰组成水面舰艇编队在我南海某开阔海域巡逻，其中导弹驱逐舰为指挥舰，重要性最大。某一时刻t我指挥舰位置位于北纬15度41分7秒，东经112度42分10秒，编队航向200度（以正北为0

6、度，顺时针方向），航速16节（即每小时16海里）。编队各舰上防空导弹型号相同，数量充足，水平最小射程为10千米，最大射程为80千米，高度影响不必考虑（因敌方导弹超低空来袭），平均速度2.4马赫（即音速340米/秒的2.4倍）。编队仅依靠自身雷达对空中目标进行探测，但有数据链，所以编队中任意一艘舰发现目标，其余舰都可以共享信息，并由指挥舰统一指挥各舰进行防御。以我指挥舰为原点的20度至220度扇面内，等可能的有导弹来袭。来袭导弹的飞行速度0.9马赫，射程230千米，航程近似为直线，一般在离目标30千米时来袭导弹启动末制导雷达，其探

7、测距离为30千米，搜索扇面为30度（即来袭导弹飞行方向向左和向右各15度的扇面内，若指挥舰在扇形内，则认为来袭导弹自动捕捉的目标就是指挥舰），且具有“二次捕捉”能力（即第一个目标丢失后可继续向前飞行，假设来袭导弹接近舰艇时受到电子干扰丢失目标的概率为85%，并搜索和攻击下一个目标，“二次捕捉”的范围是从第一个目标估计位置算起，向前飞行10千米，若仍然没有找到目标，则自动坠海）。每批来袭导弹的数量小于等于4枚（即由同一架或在一起的一批飞机几乎同时发射，攻击目标和导弹航向都相同的导弹称为一批）。由于来袭导弹一般采用超低空飞行和地球曲

8、率的原因，各舰发现来袭导弹的随机变量都服从均匀分布，均匀分布的范围是导弹与该舰之间距离在20-30千米。可以根据发现来袭导弹时的航向航速推算其不同时刻的位置，故不考虑雷达发现目标后可能的目标“丢失”。编队发现来袭导弹时由指挥舰统一指挥编队内任一舰发射防空导弹进行