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技术引入对武器装备体系能力影响的评估方法研究

刘新亮  
【摘要】: 现代高技术战争,是武器装备体系之间的对抗。武器装备体系的整体作战能力由多个系统相互作用产生。受战争形态转变的影响,武器装备的发展已经由重视武器装备系统/武器装备平台作战能力转变为重视武器装备体系整体作战能力。过去那种只顾开发更先进的技术装备,而不注重武器之间的互通互用,更不重视武器装备体系建设的做法将难以适应新条件下的战争要求。新的科学技术引入是军事装备升级的重要动力,以武器装备体系为建设目标,研究技术引入对武器装备体系能力影响评估方法具有重要的现实意义。 本文系统研究技术引入对武器装备体系能力影响评估问题,分析技术引入对武器装备体系能力的影响,使技术潜力物化为武器装备体系能力的过程中的决策更加科学合理,为武器装备体系发展决策提供科学的方法和手段。本文主要进行了以下研究工作: 1,提出分析技术引入对武器装备体系能力影响方法框架。采用数据耕种方法,建立了面向武器装备体系能力的技术评估框架。评估框架从两个方面解决面向武器装备体系能力的技术评估问题:横向考虑武器装备体系技术试验评估问题中,试验因素多、试验因素间耦合关系强的特点,采用试验设计方法规划仿真试验运行;纵向考虑武器装备体系的层次性,采用”多智能体建模+跨层次多分辨率仿真建模”方法,建立技术领域空间到子系统技术度量指标层次、系统技术度量指标层次、体系能力指标层次的映射关系。 2,提出基于改进ESE算法的多目标优化拉丁超立方试验设计方法。传统的试验设计优化方法采用单一优化准则,本文通过仿真测试,证明传统的单优化准则的试验设计方法并不能保证优化得到综合最优试验设计方案,为此本文提出多目标试验设计方法。已有试验设计优化算法处理大规模试验设计优化问题,优化速度慢,为此提出基于改进ESE算法的多目标试验设计优化方法,将改进ESE算法应用于多目标试验设计问题,并提出降低算法复杂度的快速算法。算例分析证明改进ESE算法进行多目标试验设计优化方法的优越性。 3,研究高斯过程元模型建模方法,提出基于分布估计算法的高斯过程元模型建模超参数优化方法。理论上证明了工程中常用的响应曲面元模型方法不适用于因素多、因素间高度非线性问题元模型建模问题,而高斯过程可以在理论上统一常用的非参数元模型。本文提出基于分布估计算法的高斯过程建模超参数优化算法,该算法能够克服局部搜索算法陷入局部最优的缺点。通过测试函数证明,高斯过程元模型建模方法优于传统的响应曲面元模型、人工神经网络元模型、径向基函数元模型、Kriging元模型等,基于分布估计算法的高斯过程元模型优于采用局部搜索算法高斯过程元模型。 4、提出基于元模型方法分析技术引入对装备系统能力影响的评估方法。分析技术引入对装备系统能力影响时,需要建立技术空间到到装备能力指标层的跨层次映射关系,传统的仿真评估方法会面临仿真运算量巨大的问题。提出采用试验设计方法,通过“仿真+元模型”技术建立领域学科度量指标到装备系统能力的映射关系。针对分析技术水平不确定性问题,提出考虑不确定性的技术评估方法。面向装备系统能力,提出基于分布估计算法的技术优选方法,通过算例证明了方法的适用性。 5、采用数据耕种思想,提出基于多智能体体系仿真的武器装备体系技术评估方法。分析技术引入对武器装备体系能力影响时,需要分析技术对大量装备战技指标的影响,需要分析的因素众多。采用数据耕种思想,应用本文提出的试验设计方法,结合解决多层次仿真建模问题的高斯过程元模型建模方法,提出应用数据耕种技术的面向武器装备体系能力的技术评估方法。以NetLogo多智能体仿真平台为基础,构造了空对地火力打击武器装备体系示例,展现了本文方法的适用性。


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