兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 240461-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0461
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收稿日期:
2024-06-17
上线日期:
2025-05-07
通讯作者:
基金资助:
GUO Fang1, HAN Wei1, LIU Jie2, SU Xichao3,*(), PAN Zishuang1
Received:
2024-06-17
Online:
2025-05-07
摘要:
随着现代海战复杂性的增加,舰载机在复杂战场环境中的作用日益凸显。为提升舰载机的作战效能和资源利用效率,减轻指挥人员制定作战规划方案的负担,研究了舰载机任务分配与弹药配置协同优化问题。系统分析了协同决策过程中的关键要素,以最大化任务收益、最小化舰载机被击毁成本和弹药成本为优化目标,建立舰载机任务分配与弹药配置协同优化问题模型。结合模型特点,提出了一种基于适应度的自适应全局人工蜂群算法用于模型求解。仿真结果证明了新提出的模型和算法的有效性,能够显著提高舰载机任务收益,同时降低作战成本。研究成果可为舰载机作战方案的制定和完善提供理论参考和决策依据。
中图分类号:
郭放, 韩维, 刘洁, 苏析超, 潘子双. 舰载机任务分配与弹药配置协同优化[J]. 兵工学报, 2025, 46(5): 240461-.
GUO Fang, HAN Wei, LIU Jie, SU Xichao, PAN Zishuang. Collaborative Optimization of Carrier-based Aircraft Task Assignment and Ammunition Configuration[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(5): 240461-.
目标毁伤程度 | 功能丧失程度/% | γt/% |
---|---|---|
目标未毁 | 0 | 0 |
轻度毁伤 | 0~30 | 30 |
中度毁伤 | 30~60 | 60 |
严重毁伤 | 60~80 | 80 |
完全摧毁 | 80~100 | 100 |
表1 目标毁伤程度量化表[27]
Table 1 Target damage level[27]
目标毁伤程度 | 功能丧失程度/% | γt/% |
---|---|---|
目标未毁 | 0 | 0 |
轻度毁伤 | 0~30 | 30 |
中度毁伤 | 30~60 | 60 |
严重毁伤 | 60~80 | 80 |
完全摧毁 | 80~100 | 100 |
目标编号 | 指标1 | 指标2 | 指标3 | 指标4 | Gt |
---|---|---|---|---|---|
1 | 1 | 10 | 6 | 6 | 0.296 |
2 | 1 | 10 | 6 | 6 | 0.296 |
3 | 4 | 5 | 5 | 4 | 0.401 |
4 | 5 | 6 | 5.5 | 4 | 0.436 |
5 | 4 | 5 | 5 | 4 | 0.401 |
6 | 0.2 | 2 | 0.8 | 1 | 0.392 |
7 | 1 | 3 | 2 | 5 | 0.156 |
8 | 3 | 7 | 4 | 5 | 0.282 |
9 | 2.5 | 6 | 5 | 5.5 | 0.280 |
10 | 2.5 | 6 | 5 | 5.5 | 0.280 |
11 | 0.1 | 0.1 | 0.7 | 0.5 | 0.415 |
12 | 0.3 | 4 | 1 | 3 | 0.261 |
13 | 9 | 4 | 11 | 5 | 0.630 |
表2 蓝方目标原始数据
Table 2 Raw data of the blue team
目标编号 | 指标1 | 指标2 | 指标3 | 指标4 | Gt |
---|---|---|---|---|---|
1 | 1 | 10 | 6 | 6 | 0.296 |
2 | 1 | 10 | 6 | 6 | 0.296 |
3 | 4 | 5 | 5 | 4 | 0.401 |
4 | 5 | 6 | 5.5 | 4 | 0.436 |
5 | 4 | 5 | 5 | 4 | 0.401 |
6 | 0.2 | 2 | 0.8 | 1 | 0.392 |
7 | 1 | 3 | 2 | 5 | 0.156 |
8 | 3 | 7 | 4 | 5 | 0.282 |
9 | 2.5 | 6 | 5 | 5.5 | 0.280 |
10 | 2.5 | 6 | 5 | 5.5 | 0.280 |
11 | 0.1 | 0.1 | 0.7 | 0.5 | 0.415 |
12 | 0.3 | 4 | 1 | 3 | 0.261 |
13 | 9 | 4 | 11 | 5 | 0.630 |
弹药类型 | 单位质量 | 成本 |
---|---|---|
Ⅰ | 0.85 | 0.65 |
Ⅱ | 2.0 | 1.00 |
Ⅲ | 1.9 | 0.40 |
Ⅳ | 1.2 | 0.50 |
Ⅴ | 1.5 | 0.70 |
表3 弹药数据
Table 3 Ammunition parameters
弹药类型 | 单位质量 | 成本 |
---|---|---|
Ⅰ | 0.85 | 0.65 |
Ⅱ | 2.0 | 1.00 |
Ⅲ | 1.9 | 0.40 |
Ⅳ | 1.2 | 0.50 |
Ⅴ | 1.5 | 0.70 |
舰载机 类型 | 数量 | 单架 载弹量 | 单架 挂载数 | 成本 | 被击 毁概率 | 携带 弹型 |
---|---|---|---|---|---|---|
有人攻击机 | 13 | 6 | 8 | 0.94 | 0.06 | Ⅰ~Ⅴ |
预警机 | 6 | 0 | 0 | 2.23 | 0.12 | |
电子战飞机 | 6 | 0 | 0 | 1.00 | 0.10 | |
无人攻击机 | 15 | 4 | 4 | 0.60 | 0.08 | Ⅰ~Ⅴ |
表4 舰载机性能参数
Table 4 Performance parameters of carrier-based aircraft
舰载机 类型 | 数量 | 单架 载弹量 | 单架 挂载数 | 成本 | 被击 毁概率 | 携带 弹型 |
---|---|---|---|---|---|---|
有人攻击机 | 13 | 6 | 8 | 0.94 | 0.06 | Ⅰ~Ⅴ |
预警机 | 6 | 0 | 0 | 2.23 | 0.12 | |
电子战飞机 | 6 | 0 | 0 | 1.00 | 0.10 | |
无人攻击机 | 15 | 4 | 4 | 0.60 | 0.08 | Ⅰ~Ⅴ |
目标编号 | 弹药类型 | ||||
---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | |
1 | 8 | 6 | 0 | 0 | 0 |
2 | 8 | 6 | 0 | 0 | 0 |
3 | 0 | 0 | 16 | 13 | 9 |
4 | 0 | 0 | 16 | 13 | 9 |
5 | 0 | 0 | 16 | 13 | 9 |
6 | 0 | 0 | 18 | 15 | 12 |
7 | 0 | 0 | 8 | 7 | 5 |
8 | 0 | 0 | 12 | 9 | 7 |
9 | 0 | 0 | 6 | 5 | 4 |
10 | 0 | 0 | 6 | 5 | 4 |
11 | 0 | 0 | 5 | 4 | 4 |
12 | 0 | 0 | 13 | 10 | 8 |
13 | 0 | 0 | 16 | 13 | 12 |
表5 平均有效射弹发数
Table 5 Average effective number of rounds fired
目标编号 | 弹药类型 | ||||
---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | |
1 | 8 | 6 | 0 | 0 | 0 |
2 | 8 | 6 | 0 | 0 | 0 |
3 | 0 | 0 | 16 | 13 | 9 |
4 | 0 | 0 | 16 | 13 | 9 |
5 | 0 | 0 | 16 | 13 | 9 |
6 | 0 | 0 | 18 | 15 | 12 |
7 | 0 | 0 | 8 | 7 | 5 |
8 | 0 | 0 | 12 | 9 | 7 |
9 | 0 | 0 | 6 | 5 | 4 |
10 | 0 | 0 | 6 | 5 | 4 |
11 | 0 | 0 | 5 | 4 | 4 |
12 | 0 | 0 | 13 | 10 | 8 |
13 | 0 | 0 | 16 | 13 | 12 |
目标 编号 | 有人 攻击机 | 预警机 | 电子战 飞机 | 无人 攻击机 | 波次 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 0 | 0 | 1 | 3 | 1 |
2 | 0 | 0 | 1 | 2 | 1 |
3 | 2 | 0 | 0 | 3 | 1 |
4 | 2 | 1 | 0 | 0 | 1 |
5 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 |
6 | 3 | 0 | 0 | 2 | 2 |
7 | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 |
8 | 2 | 0 | 0 | 0 | 1 |
9 | 2 | 0 | 0 | 2 | 2 |
10 | 1 | 1 | 0 | 0 | 2 |
11 | 2 | 0 | 0 | 2 | 2 |
12 | 2 | 0 | 0 | 1 | 1 |
13 | 4 | 1 | 0 | 3 | 1 |
表6 舰载机任务分配结果
Table 6 Task assignment results for carrier-based aircraft
目标 编号 | 有人 攻击机 | 预警机 | 电子战 飞机 | 无人 攻击机 | 波次 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 0 | 0 | 1 | 3 | 1 |
2 | 0 | 0 | 1 | 2 | 1 |
3 | 2 | 0 | 0 | 3 | 1 |
4 | 2 | 1 | 0 | 0 | 1 |
5 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 |
6 | 3 | 0 | 0 | 2 | 2 |
7 | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 |
8 | 2 | 0 | 0 | 0 | 1 |
9 | 2 | 0 | 0 | 2 | 2 |
10 | 1 | 1 | 0 | 0 | 2 |
11 | 2 | 0 | 0 | 2 | 2 |
12 | 2 | 0 | 0 | 1 | 1 |
13 | 4 | 1 | 0 | 3 | 1 |
目标编号 | 弹药类型 | ||||
---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | |
1 | 0/9 | 0/2 | 0 | 0 | 0 |
2 | 0/5 | 0/1 | 0 | 0 | 0 |
3 | 0 | 0 | 0/1 | 7/33 | 1/3 |
4 | 0 | 0 | 0 | 3/0 | 4/0 |
5 | 0 | 0 | 1/0 | 4/2 | 3/2 |
6 | 0 | 0 | 0/1 | 7/1 | 4/2 |
7 | 0 | 0 | 1/1 | 3/0 | 2/1 |
8 | 0 | 0 | 2/0 | 4/0 | 1/0 |
9 | 0 | 0 | 3/0 | 1/2 | 2/2 |
10 | 0 | 0 | 1/1 | 2/4 | 0/0 |
11 | 0 | 0 | 2/0 | 3/3 | 1/2 |
12 | 0 | 0 | 2/0 | 0/1 | 4/1 |
13 | 0 | 0 | 2/0 | 7/4 | 7/3 |
表7 舰载机弹药配置数量(有人机带弹数/无人机带弹数)
Table 7 Number of ammunition configurations for carrier-based aircrafts (manned and unmanned aircrafts)
目标编号 | 弹药类型 | ||||
---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | |
1 | 0/9 | 0/2 | 0 | 0 | 0 |
2 | 0/5 | 0/1 | 0 | 0 | 0 |
3 | 0 | 0 | 0/1 | 7/33 | 1/3 |
4 | 0 | 0 | 0 | 3/0 | 4/0 |
5 | 0 | 0 | 1/0 | 4/2 | 3/2 |
6 | 0 | 0 | 0/1 | 7/1 | 4/2 |
7 | 0 | 0 | 1/1 | 3/0 | 2/1 |
8 | 0 | 0 | 2/0 | 4/0 | 1/0 |
9 | 0 | 0 | 3/0 | 1/2 | 2/2 |
10 | 0 | 0 | 1/1 | 2/4 | 0/0 |
11 | 0 | 0 | 2/0 | 3/3 | 1/2 |
12 | 0 | 0 | 2/0 | 0/1 | 4/1 |
13 | 0 | 0 | 2/0 | 7/4 | 7/3 |
算法 | 最优值 | 最劣值 | 标准差 | l/% |
---|---|---|---|---|
FAGABC算法 | 226.31 | 200.17 | 9.17 | 97.69 |
ABC算法 | 164.00 | 134.36 | 11.27 | 90.77 |
GIABC算法 | 226.31 | 187.09 | 13.52 | 94.62 |
GWO算法 | 158.55 | 103.58 | 17.55 | 86.32 |
GA | 178.43 | 133.65 | 14.44 | 96.92 |
DE算法 | 173.18 | 132.12 | 15.60 | 95.38 |
表8 算法对比结果
Table 8 Comparison results of the algorithms
算法 | 最优值 | 最劣值 | 标准差 | l/% |
---|---|---|---|---|
FAGABC算法 | 226.31 | 200.17 | 9.17 | 97.69 |
ABC算法 | 164.00 | 134.36 | 11.27 | 90.77 |
GIABC算法 | 226.31 | 187.09 | 13.52 | 94.62 |
GWO算法 | 158.55 | 103.58 | 17.55 | 86.32 |
GA | 178.43 | 133.65 | 14.44 | 96.92 |
DE算法 | 173.18 | 132.12 | 15.60 | 95.38 |
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