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国防科学技术大学研究生院博士学位论文本章小结本章以海军舰艇编

归档日期:10-08       文本归类:编队防御      文章编辑:爱尚语录

  国防科学技术大学研究生院博士学位论文本章小结本章以海军舰艇编队对空防御中对资源的需求为例 主要建立权重优先的确定目标的决策模型以及基于信息质量知识的信息熵协同效果模型 说明指挥员的认知、决策时间以及信息质量如何影响协同效果 从而验证从协同对象、协同手段、协同指挥对协同效果的影响。仿真验证主要有四个方

  国防科学技术大学研究生院博士学位论文本章小结本章以海军舰艇编队对空防御中对资源的需求为例 主要建立权重优先的确定目标的决策模型以及基于信息质量知识的信息熵协同效果模型 说明指挥员的认知、决策时间以及信息质量如何影响协同效果 从而验证从协同对象、协同手段、协同指挥对协同效果的影响。仿真验证主要有四个方面的内容 第一 分析风险系数和协同效果之间的关系 说明风险系数与知识函数成反比 但是考虑决策的时间因素 决策指挥员要适当把握时机 提高决策的质量和知识效果。第二 分析了最大偏差和决策“簇”中知识函数的增量之间的关系 其结果表明 最大偏差对知识函数的变化不敏感 影响不大。第三 分析关联系数和决策知识函数的关系。验证表明 决策节点信息共享并且相互关联条件下 增加了“簇”的知识 从而提高了指挥员的决策质量。第四 分析了协同与非协同对决策知识函数的影响。仿真验证结果表明 当有协同时 其决策“簇”的知识增加了 从而提高协同效果 也说明了协同比非协同要好。本章最后还就协同效果与美国兰德公司的仿真验证结论进行比较 迸一步说明网络情况下协同效果要优于非协同效果的程度。第 页国防科学技术大学研究生院博士学位论文第七章结束语 论文所做的工作和得出的结论 论文所做的工作本论文以自然科学基金‘协同决策设计中主体一致性检验与优化方法》和社科基金《基于作战设计工程方法的我军信息作战理论研究》有关理论为支撵 以课题《基于数据链的 协同作战效能研究》和‘ 对海上编队作战能力影响分析的方法研究》为依托 在定性分析的基础上 采用定性与定量相结合的方法 分析协同对象、结构、目标 指挥和手段等要素对战术指控系统协同效果的影响 建立协同效果模型 并加以运用 论文主要做了以下几个方面的工作 、论文首先介绍了的研究背景和有关概念 介绍了指控系统的定义、研究域的划分以及指控系统的特点 其次对战术指控系统协同效果中涉及的关键 网技术、多主体协同决策技术等协同技术和方法研究现状作介绍 最后指出存在的问题及解决问题的思路 并对论文研究内容和结构作了安排。 、研究战术指控系统协作模式的分类、协作模式和机制。阐述协同中的决策和一般决策的概念及区别。同时 从影响指控系统协同效果的因素入手 对协同效果协同收益和代价进行分析 指出描述战术指控系统协同效果中存在的三个问题 并给出其解决问题的思路。 、研究指控系统单元的协同结构。首先分析军事组织常用的交叉递阶系统结构与分布式结构 并对它们的优劣进行比较 其次分析了基于信息流协同结构的三种优化模型即双层规划模型、假设检验模型和基于知识的信息熵模型 指出网络条件下协同结构的划分对模型求解带来的问题 最后 提出基于“簇”知识的结构分割方法 并给出一个运用案例。 、研究网络条件下基于 假设检验的协同效果分析及建模求解问题。以对目标的环境情况判明为背景 从协同目标、协同手段和协同指挥过程中的决策出发 研究协同机制与规则、通信手段以及指挥认知水平对协同效果的影响 建立基于 假设检验决策模型 并对模型进行求解。在分析信息流的集中、分散和分布式三种结构基础上 建立协同的决策规则 以实现协同目标作战单元决策的损失最小为目标函数 计算得出损失比 指挥员根据损失比确定其最佳决策。也就是说 战术指控系统中指挥员的协同指挥的最佳决策保证了指控系统获得了最佳协同效果 损失最小 然后 对三种结构的第 页国防科学技术大学研究生院博士学位论文决策效果模型进行比较 最后在无通信损失条件下 采用逐层递进方法 建立 假设检验的协同效果模型 并对模型进行求解 同时给出一个编队舰空导弹拦截目标的解例 从协同导致决策时间的缩短、增加作战时间窗口、从而增加我方舰空导弹系统拦截次数最终降低目标突防概率来说明基于 检验的指控系统单元的协同效果。 、研究基于网络知识的协同效果模型及求解。本章主要从协同对象、协同手段、协同指挥出发 在分析网络关键信息元素基础上。研究指挥员认知带来的协同时间的不确定性和指控系统对信息获取和处理带来的信息质量对协同效果的影响。对协同时间的不确定性 建立协同的可靠性模型和知识模型 对“簇”内每个信息元素的偏差、精度和标准差进行分析的同时 考虑信息老化、时间、信息更新对信息的完备性的影响 建立基于信息质量的协同效果模型。 、通过案例 采用仿真和对比的方法 验证基于“簇”的知识熵的协同效果 说明指挥员的认知、决策时间以及信息质量如何影响协同效果 从而验证从协同对象、协同手段、协同指挥对协同效果的影响。本章最后还就协同效果与美国兰德公司的仿真验证结论进行比较 进一步说明网络情况下协同效果要优于非协同效果的程度。 得出的结论通过对指控系统在有无网络条件下的协同效果模型的研究。得出以下结论 、指控系统单元战术协同对象、结构、目标、指挥以及手段直接影响了协同效果。在军事组织常用的交叉递阶系统结构与分布式结构中 面对网络多节点的情况 基于“簇”的知识信息熵来分割协同结构的方法是一个很好的方法 符合军事组织中战术协同结构的特点。也符合信息共享条件下信息化作战的需要。 、在网络化协同手段下 指挥员执行协同的机制和决策规则大大简化 决蒙时间大大缩短 决策质量大大提高。也就是说 在同样的协同效果下 协同的时问大大缩短 保证了最佳协同效果 协同中决策损失最小 下作战单元决策节点的决策最优。 、采用多属性效用权重有限决策方法提高了决策质量。采用互信息和相对信息熵方法 来描述信息元素之问的关联行为 并通过关键元素之闻的互信息对未知的元素进行推测 提高决策质量。 、协同效果与决策时间和信息质量有关 决策时间越长。协同效果越好 但是由于作战时间的限制 必须在有限的时间内 提高信息质量 提高决策的准确性 用基于网络“簇”知识的信息熵模型来度量协同的效果可行 保持信息完全和新鲜度能减少了关键信息不确定性带来的误差 从而提高了整个“簇”决策知第 页国防科学技术大学研究生院博士学位论文识和决策效果。 、通过对案例的研究得出的协同效果 并与美国兰德公司的仿真验证结论进行比较 表明信息共享的网络条件下 协同效果要优于非协同效果 论文的创新点论文的创新点主要有以下三个方面 、在研究战术指控系统单元的协同结构中 将“簇”的概念引入到信息共享条件下指控单元决策节点的描述与划分 在根据传统的军事原则划分决策节点层次的基础上 通过“簇”知识熵的类聚来描述“簇”的分割。 、在多节点的分布式信息结构中。面对传统的约束条件离散、有通信损失、求解困难的问题 提出描述分布式结构协同效果模型的“逐层递进法”。以协同目标的作战单元决策损失最小为目标函数 建立基于 假设检验的协同效果模型 通过研究协同效果与指挥员协同的最佳决策问题 最终研究决策质量和决策时间带完成任务的机会的增加 从而提高协同效果。 、在信息共享条件下。从协同对象、协同手段、协同指挥出发 将冒际醢数定义为网络知识的增加 通过建立基于网络“簇”知识的信息熵模型 研究指挥员认知带来协同时间的不确定性和指控系统获取和处理信息的质量对协同效果的影响。 需进一步研究的问题 、协同消极作用。协同的本质是协作。协同目标不同 可以带来两方面的效果 既有积极的 也有消极的。特别是在作战节点之闻通信畅通度有限制的条件下更是如此。本文一方面研究指挥员之间达成协同机制和规则的一致性理解 另一方面研究协同中决策的知识函数的信息熵 两个方面的研究工作从简单到复杂 研究的结果体现了协同效果的积极正面作用 没有研究协同消极作用。 、网络的复杂往 根据 定律 网络的功能与网络中的节点数的平方成正比 所以作战节点总能得到有利于协同的大量信息。与之相反 信息过载会导致信息的溢出 对协同会起到相反的作用。根据博弈论的有关理论 在不完全信息条件下 并不是信息越多越有利于决策 相反 过量的信息往往不利于决策。在指控系统的协同中 信息过载不是减少完成任务所需要的时间 而是延长指挥员和参谋人员筛选所需要信息进行决策的时问。网络节点的增多 导致网络的复杂度增加 因此 当网络复杂性增加时 就需要在增大协调规模与信息过载产生信息溢出之间寻求平衡。笫 页国防科学技术大学研究生院博士学位论文 、“簇”的分割方法。“簇”的分割方法依赖于战术指控系统中决策节点的知识熵 本论文中对“簇”的分割方法进行了规范性的描述 主要考虑的是军事作战原则和机制 没有对决策节点的知识熵进行具体的计算。“簇”的分割方法应该是军事作战原则和决策节点知识嫡的如权值 作战原则与决策节点的知识熵的权系数依赖军事组织遂行的具体任务。这也是今后研究的一个重要的主题。 、本文的验证数据 主要为仿真数据。由于真实的实验数据 主要靠传感器获得。日前 数据链支持条件下的协同作战和联合作战节点也就是在 个节点之闻 并且数据链是传输数据的逶道 其任务是对佳感器获取的数据进行传送。其传送的数据是经过加密处理的 数据链根据其底层的传输协议进行选择。仿真数据一定程度上刻画了传感器获取信息的过程 但是仿真和现实之间是有差距的。不可能像美国 公司那样通过实验 对比 号数据链和语音效果对作战的影响效果 下一步的工作和展望 、加强对协同消极作用的研究。协同可以带来两方面的效果。既有积极的。也有消极的。特别是在作战节点之间通信畅通度有限制的条件下更是如此。但是在描述协同效果的模型中 如何在决策的质量、信息质量方面正确反映这两种效果 是一个需要深入研究的课题。 、加强网络酌复杂性研究。所有的网络复杂问题的存在只是多少程度的问题 包括作战指控网络在网络中心环境内的操作。挑战在于了解复杂度的性质、效果和如何量化的问题。网络复杂度具有好坏的两方面作用。一方面网络增加了作战节点之问的连接 为协同提供了条件 另一方面 网络给可用的信息造成拥挤。还有网络冗余等问题。如果作战节点连接数由幂律分布抽样获得 并考虑网络中节点的入度是一个随机变量 那么该网络就成为“无标度”网络 如果节点入度由连接数的正态抽样获得 那么该网络就是随机型网络。研究随机型网终就要考虑网络遭受攻击时的易损性等问题【 ”。如果基于网络条件下的指控系统协同效果的描述考虑到上述因素 那么描述方法将更加规范 这也是我们今后进一步要做的工作。 、加强对“簇”的分割方法的研究。“簇”概念的提出是信息共享的产物 数据链技术使得各作战单元决策节点或者平台的有效聚合成为可能 但昏蔚大部分条件下“簇”的分隔依赖于军事作战的机制和规则进行 原因在于指控单元决策节点知识熵为一动态过程 不可能时时计算并且根据其值的大小进行类聚新的“簇” 而在有战损的条件下 必须要对整个指控网络中“簇”重新分割。美国在这方面镀了很多的工作 这也是今后研究的一个方向。第 页国防科学技术大学研究生院博士学位论文致谢在国防科技大学已有五六个年头了 从我被确定提前攻读博士学位那一天起 压力一直挥之不去 原因在于如何寻找论文创新的突破口。协同效果的研究是一个具有挑战性的课题 协同涉及到运筹学、管理学、计算机科学等众多学科领域。协同很难说清楚其效果好坏 所以选择这个题目是有一定风险性的 但是我深感无悔 因为傲一项探索性的研究工作是一件令人兴奋而有意义的事情。感谢我的导师沙基昌教授。在整个学习期闻 一直得到导师教诲。导师紧密结合我所学专业和成长经历 在论文选题上 突出现实需求和理论创新。在论文内容上 导师进行全程质量控制。从论文的结构、数学推导到标点符号 字斟句酌 体现了导师数学大师的功底、严谨的治学态度、精益求精的科学精神以及对待学生高度的责任感 使我深受裨益 另外 导师诚恳、谦和、宁静致远的品格和在工作、生活和学术中表现出的大家风范为我树立了榜样。导师夫人李玉枝热情洋溢、待人诚恳 又使我感到学习之余的亲切与温暖。为此 谨向我的导师沙基昌教授和师母致以最诚挚的敬意。感谢张维明教授 在我整个学业期间 得到张维明教授倾心悉力地帮助指导和一如既往地鼓励鞭策 使我树立了信心 找准了学术前沿坐标 积蓄了力量 也使我在协同决策和效果方面的研究走在学科领域的前沿。感谢资深的专家型领导徐一天政委 从我攻读硕士和博士的那天起 就一直得到徐政委无私的关心、帮助、支持和鼓励。特别是他对寻常问题的深入思考和敏锐的穿透力给了我很多的启发 他对热点焦点问题的真知灼见又给了我很多的感悟 他用战略眼光看待事物发展所展现的哲学魅力使我学到了许多书本上学不到的知识 同时也启发了我的创新思维。我还要感谢孙艺军、佟海滨、何宝民、董文洪、刘卫华等科大的校友 他们为我完成学业提供了很多的帮助和支持。我还要感谢高黎、邹凯、周利安、曾鹏、方炎申、于淼、任义广、毛赤龙、陈超、董豆豆、高宇、袁见等同学 因为在与他们一起学习和交往中 我学到了很多新鲜的知识 也使我保持了积极向上的心态。同时我要感谢信息系统与管理学院孙多勇、徐培德、祝江汉、马满好、李志猛等老师和博士生队的蔡国强政委 他们为我完成学业提供了良好的学习环境。我还要感谢我的夫人许静 因为在我完成自己学业期闻 她既要工作 又要照顾孩子 付出了许多艰辛和劳动 为我创造了一个稳定的大后方 另外 本文在写作过程中参考和引用了大量的文献 本文的完成离不开这些文献作者们开创性的工作 在此 一并向他们表示深深的谢意 系统决策的一致性检验与优化方法叨舰船电子工程 作战过程设计策略及其优选模型叨火力与指挥控制 北京国防工业出版社 战争设计工程技术研究册系统工程理论与实践 指控系统工程先进技术咖北京国防工业出版社 战争复杂系统建模与仿真嗍北京 国防大学出版社 】基于灰色理论的海军技术院校科研管理现状及发展研究川科研管理 求解运动目标射击诸元的加速算法研究明射击学报。 马建华一类特殊的交叉规划问题叨 中国管理科学 两层非线性规划问题的并行模拟退火全局优化叨系统仿真学报 焦永昌基于正交遗传算法的非线性双层规划问题解法【玎 系统工程与电子技术 大系统控制论北京 国防工业出版社 曹力等协同学原理和应用 武汉华中理工大学出版社 】许腾主编海军合同战术运筹分析咖 北京 海军出版社。 沙基昌主编一体化联合作战与军事运筹研究 湖南长沙 国防科技大学出版社 排队论用于系统作战指挥周期与管理效能研究叨 情报指挥控制系统与仿真技术 俄军合同作战原则嗍军事谊友出版社 】军事科学院中国人民解放军军语 军事科学出版社 年版 军事科学院战役战术部主编 中国军事百科全书战术分册 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