面向海空联合作战任务的资源编组模型构建方法及系统技术方案

一种面向海空联合作战任务的资源编组模型构建方法及装置，所述方法包括分解任务，建立分层行为树网络；分解资源，建立作战资源多目标规划模型；按优先级次序，进行单目标规划求解。本发明专利技术对复杂作战任务进行形式化描述，分解成不可再分解的元任务集合，提升了任务的表达清晰度，约减了资源调度的决策维度；对联合作战任务规划的资源调度问题进行建模，提炼出任务、目标、资源等多约束条件，以资源和任务之间的效费比为目标建立了目标优化模型，提高在复杂、高动态、不确定博弈环境下快速决策、合理执行战术行为动作的能力。理执行战术行为动作的能力。理执行战术行为动作的能力。

【技术实现步骤摘要】
面向海空联合作战任务的资源编组模型构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及兵棋博弈推演仿真领域，具体涉及一种海空联合作战任务规划资源编组模型构建方法及系统，旨在提高在复杂、高动态、不确定博弈环境下快速决策、合理执行战术行为动作的能力。

技术介绍

[0002]联合作战是现代战争的主要作战形式，多域战、分布式作战和网络中心战都是联合作战不同具体表现样式。在武器系统效能一定的条件下，有效的任务规划是保证联合作战效果的前提。资源调度是联合作战筹划中拟制行动方案的基础，联合作战方案通过资源调度建立与作战资源之间的连接关系，形成联合作战计划。行动方案一般由任务和任务之间的关系组成，资源调度的目标就是根据既定任务及其优先级、任务间协同关系、作战资源需求等属性，将战场可用资源分配给任务，并确定任务的具体开始时间。
[0003]海空联合作战想定下，针对特定使命任务和多作战目标，在有限敌情、环境信息等战场态势前提下，指挥员如何合理设计资源分组调度方案，基于多种作战能力计算需求和结论，依据可用兵力和条件约束，考虑各种性能、组织指挥、战术运用和兼容性，力争以较少作战资源达成作战目标，发挥最大作战效能、完成既定作战任务，成为现有技术亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种海空联合作战任务规划资源编组模型构建方法及系统，旨在提高在复杂、高动态、不确定博弈环境下快速决策、合理执行战术行为动作的能力。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种面向海空联合作战任务的资源编组模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]分层行为树网络建立步骤S110：
[0008]获取战场态势信息及作战资源情况，并根据分解与关联的原则，使用分层行为树网络方法，将使命任务分解成各作战元任务组成的集合，其中所述行为树包括根节点、中间节点和叶子节点，所述根节点由作战资源的多种行为方法组成，每个方法拥有特定的前置条件，所述中间节点决定了如何从根节点根据不同的情况沿着不同的路径到达叶子节点的过程，所述叶子节点是条件节点或者动作节点；
[0009]作战资源多目标规划模型建立步骤S120：
[0010]对作战资源进行分解，建立作战资源与元任务的对应关系以及作战能力的优先级，构建作战资源编组问题的多目标规划模型，以及相应的约束条件；
[0011]模型求解步骤S130：
[0012]利用步骤S120中的多目标规划模型，以及相应的约束条件，求解得到各作战编组的作战资源的数量。
[0013]可选的，在步骤S110中，
[0014]使命任务分解包括子任务和元任务，子任务是使命分解过程中的中介任务结点，辅助建立使命分解和细化思路，子任务可以继续分解为元任务和子任务，元任务是不能再继续分解执行的任务，子任务能够按照功能或者目标分解成不同的元任务。
[0015]可选的，在步骤S110中，
[0016]构建任务较小的子行为树，将复杂的逻辑分解开；再通过多层级多类型子行为树的组合，实现对整个联合作战任务编组的控制，一个行为树可以表示一个作战任务，通过调用不同功能的行为树，创建相互联接的行为树，构造出复杂且满足不同需求的智能体，通过分层行为树网络来理解和描述整个联合作战的任务规划及行为。
[0017]可选的，作战资源多目标规划模型建立步骤S120具体包括：
[0018](1)作战资源与元任务的对应关系以及作战能力的优先级具体为：
[0019]用Rsc表示所有作战资源的集合Rsc＝{B1,B2,...,B
m
}，对应的数量分别为B＝{b1,b2,...,b
m
}，A表示使命任务经过分解后得到的所有元任务的集合A＝{A1,A2,...,A
n
}，对应的总的作战能力需求指数R＝{r1,r2,...,r
n
}，Relation表示作战资源和元任务的关系集合，Relation＝{a
11
,a
12
,...,a
mn
}，其中m表示编队有m种型号作战资源,n表示作战资源的n种作战能力，以使的编队具备完成各作战元任务的作战能力，并设第j种作战能力等级高于第(j+1)种作战能力等级，即p
j
>p
j+1
，j＝1,
…
,n，整个任务中第j种作战能力总的需求指数为r
j
，第i种作战资源的总数量为b
i
，第i型作战资源的第j项作战能力为a
ij
；
[0020](2)作战资源编组问题的多目标规划模型
[0021]分解作战资源，确定目标，建立目标函数，每一个目标值确定后，要求尽可能缩小偏差；
[0022][0023]式中：
[0024]p
j
表示作战能力需要满足的优先等级；
[0025]p
n+1
表示作战资源数量需要满足的优先等级；
[0026]是作战能力的正偏差变量，表示决策值超过目标值的部分；
[0027]是作战能力的负偏差变量，表示决策值未达到目标值的部分，d0表示d的目标值,d表示资源组合后的实际作战能力；
[0028]表示作战资源数量的正偏差变量；
[0029]n表示作战资源的n种作战能力；
[0030](3)约束条件
[0031]1)绝对约束
[0032]x
i
≤b
i
,x
i
∈N,i＝1,2,...,m，其中b
i
为第i种作战资源的数量约束，即最大允许编组数量,N表示非负整数；
[0033]2)软约束
[0034]a.作战能力指数约束
[0035]作战资源编组时，每一项作战能力指数最好不低于需求指数，因此有约束：
[0036]其中，x
i
为第i种作战资源的实际编组数量，r
i
为第i种作战资源作战能力的需求值，也就是理想值，a
ij
为第i种作战资源的第j种作战能力指数，是作战能力的正偏差变量，表示决策值超过目标值的部分，第j种作战能力等级高于第(j+1)种作战能力，即应优先满足排位靠前的作战能力需求；
[0037]b.作战资源数量约束
[0038]在满足作战能力需求的前提下，编队中的作战资源数量越少越好，因此有约束：
[0039]该约束是编入编组的所有作战资源的总数量约束，与达成函数的最后一级共同组成目标约束，使得编入编组的作战资源总数尽量少，其中，前m个目标约束，依次对应着按作战能力优先等级依次递减的n种作战能力，第(n+1)个目标约束则为作战资源总编组数量约束，表示作战资源数量的正负偏差变量。
[0040]c.偏差变量约束
[0041]N表示非负整数,以保证偏差变量均为非负整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向海空联合作战任务的资源编组模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：分层行为树网络建立步骤S110：获取战场态势信息及作战资源情况，并根据分解与关联的原则，使用分层行为树网络方法，将使命任务分解成各作战元任务组成的集合，其中所述行为树包括根节点、中间节点和叶子节点，所述根节点由作战资源的多种行为方法组成，每个方法拥有特定的前置条件，所述中间节点决定了如何从根节点根据不同的情况沿着不同的路径到达叶子节点的过程，所述叶子节点是条件节点或者动作节点；作战资源多目标规划模型建立步骤S120：对作战资源进行分解，建立作战资源与元任务的对应关系以及作战能力的优先级，构建作战资源编组问题的多目标规划模型，以及相应的约束条件；模型求解步骤S130：利用步骤S120中的多目标规划模型，以及相应的约束条件，求解得到各作战编组的作战资源的数量。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于：在步骤S110中，使命任务分解包括子任务和元任务，子任务是使命分解过程中的中介任务结点，辅助建立使命分解和细化思路，子任务可以继续分解为元任务和子任务，元任务是不能再继续分解执行的任务，子任务能够按照功能或者目标分解成不同的元任务。3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于：在步骤S110中，构建任务较小的子行为树，将复杂的逻辑分解开；再通过多层级多类型子行为树的组合，实现对整个联合作战任务编组的控制，一个行为树可以表示一个作战任务，通过调用不同功能的行为树，创建相互联接的行为树，构造出复杂且满足不同需求的智能体，通过分层行为树网络来理解和描述整个联合作战的任务规划及行为。4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于：作战资源多目标规划模型建立步骤S120具体包括：(1)作战资源与元任务的对应关系以及作战能力的优先级具体为：用Rsc表示所有作战资源的集合Rsc＝{B1,B2,...,B
m
}，对应的数量分别为B＝{b1,b2,...,b
m
}，A表示使命任务经过分解后得到的所有元任务的集合A＝{A1,A2,...,A
n
}，对应的总的作战能力需求指数R＝{r1,r2,...,r
n
}，Relation表示作战资源和元任务的关系集合，Relation＝{a
11
,a
12
,...,a
mn
}，其中m表示编队有m种型号作战资源,n表示作战资源的n种作战能力，以使的编队具备完成各作战元任务的作战能力，并设第j种作战能力等级高于第(j+1)种作战能力等级，即p
j
>p
j+1
，j＝1,
…
,n，整个任务中第j种作战能力总的需求指数为r
j
，第i种作战资源的总数量为b
i
，第i型作战资源的第j项作战能力为a
ij
；(2)作战资源编组问题的多目标规划模型分解作战资源，确定目标，建立目标函数，每一个目标值确定后，要求尽可能缩小偏差；式中：
p
j
表示作战能力需要满足的优先等级；p
n+1
表示作战资源数量需要满足的优先等级；是作战能力的正偏差变量，表示决策值超过目标值的部分；是作战能力的负偏差变量，表示决策值未达到目标值的部分，d0表示d的目标值,d表示资源组合后的实际作战能力；表示作战资源数量的正偏差变量；n表示作战资源的n种作战能力；(3)约束条件1)绝对约束x
i
≤b
i
,x
i
∈N,i＝1,2,...,m，其中b
i
为第i种作战资源的数量约束，即最大允许编组数量,N表示非负整数；2)软约束a.作战能力指数约束作战资源编组时，每一项作战能力指数最好不低于需求指数，因此有约束：其中，x
i
为第i种作战资源的实际编组数量，r
i
为第i种作战资源作战能力的需求值，也就是理想值，a
ij
为第i种作战资源的第j种作战能力指数，是作战能力的正偏差变量，表示决策值超过目标值的部分，第j种作战能力等级高于第(j+1)种作战能力，即应优先满足排位靠前的作战能力需求；b.作战资源数量约束在满足作战能力需求的前提下，编队中的作战资源数量越少越好，因此有约束：该约束是编入编组的所有作战资源的总数量约束，与达成函数的最后一级共同组成目标约束，使得编入编组的作战资源总数尽量少，其中，前m个目标约束，依次对应着按作战能力优先等级依次递减的n种作战能力，第(n+1)个目标约束则为作战资源总编组数量约束，表示作战资源数量的正负偏差变量。c.偏差变量约束N表示非负整数,以保证偏差变量均为非负整数。5.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于：在所述模型求解步骤S130中，按照优先级的先后次序，将目标规划问题分解成一系列的单项目标规划问题，即分解多目标规划模型，然后再依次求解。6.一种面向海空联合作战任务的资源编组模型构建装置，其特征在于，包括如下单元：分层行为树网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，林旺群，田成平，李兵，李妍，杜静，程永军，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心，
类型：发明
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