编队协同作战中任务抢占冲突的检测与避免.pdf
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1、舰 船 电 子 工 程2023 年第 9 期1引言舰艇编队在作战训练过程中,常常会出现各种冲突问题。这些冲突问题轻则影响舰艇编队作战效能的发挥,重则可能产生误击误伤,甚至更加严重的后果。正如英阿马岛海战中的谢菲尔德号,就是因为雷达系统和卫星通信同时使用存在冲突,为了保证通话质量而关闭了雷达,最终没有及时发现来袭的飞鱼导弹而被击沉。编队协同作战中冲突问题复杂多样。其中有一类这样的冲突问题,即作战平台在执行两个或两个以上任务时,这些任务行动在时间上有重叠或者时间上不重叠但是空间上不能及时到达指定位置,我们将此类冲突称为任务抢占冲突。文章针对任务抢占冲突问题,建立检测模型,提出相应算法和冲突避免方法
2、,从而为舰艇编队协同作战训练解决此类冲突问题提供参考,最终实现舰艇编队作战效能的聚优释放。2编队协同作战任务抢占冲突问题描述编队协同作战就是以作战任务(Mission task)为中心,把广域分布、动态部署的作战系统实时联动、集成,产生高效的整体作战能力。编队协同作战需要完成一系列的任务,这些任务是由编队中作战单元来完成1。这些作战单元包括各兵力兵器以及用于作战的各种软件和人,它们是任务执行的主体。我们把这些能够完成作战任务的主体称为实体。实体通常是指具有军事意义的对象,如人、收稿日期:2023年3月2日,修回日期:2023年4月14日基金项目:国家社会科学基金项目(编号:2019-SKJJ-
3、C-018)资助。作者简介:田宇光,男,博士,副教授,研究方向:水面舰艇战术、作战指挥辅助决策。王洪胜,男,硕士研究生,讲师,研究方向:水面舰艇战术。马良,男,博士研究生,讲师,研究方向:海军军事理论。总第 351 期2023 年第 9 期舰 船 电 子 工 程Ship Electronic EngineeringVol.43 No.9编队协同作战中任务抢占冲突的检测与避免田宇光王洪胜马良(海军大连舰艇学院舰船指挥系大连116018)摘要针对编队协同作战中存在的任务抢占冲突,构建编队协同作战任务抢占冲突问题模式,并提出单实体状态转移检测算法和任务计划时间一致性调整方法来对任务抢占冲突进行检测与
4、避免。论文的研究结论将为编队作战协同计划的制定提供决策依据。关键词任务抢占冲突;状态转移;约束网络中图分类号TP311.5DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2023.09.028Detection and Avoidance of Mission Occupying Conflict During theFormation Coordinated CampaignTIAN YuguangWANG HongshengMA Liang(Department of Surface Ship Command,Dalian Naval Academy,Dalian116018)A
5、bstractThe mission occupying conflict exists during the formation coordinated campaign.This paper will build the mode ofthe mission occupying conflict problem of the formation coordinated campaign,and give out the method to detect and avoid the conflict which is consisted of single entity state tran
6、sferation detection arithmetic and mission plan time consistency adjustment arithmetic.The research conclusion will offer the decision gist for the institution of the formation coordinated plan.Key Wordsmission occupying conflict,state transferation,constraint netClass NumberTP311.5137总第351期组织、装备、环境
7、和信息。实体的行动是实体为了完成任务而进行的有组织的活动,例如舰艇机动、火力打击等。实体通过一系列有组织的行动实现各种任务。资源是实体为完成作战任务而进行行动的必须的保障。这里的资源是广义上的资源,是行动执行以及最终实现任务所需的时间、空间、装备、人员等。约束是指约束关系,是完成任务的必须满足的条件和相关制约2。协同作战中各作战单元需要通过时间上的协调一致、行动上的紧密配合,从而完成总体作战任务。但是由于不同作战单元所执行的多个行动序列间通常具有并发性、作战行动过程中资源的有限性以及任务实体自身状态的局限性,使得作战过程需要满足多种约束。正是由于资源的有限性,使作战行动因“争夺”有限的资源,不
8、能够满足约束才产生冲突。例如,某一作战单元在执行A行动时,不能同时执行B行动,如果赋予此作战单元同时执行A、B两个任务时,则产生冲突。我们将这种冲突称为任务抢占冲突。针对任务抢占冲突,构建编队协同作战任务抢占冲突问题用四元组进行描述:SEQ=(SE,TA,TR,TC)其中:1)SEQ(single-entity state),表示单实体任务抢占问题;2)SE(single entity),任务实体,表示执行多个作战任务的某一单个实体。3)TA(task activity),任务行动,表示实体任务行动集合,TA=TA1TA2TAn;4)TR(task resourse),任务资源,表示资源集合,
9、这里指时间和空间;5)TC(task constraint),任务约束,表示约束关系,这里仅有时间约束。因此运用实体、行动、资源和约束这四个元素就能够准确地反映出冲突的本质。实体、行动、资源、约束的关系如图1所示。图1实体、行动、资源、约束的关系因此将冲突问题简化为时间和空间两大资源的约束问题34。即,某一作战平台(单实体)需要执行两项任务,这两项任务之间是否存在冲突,首先要判定两项任务在时间上有没有重叠,还要判定作战平台执行完前序任务后,能否在下一任务预定的开始时刻前转移(机动)到预定位置(阵位)并完成执行后续任务的相关准备。由此可见,编队协同作战中的任务抢占冲突的检测就是对实体空间在时间上
10、的状态转移进行检测,如果实体空间状态转移满足时间约束关系5,说明两个任务之间不存在冲突;如果不满足,则说明存在任务抢占冲突。通过对作战任务时间进行合理调整安排,从而避免任务抢占冲突的发生6。3任务抢占冲突检测模型及算法为了说明问题方便,以编队协同作战中的一个作战单元(单实体)为对象,研究任务抢占冲突问题。3.1单实体任务抢占冲突时间约束模型作战平台在作战时,需要执行一系列的作战任务,每一项任务都要占用一定的时间78。假设单个实体有n个任务,完成第i项任务的计划时间区间为T-iT+i,那么时间窗可以表示为T-i-W-iT+i+W+i,其中:W-i表示实体执行任务行动i所需要的准备时间,比如发现目
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