【摘要】：效能是評價武器裝備能力的重要指標,效能的評估與優(yōu)化在武器裝備全生命周期中具有重要作用,仿真是武器裝備效能評估與優(yōu)化的主要手段。本文針對如何開展武器裝備效能仿真評估與優(yōu)化工作、如何有效快速地獲取評估與優(yōu)化結(jié)果和如何開發(fā)相應(yīng)軟件平臺三個方面的問題進行了相關(guān)研究。為了更好地開展武器裝備效能仿真評估與優(yōu)化工作,研究了武器裝備效能仿真評估的形式化描述和流程。為了更加明確武器裝備效能仿真評估的內(nèi)涵,首先分析了相關(guān)人員的角色、評估在武器裝備全生命周期中的作用和評估的目的,總結(jié)了武器裝備效能仿真評估涉及的四項主要工作;其次,給出了武器裝備效能仿真評估的形式化描述,得到武器裝備效能的層次化結(jié)構(gòu)和對應(yīng)綜合評估過程的形式化描述;為了進一步標準化武器裝備效能仿真評估流程,明確評估目的、系統(tǒng)的組織關(guān)系和發(fā)展需求,給出了武器裝備效能仿真評估的參與式評估模式和基于視圖的武器裝備效能仿真評估流程。針對綜合評估方法不唯一時的方案對比問題,提出了一種改進的拉開檔次法,對多評估方法的評分值結(jié)果進行組合評估;為了改善武器裝備效能仿真優(yōu)化的效果,提出了基于元模型的兩階段仿真優(yōu)化方法。首先,為最大程度地體現(xiàn)方案之間的整體差異,求解評估結(jié)果方差最大時對應(yīng)的權(quán)重,綜合得到效能的組合評估結(jié)果,對比方案的優(yōu)劣;其次,基于元模型的兩階段仿真優(yōu)化方法通過多峰優(yōu)化和聚類分析搜索粗糙元模型的局部最優(yōu)點,進而在局部最優(yōu)點附近對仿真系統(tǒng)二次采樣,利用基于元模型的仿真優(yōu)化方法尋優(yōu),將多個局部最優(yōu)解代入仿真系統(tǒng)中得到優(yōu)化結(jié)果。為了提高武器裝備效能仿真評估與優(yōu)化的采樣效率,提出了五種拉丁超立方采樣(Latin Hypercube Sampling,LHS)的序貫設(shè)計方法,包括整數(shù)倍擴展方法、一般擴展方法、基于貪婪算法的一般擴展算法、快速擴展方法和基于一般采樣的序貫設(shè)計方法。首先,針對LHS整數(shù)倍擴展問題,證明了LHS整數(shù)倍擴展時,可保留所有的已有采樣點;將LHS表示成矩陣的形式,進而生成新的采樣點,新舊采樣點共同構(gòu)成新的LHS。其次,針對LHS的一般擴展問題,將已有采樣點在新LHS結(jié)構(gòu)中的位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為簡單圖,進而得到LHS一般擴展方法。進一步,針對LHS一般擴展方法耗時較長的問題,引入度的概念,提出了基于貪婪算法的LHS一般擴展方法。此外,利用鄰接矩陣降維和分析已有采樣點最多保留數(shù)量上下界兩種手段,提出了LHS快速擴展方法;最后,得到基于一般采樣的LHS序貫設(shè)計方法。以上五種LHS序貫設(shè)計方法可以提高已有采樣點的利用率,進而提高采樣效率。為了滿足多人協(xié)同評估和通用工具開發(fā)的需求,同時實現(xiàn)本文所提方法,設(shè)計并實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的武器裝備效能仿真評估與優(yōu)化平臺。首先,設(shè)計了平臺的功能、通訊機制和數(shù)據(jù)庫;其次,設(shè)計了基于圖元的評估指標提取模型和基于動態(tài)鏈接庫的評估與優(yōu)化算法可擴展接口,用戶可根據(jù)應(yīng)用背景靈活地配置評估指標和綜合評估方法;最后,實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的武器裝備效能仿真評估與優(yōu)化平臺,并利用該平臺評估和優(yōu)化了某防空武器裝備的效能。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：E920
【圖文】：

- 19 -能仿真評估在武器裝備全生命周期中的作用可知，武器裝備效能仿真評估的目的主要有認知、選擇、證明、監(jiān)督和發(fā)展等五個，如圖2-1 所示，主要內(nèi)容如下[124]：圖2-1 武器裝備效能仿真評估的目的Fig.2-1 Purposes of simulation evaluation of weapon effectiveness（1）認知。當新的武器裝備或作戰(zhàn)方式出現(xiàn)的時候，依賴經(jīng)驗只能得到模糊的定性結(jié)論，而武器裝備效能仿真評估可以給出定量的結(jié)果，這些結(jié)果可以更加準確地了認知武器裝備。（2）選擇。在武器裝備全生命周期的各個階段都涉及方案的排序選擇，利用仿真手段得到各個方案下武器裝備的使用效果，進而得到武器裝備效能，通過不同方案下的武器裝備效能比較，為方案的選擇提供參考。（3）證明。工程研制階段、生產(chǎn)階段和使用階段都涉及方案的更改或武器裝備的改進，方案變更或武器裝備改進之前需要詳盡的論證，其中一個重要工作就是對武器裝備效能的影響

統(tǒng)得到武器裝備在“規(guī)定條件”下的結(jié)果數(shù)據(jù)，而結(jié)果數(shù)據(jù)反映了武器裝備“達到規(guī)定使用目標的能力”，即武器裝備的效能。圖2-2 武器裝備效能的層次化結(jié)構(gòu)Fig.2-2 Hierarchical structure of weapon effectiveness

際應(yīng)用較為繁瑣，而本文設(shè)計的 9 個視圖是針對武器裝備效能仿真評估設(shè)計的，每一個視圖的使用階段和作用都更加清晰明了。圖2-14 武器裝備效能仿真評估流程圖Fig.2-14 Flow diagram of simulation evaluation of weapon effectiveness

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本文編號：2760082