专利名称：战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法
技术领域：
本发明涉及国防及相关领域，用于对战场伤员快速低风险转运实施快速指挥控制，实现对战场伤员的快速低风险转运。
背景技术：
在战场的接受方和运送方之间实施快速伤员转运的指挥控制是作战指挥控制的一个重要组成部分，这里所述的伤员包含病员，根据不同接受方到不同运送方伤员转运路径的长度、运输遭遇风险概率、接受方伤员的接受量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，制订一个以实现接受方和运送方运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的转运指挥控制计划是战场指挥员对战场伤员快速低风险转运实施快速指挥控制必须解决的关键问题，这个问题的解决对于大幅度提高战斗力，减少对战场伤员转运的风险、耗费时间，保证伤员得到及时救治，具有十分重要的意义。
伤员快速低风险转运能力对于夺取信息化战争的胜利至关重要，复杂的战场环境可能对伤员运输的遭遇风险造成影响，从而降低伤员转运的安全性，而低风险伤员转运的指挥控制是提高机动作战能力的关键，其中必须解决的首要问题是制定科学的伤员转运的指挥控制计划。这种计划的好坏，不仅关系到实施战场伤员转运所面临的风险和消耗资源的多少，而且还关系到一些危重伤员能否及时得到救治，以保证战斗力不至于因伤员运送的延误而下降。
对于战场伤员快速低风险转运和该转运的指挥控制来说时间显得更加重要，因此必须通过减少指挥控制模型的约束条件、通过对偶分析合理选择参数提高可解性并以转运风险及时间最小作为优化目标来对战场伤员快速低风险转运实施快速指挥控制。
本发明涉及战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，涉及军事及相关领域，指挥控制的对象为所有战场伤员，该方法根据从不同接受方到不同运送方伤员转运路径的长度、运输遭遇风险概率、接受方伤员的接受量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，再通过二维表格对求解结果不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案，该方法具有高效、简单、客观、应用广泛和明显提高战斗力等特点，可广泛用于所有战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制，本发明进一步涉及实现这种方法的技术。
发明内容
本发明根据从不同接受方到不同运送方伤员转运路径的长度、运输遭遇风险概率、接受方伤员的接受量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，获得用二维表格描述的对战场伤员快速低风险转运实施指挥控制的方案，并检查该指挥控制方案是否符合完成整个战场伤员转运任务的风险和时间要求，如果不满足要求，则通过对该二维指挥控制表格的分析，并根据影子价格、风险瓶颈、时间瓶颈对相关接受方允许的伤员接受量和运输工具等进行调整，不断重复这一求解-检查分析过程，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案。因此，提出战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制的构想，引入运输耗费时间和遭遇风险概率的分析方法，建立寻找最优指挥控制方案的线性规划和对偶规划模型，通过减少约束条件来快速求解该模型，获得用二维表格描述的对战场伤员快速低风险转运实施指挥控制的方案，并根据完成整个伤员转运的风险和时间要求，通过查找影响完成整个战场伤员转运任务的风险和时间瓶颈、接受方允许接受伤员量的不合理配置和对运输工具进行调整，来不断优化和改进该指挥控制方案，并最终获得满足战场伤员快速低风险转运的风险和时间要求、用二维表格描述的指挥控制方案成为本发明的重要特征。
本发明战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法的技术方案是首先，将战场伤员快速低风险转运问题定义为由伤员的接受方和伤员的运送方所构成的供求系统，该系统的特征可以用从不同接受方到不同运送方伤员转运路径的长度、运输遭遇风险概率、接受方伤员的接受量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量来描述，并根据对战场伤员进行运输的风险和时间要求，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，获得用二维表格描述的对战场伤员快速低风险转运实施指挥控制的方案，通过不断寻找供求系统的风险和时间瓶颈，对相关的接受方允许接受伤员的数量进行合理配置，采用不同运输工具等方法，最终获得满足战场伤员快速低风险转运的风险和时间要求、对战场伤员快速低风险转运实施指挥控制的方案，完成对战场伤员快速低风险转运的指挥控制。
对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制，必须使求解指挥控制模型的线性规划及对偶规划的计算复杂性及所需要的计算时间不应对指挥控制决策的实时性产生影响，因此减少不必要的约束条件是提高指挥控制决策实时性的重要措施，为了降低指挥控制模型的计算复杂性和提高指挥控制模型的可解性，规定与运送方有关的约束条件为等于运送方运送量的约束条件、与接受方有关的约束条件为不大于接受方最大接受量的约束条件。
复杂的战场环境可能对伤员运输路径的通行风险造成影响，风险可以使伤员在从运送方向接收方的转运过程中遭到伤害，从而降低转运战场伤员的安全性，对于以运送伤员耗费时间或风险最小为目标的指挥控制来说，这种降低相当于增加了伤员运输遭遇的风险，运输遭遇风险概率可以是以时间作为变量的函数，也可以是与时间无关的常数，不同路径的运输遭遇风险概率可以不同。
通过求解线性规划和求解线性规划的对偶规划的方法来求解指挥控制模型，可以分别获得从不同运送方运输伤员到不同接收方的最小运输遭遇风险概率或最小耗费时间的运输路径、与不同接收方和不同运送方约束条件有关的影子价格，再将求解的结果填入一种二维指挥控制表格中，根据对该二维指挥控制表格的分析，并通过根据影子价格、风险和时间瓶颈对相关参数进行调整，不断求解不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案。
可通过作为指挥控制方案的二维表格中的不同区域来描述从每个运送方到每个接收方运输伤员的数量、每个运送方需要运力的大小、运输风险、运输工具的数量、运输耗费时间和相关的影子价格，每个接收方接收伤员的数量、剩余接收伤员能力的变化情况和相关的影子价格以及运送所有伤员的最低风险和耗费的最小时间。
如果求得的指挥控制方案不能满足预定的风险和时间要求，则可以通过二维指挥控制表，对原线性规划以及对偶规划的结果进行分析，来确定影响战场伤员转运的风险和总时间的瓶颈，再通过对接收方的允许接收伤员的数量进行合理配置、增加运输工具的数量以及采用不同的运输工具等手段，来消除风险和时间瓶颈，并重复这一过程，直至完成战场伤员转运的风险和总时间符合预定的要求。
本发明设计的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法适用于所有战场伤员快速低风险转运是本发明的重要特征。
以风险最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制问题的分析如下，该分析同样适用于以耗费时间最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制问题的分析，此时只需将目标函数minZ=Σi=1mΣj=1npijxij]]>置换为minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij,]]>将约束条件Djyj+Siyn+i≤pij置换为Djyj+Siyn+i≤dij并进行类似的分析即可。
假定战场伤员的运输问题可以用由m个接收伤员结点和n个运送伤员结点、并且在不同的接收和运送结点之间存在一条运输伤员的路径的网络来描述，从接收结点i接收运送结点j运送的伤员数量为xij，运输遭遇风险概率为pij(t)，运输路径的长度为dij，运输遭遇风险概率是指复杂的战场环境可能对伤员运输路径的通行风险造成影响，风险可以使伤员在从运送方向接收方的转运过程中遭到伤害，从而降低转运战场伤员的安全性，对于以运送伤员耗费时间或风险最小为目标的指挥控制来说，这种降低相当于增加了伤员运输遭遇的风险，运输遭遇风险概率可以是以时间作为变量的函数，也可以是与时间无关的常数，表示为pij，不同路径的运输遭遇风险概率可以不同，需要解决的问题是设计一个从m个接收结点接收来自n个运送结点的伤员，同时使运送所有伤员风险最小、耗费的时间满足预定的要求的转运计划，并且计算出每个运送结点运送伤员所需要运输工具的数量，相关的战场伤员转运指挥控制模型及线性规划方程如下目标函数minZ=Σi=1mΣj=1npijxij]]>运送量约束条件Σi=1mxij=Dj,]]>(j＝1，…，n)接收量约束条件Σj=1nxij≤Si,]]>(i＝1，…，m)非负约束条件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)到达接收结点i(i＝1，…m)的运输工具数量Vi 接收结点i(i＝1，…m)接收到来自运送结点j(j＝1，…n)的伤员所耗费的时间Tij=dijC]]>完成所有战场伤员转运所耗费的最少时间minT＝max{Tij}与第j个运送结点有关的最大运输遭遇风险概率pj=maxpij∈Pop{pij},]]>j(j＝1，…n)完成所有战场伤员运输遭遇的风险概率minP＝max{pj}，j(j＝1，…n)与第j个运送结点有关的风险运载量minZj=Σi=1mpijxij,]]>j(j＝1，…n)战场伤员运输的总风险运载量minZ=Σj=1nminZj]]>与第j个运送结点有关的伤员运载能力Zj=Σi=1mdijxij,]]>j(j＝1，…n)战场总伤员运载能力Z=Σj=1nZj]]>其中
m为接收伤员的结点总数；n为运送伤员的结点总数；Pop为指挥控制模型获最优解时由相关路径的pij组成的集合；minZ为指挥控制模型获最优解时目标函数的值，称为风险运载量，该值越小越好；pij为接收结点i(i＝1，…m)与运送结点j(j＝1，…n)之间的运输遭遇风险概率，是以时间t作为变量的函数；dij为接收结点i(i＝1，…m)与运送结点j(j＝1，…n)之间的运输路径的长度(单位公里)；Vi为到达接收伤员结点i(i＝1，…m)的运送伤员的运输工具数量；L为每个运输工具运送伤员的能力(单位人)；C为每个运输工具运送伤员的速度(单位公里/小时)；Si为接收结点i(i＝1，…m)所能接收伤员的数量(单位人)；Dj为运送结点j(j＝1，…n)需要运送伤员的数量(单位人)；上述模型表明目标函数相当于求加权概率的和，在通过线性规划求得风险运载量minZ值的基础上，可以计算出每个运送结点必须向相关接收结点运送的伤员数量xij，相关路径的pij，再根据运输工具的载重量L，即可计算出到达每个接收结点的运输工具数量Vi以及运送结点需要的运输工具数量，最后根据运输工具运送伤员的速度C以及在接收和运送结点之间的最长路径，又可计算出每个运送结点的风险运载量minZj、最大运输遭遇风险概率pj，完成所有战场伤员运输遭遇的风险概率minP、耗费的最短时间T，从而实现对战场伤员快速低风险转运的指挥控制，为了合理设置约束条件、提高可解性、更好地利用上述线性规划模型，给出该模型的对偶线性规划模型如下目标函数maxG=Σj=1nDjyj+Σi=1mSiyn+i]]>约束条件Djyj+Siyn+i≤pij，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)非负约束条件yj，yn+i≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)其中yj，yn+i分别为与原线性规划的运送和接收伤员约束条件的影子价格或机会成本有关的决策变量，由于原始线性规划解决的是与运送结点j和接收结点i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的约束条件有关的资源最优利用问题，所以对偶规划解决的则是估计使运送结点j和接收结点i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的约束条件满足必须付出的代价问题，即用价问题，而影子价格yj和yn+i反映的正是使运送结点j和接收结点i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的约束条件满足必须付出的成本，通过使与成本有关的目标函数值最小化(或最大化)，影子价格可以用于比较各个约束条件对目标函数值的贡献或对这种贡献影响进行等价分析，影子价格越大，表明该约束条件对指挥控制方案的最低风险运载力的影响越大，但满足该条件也就越困难，因此，引入影子价格就可以通过比较影子价格与实际目标函数值，来研究原线性规划约束条件的变化能否使目标函数获得增益。
具体实施例方式
实施举例在信息化战争中，机械化作战师的战场伤员转运能力是其战斗力的一个重要组成部分，对战场伤员转运能力及时间的需求，使得实施战场伤员转运的指挥控制成为至关重要的任务，以风险最小为目标的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制的实施举例如下，该实施举例同样适用于以耗费时间最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制的实施举例分析，此时只需将目标函数minZ=Σi=1mΣj=1npijxij]]>置换为minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij,]]>将约束条件Djyj+Siyn+i≤pij置换为Djyj+Siyn+i≤dij并进行类似的分析即可，假定某机械化作战师必须用载重量为16人、平均时速为70公里的伤员转运车，从5个接收点接收来自14个运送点运送的战场伤员，接收和运送点之间运输遭遇风险概率、接收量和运送量如表1所示。
表1伤员接收和运送点之间运输遭遇风险概率、接收和运送量(单位概率、人)
接收和运送点之间运输路径的长度和供求量如表2所示，表2伤员接收和运送点之间运输路径长度、接收和运送量(单位公里、人)
根据上述线性规划及指挥控制模型和相关的对偶线性规划模型，通过单纯形算法计算出机械化作战师最小风险伤员转运指挥控制方案如表3所示，其中人风险为运送结点的风险运载量minZj、风险概率为运送结点的最大运输遭遇风险概率pj，人公里为运送结点的伤员运载能力Zj。
表3机械化作战师最小风险伤员转运指挥控制方案(单位人、人风险、概率、人公里、辆、分钟)
*完成运输任务耗费的最小时间为43.71分钟通过对指挥控制方案(表3)分析可知，完成转运任务需要的伤员转运车总数为50辆、时间为43.71分钟，01～05接收点接收的伤员转运车分别是17、14、13、2和4辆，因此必须对01、02和03接收点实施重点保护，进一步分析可知，从03接收点接收来自08运送点运送的16名伤员所花费的43.71分钟是制约整个转运任务更快完成的瓶颈，该运送同时也是降低完成所有战场伤员转运遭遇的风险概率的瓶颈，如果用直升机来完成这部分伤员的转运，则可将整个运输任务完成的时间缩短为31.71分钟，减少量为27.45％，将风险概率降低为0.037，减少量为27.45％，又如果采用同样的方法消除31.71分钟的瓶颈，则可将转运时间缩短为23.14分钟，减少量达47.06％，将风险概率降低为0.027，减少量为47.06％，几乎仅为原有时间和风险概率的一半。
从对运送量约束条件Dj(j＝1，…，14)影子价格的分析可知，价格的大小真实反映了相关约束条件满足的难易程度，影子价格为0是指在特定的取值范围内，相关的约束条件对目标函数值不构成影响，最易满足，又例如，为了满足约束条件D8，08运送点运送伤员的风险为0.051、耗时43.71分钟，该约束条件的影子价格为最大值39，说明该条件最难满足，用类似的方法可以按Dj满足的难易程度，从难到易排序D8，D10，D12，D5，……，从对接收量约束条件Si(i＝1，…，5)影子价格的分析可知，Si满足的难易程度，从难到易排序S4，S2，S1，S3，S5，即约束条件S4最难满足。
此外，从完成任务后每个接收点的剩余接收量可以看出，01接收点和02接收点的允许接收量明显偏低，特别是01接收点允许接收量已全部用完，这一事实说明如果01接收点有更多的允许接收量，再加上S1约束条件较易满足，就可能获得更好的转运计划，因此，还可以用上述方法对每个接收点的允许接收量进行合理的配置，实现允许接收量的最优管理。
权利要求
1.本发明涉及战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，涉及军事及相关领域，指挥控制的对象为所有战场伤员，该方法根据从不同接收方到不同运送方伤员运输路径的长度、运输遭遇风险概率、接收方伤员的接收量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，再通过二维表格对求解结果不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案，该方案适用于所有战场伤员快速低风险转运的指挥控制。
2.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述指挥控制的对象为所有战场伤员是指将所有战场伤员和病员作为指挥控制的对象，所述指挥控制是指根据战场对伤员转运的实际需求，设计将战场伤员从不同的运送方运输到不同的接收方，并且使所有运输耗费时间或遭遇风险的加权概率为最小的、可供实施的方案。
3.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述该方法根据从不同接收方到不同运送方伤员运输路径的长度、运输遭遇风险概率、接收方伤员的接收量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量是指通过这些参数可以建立一个战场伤员转运的供求系统，在此基础上获得对战场伤员转运实施指挥控制的方法。
4.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述运输遭遇风险概率是指复杂的战场环境可能对伤员运输路径的通行风险造成影响，风险可以使伤员在从运送方向接收方的转运过程中遭到伤害，从而降低转运战场伤员的安全性，对于以运送伤员耗费时间或风险最小为目标的指挥控制来说，这种降低相当于增加了伤员运输遭遇的风险，运输遭遇风险概率可以是以时间作为变量的函数，也可以是与时间无关的常数，不同路径的运输遭遇风险概率可以不同。
5.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型是指为了降低该指挥控制模型的计算复杂性和提高该指挥控制模型的可解性，规定与运送方有关的约束条件为等于运送方运送量的约束条件、与接收方有关的约束条件为不大于接收方最大接收量的约束条件。
6.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，再通过二维表格对求解结果不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案是指通过求解线性规划和求解线性规划的对偶规划的方法来求解指挥控制模型，可以分别获得从不同运送方运输伤员到不同接收方的最小运输遭遇风险概率或最小耗费时间的运输路径、与不同接收方和不同运送方约束条件有关的影子价格，再将求解的结果填入一种二维指挥控制表格中，根据对该二维指挥控制表格的分析，并通过根据影子价格、风险和时间瓶颈对相关参数进行调整，不断求解不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案。
7.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，再通过二维表格对求解结果不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运时间要求的指挥控制方案是指可通过作为指挥控制方案的二维表格中的不同区域来描述从每个运送方到每个接收方运输伤员的数量、每个运送方需要运力的大小、运输风险、运输工具的数量、运输耗费时间和相关的影子价格，每个接收方接收伤员的数量、剩余接收伤员能力的变化情况和相关的影子价格以及运送所有伤员的最低风险和耗费的最小时间。
8.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述该方法根据从不同接收方到不同运送方伤员运输路径的长度、运输遭遇风险概率、接收方伤员的接收量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型是指下述以风险最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制问题的分析，但该分析同样适用于以耗费时间最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制问题的分析，此时只需将目标函数minZ=Σi=1mΣj=1npijxij]]>置换为minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij,]]>将约束条件Djyj+Siyn+i≤pij置换为Djyj+Sjyn+i≤dij并进行类似的分析即可，下述的数学公式、推导过程、计算结果以及应用方法适用于对所有战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制，假定战场伤员快速低风险转运问题可以用由m个接收伤员结点和n个运送伤员结点、并且在不同的接收和运送结点之间存在一条运输伤员的路径的网络来描述，从接收结点i接收运送结点j运送的伤员数量为xij，运输遭遇风险概率为pij(t)，运输路径的长度为dij，运输遭遇风险概率是指复杂的战场环境可能对伤员运输路径的通行风险造成影响，风险可以使伤员在从运送方向接收方的转运过程中遭到伤害，从而降低转运战场伤员的安全性，对于以运送伤员耗费时间或风险最小为目标的指挥控制来说，这种降低相当于增加了伤员运输遭遇的风险，运输遭遇风险概率可以是以时间作为变量的函数，也可以是与时间无关的常数，表示为pij，不同路径的运输遭遇风险概率可以不同，需要解决的问题是设计一个从m个接收结点接收来自n个运送结点的伤员，同时使运送所有伤员风险最小、耗费的时间满足预定的要求的转运计划，并且计算出每个运送结点运送伤员所需要运输工具的数量，相关的战场伤员转运指挥控制模型及线性规划方程如下目标函数minZ=Σi=1mΣj=1npijxij]]>运送量约束条件Σi=1mxij=Dj,(j=1,···,n)]]>接收量约束条件Σj=1nxij≤Si,(i=1,···,m)]]>非负约束条件xij≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)到达接收结点i(i＝1，…m)的运输工具数量 接收结点i(i＝1，…m)接收到来自运送结点j(j＝1，…n)的伤员所耗费的时间Tij=dijC]]>完成所有战场伤员转运所耗费的最少时间minT＝max{Tij}与第j个运送结点有关的最大运输遭遇风险概率pj=maxpij∈Pop{pij},j(j=1,···n)]]>完成所有战场伤员运输遭遇的风险概率minP＝max{pj}，j(j＝1，…n)与第j个运送结点有关的风险运载量minZj=Σi=1mpijxij,j(j=1,···n)]]>战场伤员运输的总风险运载量minZ=Σj=1nminZj]]>与第j个运送结点有关的伤员运载能力Zj=Σi=1mdijxij,j(j=1,···n)]]>战场总伤员运载能力Z=Σj=1nZj]]>其中m为接收伤员的结点总数；n为运送伤员的结点总数；Pop为指挥控制模型获最优解时由相关路径的pij组成的集合；minZ为指挥控制模型获最优解时目标函数的值，称为风险运载量，该值越小越好；pij为接收结点i(i＝1，…m)与运送结点j(j＝1，…n)之间的运输遭遇风险概率，是以时间t作为变量的函数；dij为接收结点i(i＝1，…m)与运送结点j(j＝1，…n)之间的运输路径的长度(单位公里)；Vi为到达接收伤员结点i(i＝1，…m)的运送伤员的运输工具数量；L为每个运输工具运送伤员的能力(单位人)；C为每个运输工具运送伤员的速度(单位公里/小时)；Si为接收结点i(i＝1，…m)所能接收伤员的数量(单位人)；Dj为运送结点j(j＝1，…n)需要运送伤员的数量(单位人)；上述模型表明目标函数相当于求加权概率的和，在通过线性规划求得风险运载量minZ值的基础上，可以计算出每个运送结点必须向相关接收结点运送的伤员数量xij，相关路径的pij，再根据运输工具的载重量L，即可计算出到达每个接收结点的运输工具数量Vi以及运送结点需要的运输工具数量，最后根据运输工具运送伤员的速度C以及在接收和运送结点之间的最长路径，又可计算出每个运送结点的风险运载量minZj、最大运输遭遇风险概率pj，完成所有战场伤员运输遭遇的风险概率minP、耗费的最短时间T，从而实现对战场伤员快速低风险转运的指挥控制，为了合理设置约束条件、提高可解性、更好地利用上述线性规划模型，给出该模型的对偶线性规划模型如下目标函数maxG=Σj=1nDjyj+Σi=1mSiyn+i]]>约束条件Djyj+Siyn+i≤pij，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)非负约束条件yj，yn+i≥0，(i＝1，…，m；j＝1，…，n)其中yj，yn+i分别为与原线性规划的运送和接收伤员约束条件的影子价格或机会成本有关的决策变量，由于原始线性规划解决的是与运送结点j和接收结点i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的约束条件有关的资源最优利用问题，所以对偶规划解决的则是估计使运送结点j和接收结点i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的约束条件满足必须付出的代价问题，即用价问题，而影子价格yj和yn+i反映的正是使运送结点j和接收结点i(i＝1，…，m；j＝1，…，n)的约束条件满足必须付出的成本，通过使与成本有关的目标函数值最小化(或最大化)，影子价格可以用于比较各个约束条件对目标函数值的贡献或对这种贡献影响进行等价分析，影子价格越大，表明该约束条件对指挥控制方案的最低风险运载力的影响越大，但满足该条件也就越困难，因此，引入影子价格就可以通过比较影子价格与实际目标函数值，来研究原线性规划约束条件的变化能否使目标函数获得增益。
9.根据权利要求1所述的战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，其特征在于所述该方法根据从不同接收方到不同运送方伤员运输路径的长度、运输遭遇风险概率、接收方伤员的接收量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，再通过二维表格对求解结果不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案是指如果求得的指挥控制方案不能满足预定的风险和时间要求，则可以通过二维指挥控制表，对原线性规划以及对偶规划的结果进行分析，来确定影响战场伤员转运的风险和总时间的瓶颈，再通过对接收方的允许接收伤员的数量进行合理配置、增加运输工具的数量以及采用不同的运输工具等手段，来消除风险和时间瓶颈，并重复这一过程，直至完成战场伤员转运的风险和总时间符合预定的要求，这一过程可用下述以风险最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制的实例来描述，该实例同样适用于以耗费时间最小为目标对战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制的实例分析，此时只需将目标函数minZ=Σi=1mΣj=1npijxij]]>置换为minZ=Σi=1mΣj=1ndijxij,]]>将约束条件Djyj+Siyn+i≤pij置换为Djyj+Siyn+i≤dij并进行类似的分析即可，但在实例中所描述的数学公式、计算结果、各种表格以及应用方法适用于对所有战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制，假定某机械化作战师必须用载重量为16人、平均时速为70公里的伤员转运车，从5个接收点接收来自14个运送点运送的战场伤员，接收和运送点之间运输遭遇风险概率、接收量和运送量如表1所示，表1伤员接收和运送点之间运输遭遇风险概率、接收和运送量(单位概率、人)
接收和运送点之间运输路径的长度和供求量如表2所示，表2伤员接收和运送点之间运输路径长度、接收和运送量(单位公里、人)
根据上述线性规划及指挥控制模型和相关的对偶线性规划模型，通过单纯形算法计算出机械化作战师最小风险伤员转运指挥控制方案如表3所示，其中人风险为运送结点的风险运载量minZj、风险概率为运送结点的最大运输遭遇风险概率pj，人公里为运送结点的伤员运载能力Zj，表3机械化作战师最小风险伤员转运指挥控制方案(单位人、人风险、概率、人公里、辆、分钟)
*完成运输任务耗费的最小时间为43.71分钟通过对指挥控制方案(表3)分析可知，完成转运任务需要的伤员转运车总数为50辆、时间为43.71分钟，01～05接收点接收的伤员转运车分别是17、14、13、2和4辆，因此必须对01、02和03接收点实施重点保护，进一步分析可知，从03接收点接收来自08运送点运送的16名伤员所花费的43.71分钟是制约整个转运任务更快完成的瓶颈，该运送同时也是降低完成所有战场伤员转运遭遇的风险概率的瓶颈，如果用直升机来完成这部分伤员的转运，则可将整个运输任务完成的时间缩短为31.71分钟，减少量为27.45％，将风险概率降低为0.037，减少量为27.45％，又如果采用同样的方法消除31.71分钟的瓶颈，则可将转运时间缩短为23.14分钟，减少量达47.06％，将风险概率降低为0.027，减少量为47.06％，几乎仅为原有时间和风险概率的一半，从对运送量约束条件Dj(j＝1，…，14)影子价格的分析可知，价格的大小真实反映了相关约束条件满足的难易程度，影子价格为0是指在特定的取值范围内，相关的约束条件对目标函数值不构成影响，最易满足，又例如，为了满足约束条件D8，08运送点运送伤员的风险为0.051、耗时43.71分钟，该约束条件的影子价格为最大值39，说明该条件最难满足，用类似的方法可以按Dj满足的难易程度，从难到易排序D8，D10，D12，D5，……，从对接收量约束条件Si(i＝1，…，5)影子价格的分析可知，Si满足的难易程度，从难到易排序S4，S2，S1，S3，S5，即约束条件S4最难满足，此外，从完成任务后每个接收点的剩余接收量可以看出，01接收点和02接收点的允许接收量明显偏低，特别是01接收点允许接收量已全部用完，这一事实说明如果01接收点有更多的允许接收量，再加上S1约束条件较易满足，就可能获得更好的转运计划，因此，还可以用上述方法对每个接收点的允许接收量进行合理的配置，实现允许接收量的最优管理。
全文摘要
本发明涉及战场伤员快速低风险转运的快速指挥控制方法，涉及军事及相关领域，指挥控制的对象为所有战场伤员，该方法根据从不同接收方到不同运送方伤员运输路径的长度、运输遭遇风险概率、接收方伤员的接收量和运送方伤员的运送量、运输工具的速度和运载量，构造以运送所有伤员耗费时间或风险最小为目标且具有低计算复杂性和高可解性的指挥控制模型，并用线性规划、线性规划的对偶规划方法来求解该模型，再通过二维表格对求解结果不断改进，直至最终获得符合战场伤员快速低风险转运要求的指挥控制方案，该方法具有应用广泛和明显提高战斗力等特点，本发明进一步涉及实现这种方法的技术。
文档编号G06Q50/00GK1845152SQ20061004025
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者朱泽生, 孙玲 申请人:孙玲