基于截断机理的线目标功能毁伤判断方法及毁伤计算模型与流程

1.本发明属于军事运筹领域，特别涉及目标毁伤计算方法。


背景技术：

2.目标毁伤计算是指对目标遭受武器打击后的效果进行预测，通常用目标达到一定毁伤要求的概率来描述。通常对长宽比较大的矩形目标或功能流向为线性的道路、桥梁等交通类目标作为线目标。线目标在现实中，不仅仅体现为简单的直线段，同时存在大量由多段直线段目标相连的折线目标。对于这类目标，典型的计算方法是采用平均相对毁伤长度来表示对其的毁伤效果（参考文献《交通重点目标毁伤模拟计算》，国防交通工程与技术2010年6期），即武器毁伤圆半径对线目标长度上的覆盖长度比。该方法主要是从物理长度上对线目标毁伤情况进行描述，适合于毁伤圆半径大于线目标宽度的大威力武器，对于小威力武器，即武器毁伤圆直径相比线目标宽度较小的情况，导致毁伤圆难以完全覆盖线目标宽方向，若仍采用平均相对毁伤长度进行毁伤计算，在武器的命中误差的影响下，小威力武器难以实现对线目标长方向上的毁伤意图，所需武器数量也将非常多。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对小威力武器打击以功能流向为主的线目标，提供一种基于截断机理的线目标功能毁伤判断方法及毁伤计算模型，实现以较少弹量达到线目标功能丧失的毁伤意图。
4.为实现上述发明目的，本发明的发明构思是：本发明从功能毁伤层面上对线目标进行毁伤判断；并且巧妙通过构造线目标的两侧长边与各个毁伤圆的相互相交关系矩阵，寻找两侧长边之间的毁伤区域通路，判断线目标是否在功能流向上被截断，从而为线目标毁伤运筹提供一种新的思路方法。
5.本发明的技术方案是：一种基于截断机理的线目标功能毁伤判断方法，其特征是：定义：所述线目标的功能流向边界为长边；武器落点位置为圆心，与毁伤半径构成毁伤圆；根据明确的武器随机落点位置及毁伤圆大小，通过所述毁伤圆与所述线目标功能流向两侧长边相交情况与所述毁伤圆之间相互相交情况，构造线目标的两侧长边与各个毁伤圆的相互相交关系矩阵，寻找两侧长边之间是否存在由毁伤圆连接的通路；若存在所述通路则所述线目标功能流向被截断，所述线目标功能丧失；反之，所述线目标功能未丧失。
6.进一步的，对于所述线目标两条长边为折线时，将位于所述功能流向同侧折线长边的各直线段与所述毁伤圆相交情况的并集，作为该侧折线长边与所述毁伤圆的相交情况。
7.进一步的，上述具体步骤为：第一步，计算长边与毁伤圆相交情况根据已知m枚武器随机落点的位置及毁伤圆大小，分别计算每个毁伤圆是否与所
述线目标a、b两侧长边相交：用分别表示毁伤圆j与a、b两侧长边的相交情况；第二步，计算各毁伤圆相互相交情况分别计算各个毁伤圆之间的相交情况：设表示毁伤圆j和毁伤圆k的相交情况；第三步，构建相交情况矩阵h，h为m
×
（m+2）矩阵，其中第1列、第（m+2）分别表示m个毁伤圆与a、b长边的相交情况、第2至第（m+1）列分别各毁伤圆之间的相交情况；第四步，根据相交关系矩阵，寻找两侧长边之间是否存在由毁伤圆连接的通路，判断线目标是否被截断；若存在所述通路则所述线目标功能流向被截断，所述线目标功能丧失；反之，所述线目标功能未丧失。
8.进一步的，所述第四步中寻找是否存在通路采用欧拉通路算法。
9.进一步的，判断所述毁伤圆与所述线目标功能流向两侧长边相交情况与所述毁伤圆之间相互相交情况时，考虑一定允许的容差。
10.进一步的，一种基于截断机理的线目标功能毁伤计算模型，其特征是：利用蒙特卡洛仿真计算方法，通过多次仿真，按照武器二维正态分布命中规律，生成各次仿真m枚随机落点的位置及毁伤圆大小，并按上述基于截断机理的线目标功能毁伤判断方法计算各次仿真线目标是否功能丧失；进而统计线目标功能丧失的次数，得到线目标功能毁伤概率。
11.本发明的有益效果：本发明提出的一种基于截断机理的线目标功能毁伤判断方法，从功能毁伤层面上对线目标进行毁伤判断，并且巧妙通过构造线目标的两侧长边与各个毁伤圆的相互相交关系矩阵，寻找两侧长边之间的毁伤区域通路，判断线目标是否在功能流向上被截断，从而为线目标毁伤运筹提供一种新的思路方法；而且该思路方法可适于直线目标、折线目标，甚至可扩展到任何线目标。在该思路方法下，对线目标的毁伤转化为只需要对线目标中的一段或多个子段的截断毁伤来实现，相对于传统平均相对毁伤长度方法而言，大辐减少了线目标的实际毁伤长度，从而减少了武器使用数量，特别是征对于小威力武器打击线目标问题解决优越性特别明显。
附图说明
12.图1为本发明实施例1中毁伤圆与长边相交判断时允许的容差距离示意图；图2为本发明实施例1中毁伤圆之间相互相交判断时允许的容差距离示意图；图3为本发明实施例1中相交情况矩阵h以图的方式展现节点间相连关系的示意图；图4为本发明实施例1中复杂折线目标两侧边示意图；图5为本发明实施例2中线目标与已知的武器落点毁伤圆位置示意图；
图6为本发明实施例2中相交情况矩阵h以图的方式展现节点间相连关系的示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
14.以下结合附图1，进一步说明本发明的具体实施方式。本发明不限于以下实施例的描述。
15.实施例1：本实施例给出一种具体的示例。
16.第一步，按照武器命中落点随机误差规律，生成每枚武器的落点位置，结合其毁伤半径，生成对应毁伤圆。
17.第二步，计算每个毁伤圆是否与两条长边相交。考虑到线目标可以为非直线的折线目标，在计算时，可将折线目标的每一段直线段分别进行处理。具体为：（1）初始化每个毁伤圆j与a、b两个方向长边的相交情况。
18.（2）分别针对a方向长边各个直线段i，计算线段所在直线方程。直线段i的a方向长边线段的端点分别为（）和（），构建线段所在直线方程ax+by+c=0，其中，a=，b=，c=。同理计算b方向长边的直线方程。因为计算得到的各个直线方程在整个计算中不会变化，因此只需计算一次即可，后续计算均可使用第一次计算得到的直线方程。
19.（3）循环计算每个毁伤圆j，计算其与a方向长边直线段i所在直线ax+by+c=0的相交情况。本发明使用毁伤圆心（到直线ax+by+c=0的距离d是否小于等于毁伤圆半径与允许的容差距离之和作为是否相交的判断依据。
20.允许的容差距离为一个≥0的数，含义为截断判断时允许的误差，在实际使用中，可由用户根据实际需要指定，如不允许小汽车能够通过，可设置为1.5米。毁伤圆与长边相交判断时允许的容差距离示意图如图1所示。
21.若直线与毁伤圆相交，进一步判断计算a方向长边直线段i是否被毁伤圆j（圆心为（，半径由变更为）覆盖。具体方法为：利用解析几何方法直接计算直线ax+by+c=0与毁伤圆j解析公式 的交点()和()，交点坐标的具体解算方法为公知常识。其中，若直线与毁伤圆相切，则两个交点相同。
22.因为直线段（）-》（）与上述交点形成的直线段()-》()在同一直线上，若两个直线段存在交集，说明毁伤圆j与直线段i真实相交，反之说明未相交。两个直线段是否存在交集的判断有很多，如只要存在某线段任一端点与另一线段两个端点的矢量方向是否相反来判断，若相反，说明相交；反之，说明不相交。
23.在真实相交情况下，记录毁伤圆j与a方向长边的交差情况，可不再继续计算毁伤圆j与其他直线段相交情况，即只要有相交即可；若不相交，再继续计算毁伤圆j与直线段（i+1）的相交情况。也就是对于折线目标的a、b方向各长边的任一折线段与毁伤圆j相交，则认为该方向长边与毁伤圆j相交。
24.（4）若不相交，则继续计算毁伤圆j与a方向长边其他直线段的相交情况。
25.（5）同理，计算毁伤圆j与b方向长边相交情况。
26.第三步，计算各个毁伤圆两两之间的相交情况。毁伤圆j和k圆心分别为（和（，毁伤半径分别为和。
27.毁伤圆之间相互相交判断时允许的容差距离如图2所示。
28.若相交，记录相交情况，反之，记录相交情况。
29.第四步，构建相交情况矩阵h。h维数为m
×
（m+2）（行
×
列）。其形式为：h=该矩阵也可表示为图，如图3所示相交情况矩阵h以图的方式展现节点间相连关系的示意图，图3中各个节点表示各个毁伤圆，若毁伤圆相交，则两个节点间存在连线。三角形节点表示与a方向长边相交的节点，星形节点表示与b方向长边相交的节点，圆形节点表示未与a、b方向长边相交的节点，方形节点表示同时与a、b方向长边相交的节点。
30.第五步，求解任一三角形节点与任一星形节点之间是否存在通路。求解方法可使用图论中的欧拉通路相关算法求解。若存在通路，表示线目标被截断，无法通行。若不存在通路，表示线目标未被（彻底）截断。若存在方形节点，即同时与a、b方向长边相交的节点，表示线目标被截断。
31.第六步，利用蒙特卡洛仿真计算方法，对步骤一到步骤五进行多次仿真计算，得到线目标被截断的毁伤概率。
32.本发明并不要求a、b两个方向的长边线段数量完全相同，同样可用于多边形描述的线目标，包含a、b方向长边线段数量不相同，线目标各段宽度不相同的情况。如图4所示复杂折线目标两侧边示意图，其中红色实线是一个方向的长边，由三条直线段构成，红色虚线
是另一个方向的长边，由四条直线段构成。在处理时，只需针对各个方向长边各自的线段数量分别进行处理即可。该思路方法可适于直线目标、折线目标，甚至可扩展到任何线目标。
33.实施例2：为了进一步说明本发明的技术方案，用一个具体目标来呈现截断判断方法。
34.如图5所示线目标与已知的武器落点毁伤圆位置示意图，折线目标中心线为（0，10）-》（50，10）-》（70，20），宽为10米。
35.有10个毁伤圆，落点坐标分别为（31,15）、（37，14）、（37，10）、（39，7）、（42，11）、（45，11）、（47，12）、（48，7）、（50，5）、（56，13）。
36.a边可分为两个线段，端点分别为(0，5)-》（50，5）和（50，5）-》（70，15），对应直线方程分别为0x-50y+250=0和10x-20y-400=0。
37.b边可分为两个线段，端点分别为(0，15)-》（50，15）和（50，15）-》（70，25），对应直线方程分别为0x-50y+750=0和10x-20y-200=0。
38.允许的容差距离设置为0。
39.10个毁伤圆与4条线段的相交情况为：10个毁伤圆相互两两相交情况为：
构建的相交情况矩阵h如下：对应的相交关系示意图如图6所示。
40.通过欧拉通路解算可知，存在两条通路，一条是2-》3-》4，如图6中红色实线路径。一条是2-》3-》4-》5-》6-》8-》9，如图6所示相交情况矩阵h以图的方式展现节点间相连关系的示意图，图中红色实线+虚线路径。
41.由此可知，当前实例中线目标被截断。