一种指挥节点战损情况下指挥关系动态调整方法

本发明涉及指挥控制结构调整，具体涉及一种指挥节点战损情况下指挥关系调整方法。

背景技术：

1、在复杂多变的战场环境中，战场上出现节点损毁等突发情况时，指挥控制系统需要在有限时间内适应性地调整指挥控制结构，来应对突发事件对作战效能的影响。指挥控制结构调整研究的重点在于建立快速的临机调整模式来适应战场环境的动态变化，维持对抗优势，最终达成作战目的。对于指挥关系动态调整问题，常用的调整方法有基于贪心搜索算法的方法、基于人工蜂群算法的方法、基于嵌套模拟退火算法的方法等。

2、但是目前已有的指挥关系动态调整方法，很少考虑一级指挥节点损毁后的指挥节点接替问题，因此可能出现一级指挥节点损毁后系统失去最高级指挥的情况。同时目前已有的调整方法未将指挥关系调整这一复杂问题分为多个子问题，而是直接利用智能优化算法对指挥关系调整问题进行求解，因此求解时间长且优化结果不是唯一的，在实际作战中应用性不强。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种指挥节点战损情况下的指挥关系动态调整方法，能够有效、快速地对指挥节点战损情况下的指挥控制系统进行指挥关系调整，该方法利用图论对指挥控制系统进行建模，应用规划论中的非线性规划和整数规划实现指挥控制系统结构的调整。与传统的指挥关系动态调整问题相比，本发明的方法考虑了指挥节点损毁后的指挥节点接替问题，同时考虑了更多的现实约束，包括调整时间约束和作战资源之间的匹配约束。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种指挥节点战损情况下指挥关系动态调整方法，该方法的步骤包括：

4、步骤1，初始化指挥控制系统中各节点信息以及各节点间的指挥关系信息；

5、步骤2，实时获取损毁节点编号信息，并将获取的损毁节点的状态值由1修改为0，然后判断获取的损毁节点类型，若损毁节点类型为一级指挥节点，则取消该损毁节点对二级指挥节点的指挥关系，然后选取一个二级指挥节点升级为一级指挥节点，并取消该升级的二级指挥节点对平台节点的指挥关系，然后建立该升级的二级指挥节点对其余二级指挥节点的指挥关系；若损毁节点类型为二级指挥节点，则取消该损毁节点对平台节点的指挥关系；

6、步骤3，在指挥控制系统中寻找失去指挥的平台节点；

7、步骤4，获取每个状态值为1的二级指挥节点对步骤3中每个失去指挥的平台节点的出价值；

8、步骤5，进行初始分配，进行初始分配时，每个状态值为1的二级指挥节点根据步骤4得到的出价值选择出价值最高的平台节点进行指挥，若有同一个平台节点被两个以上二级指挥节点选中，则将平台节点分配给出价值最高的二级指挥节点，如果出价值相同，则分配给编号较小的二级指挥节点；

9、步骤6，根据未竞拍到平台节点的二级指挥节点对未被选中的每个平台节点的出价值，计算得到每个未被选中的平台节点的最大收益值和次大收益值，并对最大收益值和次大收益值进行数据处理，得到更新后的出价值，并使用更新后的出价值更新对应的平台节点的出价值；

10、步骤7，计算未被选中的所有平台节点的最大收益值总和，若最大收益值总和为正数，进行二次分配，进入步骤8；若最大收益值总和为负数，结束分配；

11、步骤8，每个状态值为1的二级指挥节点根据每个平台节点的出价值选择出价值最高的平台节点进行指挥，若有同一个平台节点被两个以上二级指挥节点选中，则将平台节点分配给出价值最高的二级指挥节点，如果出价值相同，则分配给编号较小的二级指挥节点；

12、所述步骤8中，平台节点包括已被选中的和未被选中的，已被选中的平台节点的出价值为步骤4中的出价值，未被选中的平台节点的出价值为步骤6中更新后的出价值；

13、步骤9，重复步骤6-步骤8，直至所有平台节点均被分配二级指挥节点；

14、步骤10，用匈牙利算法对所有平台节点均被二级指挥节点指挥的指挥控制系统中的指挥关系进行调整，完成指挥节点战损情况下指挥关系动态调整。

15、所述步骤1中，节点包括指挥节点和平台节点，指挥节点分为一级指挥节点和二级指挥节点，平台节点包括传感器节点和武器节点，节点信息包括：节点编号、节点类型、节点位置坐标、节点指挥能力值以及节点状态值；

16、其中，节点指挥能力值为节点指挥能力的量化值；节点状态值为节点当前的状态，初始化的节点状态值为1；

17、指挥关系信息包括：一级指挥节点对二级指挥节点的指挥关系，二级指挥节点对平台节点的指挥关系，指挥关系用指挥控制系统结构的邻接矩阵表示；

18、所述步骤2中，选取二级指挥节点升级为一级指挥节点时，二级指挥节点满足下面条件：节点指挥能力值大、与其他二级指挥节点距离近且当前指挥的平台节点数量少；

19、所述步骤3中，失去指挥的平台节点是指：在邻接矩阵中平台节点所在的列的值均为0；

20、所述步骤4中，出价值为：

21、

22、设平台节点共m个，二级指挥节点共n个，i＝1,2,3,…,n，j＝1,2,3,…,m；

23、其中，ρi为二级指挥节点i当前指挥的平台节点数量，θi为二级指挥节点i的指挥能力值，θ(tdmij)是二级指挥节点i对平台节点j的指挥能力；

24、所述步骤6中，更新后的出价值为：

25、

26、其中，为最大收益值，为次大收益值，ε为设定常数，ε>0；

27、所述步骤10中，用匈牙利算法对指挥关系进行调整时使用效率矩阵进行调整，效率矩阵为调整代价函数和调整时间函数的加权值；

28、所述调整代价函数为：

29、

30、其中，为调整前二级指挥节点i与平台节点j间的指挥关系，若二级指挥节点i指挥平台节点j，则否则

31、为调整后二级指挥节点i与平台节点j间的指挥关系，若二级指挥节点i指挥平台节点j，则否则

32、所述调整时间函数为：

33、tj＝deg(tdmj)+deg'(tdmj)

34、其中，deg(tdmj)表示调整前平台节点j的度数，deg'(tdmj)表示调整后平台节点j的度数；

35、一个顶点的度是连接它的边的数目，以节点为起点的边的数目为该节点的出度(out-degree)，以节点为终点的边的数目为该节点的入度(in-degree)，出度与入度之和即为该节点的度数；

36、效率矩阵为：x[i][j]＝ω1npijtrans+ω2tj，其中ω1为调整代价系数，ω2为调整时间系数。

37、有益效果

38、(1)本发明将指挥节点损毁分为一级指挥节点损毁和二级指挥节点损毁两种情况，在一级指挥节点损毁情况下先考虑二级指挥节点的升级接替问题再进行指挥关系调整，在二级指挥节点损毁情况下直接进行指挥关系调整，符合实际作战情形，应用性强。

39、(2)本发明将指挥关系调整分为三个子问题，首先在指挥节点损毁后的寻找失去指挥的平台节点，然后对于失去指挥的平台节点进行决策权限再分配，完成拓扑联通的恢复，最后对指挥控制结构进行调整，完成指挥决策权限的动态优化调整。本发明降低了求解的时间复杂度，提高指挥关系调整方案的求解速度。

40、(3)本发明在决策权限再分配阶段通过不断更新出价值，在最大程度上为每个失去指挥的平台节点分配最优的二级决策节点，提高指挥控制系统的作战效能。