基于合同網(wǎng)的巡飛彈任務(wù)分配算法及模型

張傳昊，李豪杰，于 航，陳志鵬

(1.南京理工大學(xué)中法工程師學(xué)院，江蘇 南京 210094；2.南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京 210094)

0 引言

網(wǎng)絡(luò)化彈藥是無(wú)人機(jī)與彈藥相結(jié)合的產(chǎn)物，巡飛彈便是網(wǎng)絡(luò)化彈藥的典型代表[1]。隨著武器裝備的無(wú)人化、智能化發(fā)展，通過(guò)集群彈藥進(jìn)行分布式探測(cè)、協(xié)同決策、協(xié)同打擊成為了一種新的作戰(zhàn)模式。在我方未提前獲得戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)具體打擊信息情況下，巡飛彈在其巡飛階段可以對(duì)目標(biāo)類型、位置等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，當(dāng)發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)存在多種目標(biāo)時(shí)，需要哪些節(jié)點(diǎn)彈藥對(duì)哪個(gè)目標(biāo)進(jìn)行打擊的問(wèn)題可通過(guò)多節(jié)點(diǎn)間控制系統(tǒng)決策來(lái)解決，若隨機(jī)選擇某一打擊目標(biāo)則無(wú)法發(fā)揮集群彈藥協(xié)同作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)多系統(tǒng)間的信息交互做出合理高效的打擊與安全控制決策，不僅可以保證彈群對(duì)各目標(biāo)打擊的合理選擇以及各目標(biāo)任務(wù)的合理分配，而且可以控制巡飛彈巡飛狀態(tài)與待發(fā)狀態(tài)之間的安全轉(zhuǎn)換。

目前，不論是封控子彈藥還是巡飛彈藥大都選擇分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行自組網(wǎng)，而合同網(wǎng)算法是分布式任務(wù)分配算法中較為常用的一種，其各角色分布式通信和信息處理的方式讓其具備很強(qiáng)的拓展性和魯棒性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)方式對(duì)合同網(wǎng)算法的改進(jìn)展開(kāi)了大量研究[2-4]。文獻(xiàn)[5]通過(guò)引入并發(fā)機(jī)制解決了對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)任務(wù)分配問(wèn)題。文獻(xiàn)[6]通過(guò)引入歷史任務(wù)效能及無(wú)人機(jī)自身任務(wù)負(fù)載優(yōu)化無(wú)人機(jī)投標(biāo)策略，降低了系統(tǒng)通信量。文獻(xiàn)[7]通過(guò)任務(wù)負(fù)載率指標(biāo)與令牌環(huán)網(wǎng)相結(jié)合解決了招標(biāo)者及任務(wù)分配不合理的問(wèn)題。

目前對(duì)基于巡飛彈作戰(zhàn)的任務(wù)分配問(wèn)題研究較少。巡飛彈的消耗性決定了其至多執(zhí)行一次打擊任務(wù)，無(wú)法通過(guò)任務(wù)負(fù)載率的大小評(píng)判各節(jié)點(diǎn)是否需要對(duì)自身?yè)碛械娜蝿?wù)進(jìn)行招標(biāo)或者是否具備更好的打擊條件來(lái)執(zhí)行其他任務(wù)，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法確定招標(biāo)節(jié)點(diǎn)以及具備最優(yōu)打擊條件的投標(biāo)節(jié)點(diǎn)。此外，多個(gè)任務(wù)并行分配的方式會(huì)使得巡飛彈群無(wú)法找到執(zhí)行各目標(biāo)打擊任務(wù)的最優(yōu)解。

為了適應(yīng)巡飛彈的集群作戰(zhàn)模式，開(kāi)展巡飛彈藥任務(wù)分配策略研究，本文結(jié)合威脅評(píng)估方法，引入對(duì)目標(biāo)的打擊效益及降標(biāo)分配方式，在盡量減少各控制系統(tǒng)間信息交互次數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)巡飛彈群對(duì)不同威脅度目標(biāo)的最優(yōu)打擊節(jié)點(diǎn)的選拔，進(jìn)而對(duì)巡飛彈藥各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全狀態(tài)控制。

1 經(jīng)典合同網(wǎng)算法

合同網(wǎng)算法[8]由Davis和Smith于20世紀(jì)80年代提出，模擬了人類在商業(yè)活動(dòng)中“招標(biāo)-競(jìng)標(biāo)-中標(biāo)-簽約”機(jī)制，通過(guò)多個(gè)具備通信和信息處理能力個(gè)體之間的協(xié)商，追求全體最優(yōu)解來(lái)解決分布式任務(wù)分配的算法。

經(jīng)典合同網(wǎng)任務(wù)分配流程如圖1所示。

圖1 經(jīng)典合同網(wǎng)的分配流程Fig.1 The distribution process of the classic contract net

經(jīng)典合同網(wǎng)算法可用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)攻擊時(shí)的決策，通過(guò)信息交互與處理，進(jìn)行任務(wù)分配，控制彈藥由巡飛轉(zhuǎn)換為待發(fā)狀態(tài)以及對(duì)目標(biāo)的打擊。但對(duì)于巡飛彈藥協(xié)同作戰(zhàn)的模式，還存在以下不足之處：

1) 多種目標(biāo)同時(shí)存在時(shí)無(wú)法確定任務(wù)分配先后順序。巡飛彈藥在協(xié)同探測(cè)的過(guò)程中，會(huì)遇到多目標(biāo)同時(shí)出現(xiàn)，不同節(jié)點(diǎn)探測(cè)到的多個(gè)目標(biāo)信息會(huì)通過(guò)信息交聯(lián)共享到其他節(jié)點(diǎn)，如何選擇多個(gè)目標(biāo)中的一個(gè)作為本次任務(wù)分配是待解決的問(wèn)題。

2) 所有彈藥節(jié)點(diǎn)都參與通信，通信量大，影響攻擊決策的實(shí)時(shí)性和可靠性。由于沒(méi)有對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自我打擊目標(biāo)效益進(jìn)行評(píng)估，導(dǎo)致各節(jié)點(diǎn)彈藥都認(rèn)為具備對(duì)各目標(biāo)的打擊能力。對(duì)于一定數(shù)量的巡飛彈藥來(lái)說(shuō)，多對(duì)一的通信方式加大了彈藥節(jié)點(diǎn)間的通信負(fù)擔(dān)，易出現(xiàn)信道堵塞、信息丟失等，影響多彈控制系統(tǒng)間信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3) 無(wú)法實(shí)現(xiàn)多彈同步打擊的飽和攻擊。巡飛彈藥協(xié)同打擊要求對(duì)單個(gè)目標(biāo)選拔出多個(gè)較優(yōu)打擊彈藥，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的飽和打擊。

2 巡飛彈任務(wù)分配算法及模型

2.1 基于合同網(wǎng)優(yōu)化的巡飛彈任務(wù)分配算法

針對(duì)巡飛彈藥進(jìn)行任務(wù)分配的需求，以提高決策效率、減少通信數(shù)據(jù)量為目標(biāo)，在任務(wù)分配過(guò)程有以下規(guī)定：

1) 戰(zhàn)場(chǎng)僅有單目標(biāo)存在時(shí)，無(wú)需進(jìn)行威脅評(píng)估。多目標(biāo)時(shí)按照各目標(biāo)威脅度確定目標(biāo)分配次序。威脅度大的目標(biāo)優(yōu)先進(jìn)行分配，由探測(cè)到該目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)彈藥擔(dān)任招標(biāo)者。

2) 根據(jù)各彈特征，引入打擊效益及其各項(xiàng)指標(biāo)作為決策參考依據(jù)。各目標(biāo)的探測(cè)節(jié)點(diǎn)共享目標(biāo)信息時(shí)要附帶自身對(duì)該目標(biāo)打擊效益Es及各指標(biāo)值作為標(biāo)準(zhǔn)。

Eij>Es時(shí)，認(rèn)為節(jié)點(diǎn)i相比于探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)j有更優(yōu)的打擊位置及成功率。

Eij

3)多彈選拔，降標(biāo)分配。打擊效益高于標(biāo)準(zhǔn)效益的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行投標(biāo)，選擇打擊效益值最大的前N個(gè)彈藥作為中標(biāo)者。i

算法總流程為：

1) 初始化目標(biāo)類型、位置，各節(jié)點(diǎn)的各指標(biāo)信息。

2) 目標(biāo)信息及打擊效益共享。

3) 僅存在單目標(biāo)，即目標(biāo)數(shù)量Nm=1時(shí)，進(jìn)行步驟4)；多目標(biāo)存在時(shí)，即Nm>1時(shí)，各節(jié)點(diǎn)各自進(jìn)行兩次威脅評(píng)估確定最終的各目標(biāo)威脅度排序。

4)Eij>Es的節(jié)點(diǎn)參與投標(biāo)。

5) 若i

6)N個(gè)節(jié)點(diǎn)收到任務(wù)后從巡飛狀態(tài)到待發(fā)狀態(tài)準(zhǔn)備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊。

7) 更新未選中節(jié)點(diǎn)位置與速度方向，返回步驟4)，未被選中各節(jié)點(diǎn)保持巡飛狀態(tài)，進(jìn)行下一目標(biāo)的自我評(píng)估和多彈選拔。

圖2為巡飛彈任務(wù)分配流程圖。

圖2 巡飛彈任務(wù)分配流程圖Fig.2 Flow chart of task assignment of cruising munition

2.2 巡飛彈任務(wù)分配模型

假設(shè)在戰(zhàn)場(chǎng)中存在n個(gè)目標(biāo)，且n>1，我方有m枚巡飛彈藥在巡飛狀態(tài)，通過(guò)威脅評(píng)估、各節(jié)點(diǎn)打擊效益以及對(duì)目標(biāo)的總體打擊效益模型來(lái)確定m枚彈藥對(duì)不同n個(gè)目標(biāo)的最優(yōu)分配結(jié)果。

2.2.1多目標(biāo)威脅評(píng)估模型

為了在多種目標(biāo)存在的情況下確定巡飛彈群打擊任務(wù)分配順序，通過(guò)層次分析法與熵值法以及TOPSIS排序法分別針對(duì)己方彈群與我方陣地來(lái)確定各目標(biāo)的威脅度大小，最后經(jīng)過(guò)線性相加降序排列后進(jìn)而確定任務(wù)分配的順序。

本文選取目標(biāo)類型、搜索能力、機(jī)動(dòng)能力、打擊能力、相對(duì)位置關(guān)系5項(xiàng)指標(biāo)作為目標(biāo)威脅度評(píng)判屬性。采用層次分析法與熵值法分別確定各目標(biāo)威脅屬性的權(quán)重大小。對(duì)于層次分析法，需要對(duì)目標(biāo)威脅屬性層各屬性重要程度進(jìn)行對(duì)比確定目標(biāo)屬性矩陣，通常用模糊評(píng)價(jià)語(yǔ)言的方式對(duì)其進(jìn)行定性處理，利用G.A.Miller指標(biāo)標(biāo)度法將目標(biāo)靜態(tài)威脅指標(biāo)劃分為9級(jí)[9]，分別為極大、很大、大、稍大、中等、稍小、小、很小、極小。本文用0～10之間的數(shù)值對(duì)各級(jí)模糊評(píng)價(jià)進(jìn)行映射，如表1所示。

表1 模糊評(píng)價(jià)語(yǔ)言等級(jí)及其數(shù)值映射Tab.1 Fuzzy evaluation language level and its numerical mapping

再通過(guò)目標(biāo)屬性對(duì)比矩陣得到其最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，歸一化后通過(guò)一致性檢驗(yàn)得到主觀評(píng)價(jià)的目標(biāo)各屬性威脅權(quán)重值φ。

通過(guò)模糊評(píng)價(jià)法及其數(shù)值映射確定各目標(biāo)分別對(duì)各屬性的威脅度，構(gòu)建目標(biāo)威脅度矩陣Xij(i=1,2,…,n;j=1,2,3,4,5)。利用熵值法得到各屬性的權(quán)重。將層次分析法與熵值法得到的權(quán)重分別按式(1)進(jìn)行線性相加得到組合權(quán)重作為各個(gè)屬性的最終權(quán)重。其中既包含了人為主觀意愿，也考慮了客觀事實(shí)。

ω=aφ+bΩ，

(1)

式(1)中，a+b=1。

最后采用TOPSIS法求得各目標(biāo)的相對(duì)貼近度，此貼近度即為各目標(biāo)相對(duì)威脅度大小。由于建立威脅度矩陣的對(duì)象不同，可以得到兩組各目標(biāo)威脅評(píng)估結(jié)果，通過(guò)線性相加決定最終的威脅評(píng)估結(jié)果C。

C=αC1+βC2，

(2)

式(2)中，α+β=1。

最終將威脅評(píng)估結(jié)果C降序排列就是巡飛彈群所需要的任務(wù)分配次序D。

2.2.2各節(jié)點(diǎn)打擊效益模型

為了各節(jié)點(diǎn)自我評(píng)估量化以及標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的確定。引入打擊效益Eij，打擊效益反映出各節(jié)點(diǎn)執(zhí)行對(duì)目標(biāo)打擊任務(wù)的綜合效益，計(jì)算公式如下：

Eij=Rij-(Hij+Zij+Sij)，

(3)

式(3)中，Eij為打擊效益，Rij為節(jié)點(diǎn)i對(duì)目標(biāo)j的打擊收益，Hij為節(jié)點(diǎn)i打擊目標(biāo)j的航程代價(jià)，Zij為節(jié)點(diǎn)i打擊目標(biāo)j的轉(zhuǎn)向代價(jià)，Sij為節(jié)點(diǎn)i打擊目標(biāo)j的損失代價(jià)。

設(shè)巡飛彈藥i被選拔執(zhí)行對(duì)某目標(biāo)j的打擊任務(wù)，巡飛彈藥彈目交會(huì)過(guò)程中穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)且成功起爆概率為Bi，巡飛彈藥輸出毀傷元成功毀傷目標(biāo)的概率為Fi，打擊收益則可以表示為

Rij=Bi·Fi。

(4)

打擊目標(biāo)與巡飛彈間的相對(duì)位置因素也決定了各彈對(duì)目標(biāo)的打擊代價(jià)。巡飛彈任務(wù)分配過(guò)程中為了減少各節(jié)點(diǎn)的通信壓力，默認(rèn)各節(jié)點(diǎn)無(wú)法獲得巡飛彈群中所有彈藥與目標(biāo)間距離的最大值信息。為了方便各項(xiàng)指標(biāo)的共同計(jì)算，以招標(biāo)節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)的距離為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)巡飛彈藥在打擊過(guò)程中的航程代價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化處理進(jìn)行計(jì)算，可以表示為

(5)

式(5)中，Dij為各節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)的距離，Dtj為探測(cè)節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)的距離，探測(cè)節(jié)點(diǎn)自我評(píng)估時(shí)默認(rèn)該值為0?？梢钥闯?，當(dāng)節(jié)點(diǎn)距目標(biāo)距離越小，其航程代價(jià)越小，進(jìn)而對(duì)打擊效益的增益越大。

轉(zhuǎn)向代價(jià)為節(jié)點(diǎn)彈藥當(dāng)前速度方向與節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)連線的夾角。與航程代價(jià)相同，以招標(biāo)節(jié)點(diǎn)的角度值為標(biāo)準(zhǔn)，為方便各項(xiàng)共同計(jì)算以及各節(jié)點(diǎn)對(duì)比，轉(zhuǎn)向代價(jià)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化可以表示為

(6)

式(6)中，θij為節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前速度方向與節(jié)點(diǎn)i與目標(biāo)j連線的夾角，θtj為探測(cè)節(jié)點(diǎn)t探測(cè)到目標(biāo)j時(shí)速度方向與其和目標(biāo)j連線的夾角。探測(cè)節(jié)點(diǎn)自我評(píng)估默認(rèn)該值為0。與航程代價(jià)同理，節(jié)點(diǎn)打擊目標(biāo)的轉(zhuǎn)向角度越小，其角度代價(jià)越小，對(duì)打擊效益的增益越大。

損失代價(jià)可以表示為

Sij=1-(1-Oi)·(1-Ji)，

(7)

式(7)中，Oi為巡飛彈藥被摧毀的概率，Ji為巡飛彈藥由于打擊過(guò)程中脫網(wǎng)或者由于解保環(huán)境信號(hào)閾值、時(shí)序異常引信已進(jìn)入絕火狀態(tài)而無(wú)法起爆的概率。

2.2.3對(duì)各目標(biāo)總打擊效益模型

為了代表對(duì)多目標(biāo)的分配結(jié)果，設(shè)目標(biāo)分配矩陣為Pij，可以表示為

(8)

式(8)中，i=1,2…,m；j=1,2…,n。

為了找到巡飛彈群對(duì)各目標(biāo)打擊總體打擊效益的最大值，可以表示為

(9)

設(shè)定巡飛彈在任務(wù)分配過(guò)程中位置坐標(biāo)為 {(x,y)|x={x1,…,xm}，y={y1,…,ym}}，且每個(gè)目標(biāo)都需要N枚彈藥進(jìn)行打擊。對(duì)于巡飛彈藥進(jìn)行各目標(biāo)任務(wù)分配，有以下約束：

(10)

C(Dj)>C(Dj+1),?j=1,2,…,n，

(11)

(12)

(13)

式(10)代表巡飛彈藥進(jìn)行任務(wù)分配時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，要求各節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)參數(shù)在隨時(shí)變化，各節(jié)點(diǎn)對(duì)各目標(biāo)進(jìn)行自我評(píng)估時(shí)的位置、速度方向不同。式(11)要求各目標(biāo)的打擊任務(wù)順序由各目標(biāo)的威脅度來(lái)決定，先執(zhí)行的任務(wù)其對(duì)應(yīng)目標(biāo)威脅度越高。式(12)要求各目標(biāo)都必須由N枚彈藥進(jìn)行打擊。式(13)代表巡飛彈的消耗性，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)彈藥最多只能對(duì)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行打擊。

2.2.4毀傷評(píng)估

為了確保對(duì)各目標(biāo)的完全毀傷，毀傷評(píng)估可以作為是否需要巡飛彈對(duì)某目標(biāo)再次打擊的有力判據(jù)。巡飛彈群可以通過(guò)層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合，準(zhǔn)確評(píng)估打擊后的毀傷效果，有助于彈群的自主決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確打擊與完全毀傷。

3 仿真驗(yàn)證

3.1 任務(wù)分配過(guò)程仿真

為了驗(yàn)證本文針對(duì)巡飛彈協(xié)同作戰(zhàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)分配的可行性，進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

假設(shè)某戰(zhàn)場(chǎng)有5類目標(biāo)，分別為防空導(dǎo)彈車、火箭炮、單兵、坦克、步戰(zhàn)車，其位置坐標(biāo)分別為(800,720)，(900,660)，(760,755)，(1 040,660)，(720,760)。設(shè)定同構(gòu)巡飛彈數(shù)量為20枚，其巡飛位置的橫縱坐標(biāo)均在0～100范圍內(nèi)，各節(jié)點(diǎn)的速度方向與節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)連線夾角在0～90°范圍內(nèi)隨機(jī)設(shè)置。

各節(jié)點(diǎn)首先對(duì)這5類目標(biāo)進(jìn)行兩次威脅評(píng)估，本文將目標(biāo)類型、搜索能力、機(jī)動(dòng)能力、打擊能力、相對(duì)位置關(guān)系5種目標(biāo)屬性的重要程度確定為{8,6,5,7,6}，根據(jù)層次分析法得到前文5種屬性的相對(duì)權(quán)重值分別為{0.250 0,0.187 5,0.156 2,0.218 7,0.187 5}。表2為針對(duì)我方彈群與陣地的各目標(biāo)威脅度。

構(gòu)建目標(biāo)威脅度矩陣，通過(guò)熵值法求得矩陣{0.182 7,0.110 5,0.100 7,0.556 5,0.049 7}, {0.252 3,0.102 7,0.139 1,0.437 3,0.068 6}，與層次分析法求得的權(quán)重線性相加得到最終結(jié)果為{0.216 3,0.149 0,0.128 5,0.387 6,0.118 6}，{0.251 2,0.145 1,0.147 7,0.328 0,0.128 1}。

最后對(duì)TOPSIS法得到的兩個(gè)目標(biāo)威脅度排序進(jìn)行線性相加確定最終的目標(biāo)威脅評(píng)估結(jié)果為{0.670 2,0.561 2,0.339 0,0.440 5,0.382 5}，各威脅度從大到小依次為防空導(dǎo)彈、火箭炮、坦克、步戰(zhàn)車、單兵。

表2 針對(duì)巡飛彈群的各目標(biāo)威脅度Tab.2 Threats to each target of the cruising munition group

表3 針對(duì)己方陣地的各目標(biāo)威脅度Tab.3 The threat level of each target against one’s own position

算法仿真過(guò)程如圖5所示。

圖5 針對(duì)威脅度不同的各目標(biāo)打擊彈組選拔過(guò)程Fig.5 The selection process of each target strike group with different threats

圖5(a)為初始化時(shí)彈群與目標(biāo)的位置，圖5(b)首先針對(duì)威脅度最高的目標(biāo)1即防空導(dǎo)彈進(jìn)行打擊彈組選拔，選拔出3枚巡飛彈藥進(jìn)行打擊，圖5(c)、(d)、(e)、(f)分別對(duì)彈群位置及角度等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行更新，根據(jù)威脅度排序依次對(duì)火箭炮、坦克、步戰(zhàn)車、單兵完成多彈選拔。

根據(jù)仿真過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)對(duì)自身打擊效益的計(jì)算，5次任務(wù)分配選拔出的打擊節(jié)點(diǎn)序號(hào)及各節(jié)點(diǎn)參數(shù)如表4所示。

表4 各目標(biāo)對(duì)應(yīng)的打擊彈組序號(hào)及其投標(biāo)時(shí)位置、角度Tab.4 The serial number of each target corresponding to the munition group and its position and angle when bidding

可以看出各節(jié)點(diǎn)按照目標(biāo)威脅排序，依次進(jìn)行任務(wù)分配，選拔出的3個(gè)節(jié)點(diǎn)具有較優(yōu)的打擊位置以及較小的轉(zhuǎn)向角度。圖6為每次任務(wù)所有節(jié)點(diǎn)打擊效益排序，可以看出，被選拔出打擊5個(gè)目標(biāo)的各彈組均具有對(duì)該目標(biāo)的最高打擊綜合效益，驗(yàn)證了巡飛彈對(duì)威脅度不同的目標(biāo)任務(wù)分配算法的可行性。

圖6 任務(wù)分配過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)打擊效益排序Fig.6 Ranking of each node’s impact on the benefits in the process of task allocation

3.2 與經(jīng)典合同網(wǎng)算法對(duì)比

圖7為本文算法與經(jīng)典合同網(wǎng)算法對(duì)比，對(duì)10個(gè)威脅度不同的目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)分配，不考慮經(jīng)典合同網(wǎng)算法無(wú)法按照目標(biāo)威脅程度進(jìn)行任務(wù)分配，默認(rèn)經(jīng)典合同網(wǎng)與改進(jìn)合同網(wǎng)同時(shí)對(duì)相同目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)分配。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，由于經(jīng)典合同網(wǎng)算法沒(méi)有確定選拔的打擊效益標(biāo)準(zhǔn)，所有節(jié)點(diǎn)均認(rèn)為可以對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行打擊，而本文算法通過(guò)利用打擊效益標(biāo)準(zhǔn)的引入大大減少了每次目標(biāo)分配的投標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，對(duì)每個(gè)目標(biāo)的投標(biāo)彈數(shù)平均減少了79%，有效地排除了打擊效益較低的節(jié)點(diǎn)。

圖7 經(jīng)典合同網(wǎng)與改進(jìn)合同網(wǎng)各任務(wù)投標(biāo)彈數(shù)對(duì)比Fig.7 Comparison of the number of bids for each task of the classic contract network and the improved contract network

圖8為本文改進(jìn)算法與經(jīng)典合同網(wǎng)算法的投標(biāo)總次數(shù)對(duì)比圖，仿真次數(shù)設(shè)為30，每次仿真對(duì)10個(gè)威脅度目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)分配。可以看出，在每次完成所有目標(biāo)分配的各節(jié)點(diǎn)投標(biāo)總次數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于經(jīng)典合同網(wǎng)中的投標(biāo)次數(shù)，平均減少了47.89%，大大減小了控制系統(tǒng)間的通信壓力，保證各節(jié)點(diǎn)信息傳輸?shù)目煽啃?，提高了?duì)多目標(biāo)任務(wù)分配的效率，達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖8 經(jīng)典合同網(wǎng)與改進(jìn)合同網(wǎng)總投標(biāo)次數(shù)對(duì)比Fig.8 Comparison of the total number of bids between the classic contract network and the improved contract network

4 結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)合同網(wǎng)算法來(lái)適應(yīng)巡飛彈多彈協(xié)同打擊目標(biāo)的模式，由目標(biāo)威脅等級(jí)的高低決定打擊各目標(biāo)任務(wù)分配優(yōu)先級(jí)，引入標(biāo)準(zhǔn)打擊效益與節(jié)點(diǎn)自我判斷來(lái)排除部分效益低的節(jié)點(diǎn)，仿真驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的巡飛彈任務(wù)分配算法的可行性，發(fā)現(xiàn)每完成10個(gè)目標(biāo)的任務(wù)分配所需要的信息傳遞總次數(shù)平均減少了47.89%，不僅明顯減輕了巡飛彈群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信負(fù)擔(dān)，且能選拔出打擊效益較高的多個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行目標(biāo)打擊任務(wù)，提高了巡飛彈藥的綜合打擊效益。