面向作战需求的卫星应用装备组合优化研究

0 引言

卫星应用装备是利用卫星发挥或增强作战效能的武器装备的统称[1]。卫星应用装备是实施太空信息支援联合作战的纽带，使得太空信息融入联合作战体系的前提[2]。而卫星应用装备组合主要目的是降低卫星应用装备之间的耦合，提高卫星应用装备之间太空信息资源的共享程度和使用效益，卫星应用装备组合优化是消除卫星应用装备重复配置、最大限度提升太空信息资源利用率的基础[3]。

1 卫星应用装备组合优化需求分析

信息共享是多个信息用户通过网络或其他媒介共同利用同一个信息资源的活动[4]。通常情况下，卫星应用装备组合仅仅是从装备自身考虑，而与作战任务无关，因此对卫星应用装备组合进行优化，是面向作战设计卫星应用装备组合的前提[5-6]，是实现信息共享的基础。太空信息资源满足率和利用率是判断太空信息资源是否满足作战需求和描述太空信息资源使用效率的基本参数[7]。假设组合后的卫星应用装备SDk∈SD*，其提供的太空信息资源数量为ck，而作战对该太空信息资源的需求量为bk，则卫星应用装备SDk的太空信息资源满足率ηk为

(1)

式中：当ck>bk时，表示太空信息资源完全可以满足作战任务需求且有盈余；当ck<bk时，表示太空信息资源不能满足作战任务需求；当ck=bk时，表示太空信息资源恰好满足作战需求，既不冗余也不短缺。

同样可以得到卫星应用装备SDk的太空信息资源利用率τk为

(2)

式中:当ck>bk时，表示卫星应用装备SDk提供的太空信息资源对于作战需求尚有冗余，可以满足作战需求；当ck<bk时，表示作战对太空信息资源需求量大于卫星应用装备提供的太空信息资源数量，难以满足作战需求；当ck=bk时，表示作战对太空信息资源需求量等于卫星应用装备提供的太空信息资源数量，恰好满足作战需求。

2 面向作战需求的卫星应用装备组合优化算法

2.1 面向作战需求的卫星应用装备组合优化过程

同理，得到r个卫星应用装备与SDj组合后的太空信息资源综合利用率即

2.1.1 初始卫星应用装备组合优化

假设卫星应用装备SDi∈SD与任意SDj∈SD′(j=m+1,m+2,…,m+n)进行组合，其中，卫星应用装备SDi的太空信息资源冗余(ci>bi)，SDj的太空信息资源短缺(ci<bi)，则二者组合后，卫星应用装备SDi对于SDj可以共享的太空信息资源数量为Δcij，即

2.1.3 迭代

刘培峰:学科建设的关键是出现有影响的研究成果和培养一批人才。要实现这一目标,传统工艺的学科建设有什么具体途径?

Δcij=(ci-bi)×αij

(3)

式中，αij为卫星应用装备SDi和SDj的相似度，即二者之间可以共享太空信息资源的综合可用度。

以侦察监视卫星应用装备S11,S12,S13和S14组合为例进行对比和分析。卫星应用装备组合优化的基本思想是在满足作战对太空信息资源需求的前提下，选择太空信息资源综合利用率最大的卫星应用装备组合方案。按照3.1节卫星应用装备组合结果，对其优化过程进行分析。本次作战行动中卫星应用装备提供的太空信息资源数量和作战实际需求的太空信息资源数量如表2所示。

(4)

对于卫星应用装备SDj而言，SDi对其共享的太空信息资源不可能全部使用(其可用度为αij)。因此，卫星应用装备组合后的太空信息资源综合利用率不可能为1。考虑到太空信息资源共享以后可能还会有冗余，则卫星应用装备SDi和SDj组合以后太空信息资源的综合利用率为τij，即

(1) F1断层：位于区内近东西向山梁的东侧、西侧山沟的西部边缘，走向北北东10°～20°，倾向南东，倾角50°～70°。正断层，断层带两侧地层明显错动，岩层破碎，地形上多呈陡坎或冲沟，富水性好。

(5)

卫星应用装备SDi和任意SDj∈SD′(j=m+1,m+2,…,m+n)有n种组合方案，如果所有组合方案的太空信息资源满足率ηij<1，表明卫星应用装备组合后尚不能满足作战对太空信息资源的需求，则选择太空信息资源满足率最大的组合方案即对应的卫星应用装备组合为SDj*；如果存在r个太空信息资源满足率则选择太空信息资源综合利用率最大的卫星应用装备组合方案即表明在满足太空信息资源需求的前提下，选择冗余数量最小的卫星应用装备组合方案为SDi*。

1) 卫星应用装备组合后的太空信息资源满足率ηj*<1。

需要注意的是，在一次迭代过程中，下一个卫星应用装备SDi+1∈SD不再与当前已经被合并的卫星应用装备SDj进行组合，仅考虑集合SD′中未参加本次组合的其他卫星应用装备。

构建全程网格化监管、食品药品可追溯、技术支撑、社会共治“四个体系”。昆明市局率先在全省构建了市县食品药品稽查体系，以政府购买服务方式，配备工作人员4600多名，形成市县乡三级监管机构、市县乡村四级监管网络。建立了生产管理、入市备案、进销记录等制度，加强初始管控，构建系统的溯源链条。此外，还建立了以市级检验机构为核心、县级检验机构为支撑、乡和市场快检室为基础的检测体系。开展立体式宣传，连续13年组织家庭小药箱清理暨用药安全宣传月活动。

2.1.2 卫星应用装备组合优化结果分析

如果卫星应用装备SDi∈SD和SDj∈SD′是最优的组合方案，并且太空信息资源满足率ηi*j=1，表明该卫星应用装备组合后太空信息资源可以满足作战需求且尚有盈余，则将SDi和SDj组合后归并到集合SD中，对应的太空信息资源满足率ηi*=ηi*j=1，更新卫星应用装备集合SD和SD′，即SD←SD∪SDi*/{SDi}，SD′←SD′{SDj}。

如果卫星应用装备SDi∈SD和SDj∈SD′是最优的组合方案，并且太空信息资源满足率ηij*<1，表明该卫星应用装备组合后太空信息资源不能满足作战需求，则将SDi和SDj组合后归并到集合SD′中，对应的太空信息资源满足率更新卫星应用装备集合SD和SD′，即SD←SD/{SDi}，SD′←SD′∪SDj*{SDj}。

商家回应：看到您的评价深深刺痛了客服宝宝的心，真的很抱歉给您带来不好的体验了。值班经理因为您的问题已经在小黑屋面壁自责了，暗自将西贝集团承诺的“诚信经营、为顾客创造喜悦的就餐体验、致力于成为顾客最爱用餐地”的企业承诺默背了至少一千遍，看在值班经理这么用心的份上，希望您能消消气，西贝欢迎您随时就餐，并且接受您和家人朋友的监督。

如果卫星应用装备SDi∈SD和SDj∈SD′是最优的组合方案，并且太空信息资源满足率ηij*=1，表明该卫星应用装备组合后太空信息资源正好满足作战需求，但是没有能力提供“额外”的太空信息资源，则该组合退出优化过程，更新卫星应用装备集合SD和SD′，即SD←SD/{SDi}，SD′←SD′{SDj}。

按时间区分，2008年之前是各家各户的小烤房、节能立式炉等。2008年之后，保山市隆阳区丙麻乡不再建设小烤房，转入卧式密集气流下降式烤房建设。截至2018年，共建设102群816座。2015年又陆续出现了果蔬烘干机，建成在用的有160座。

在模块化、定制化设备和服务中，存在大量可重复使用和重新组合使用的单元.通过采用标准化、系列化、通用化的方法,充分挖掘和利用这些单元,将定制设备的生产问题，通过设备重组和过程重组,全部或部分转化为批量生产的问题,从而以较低的成本、较高的质量和较快的速度生产出个性化设备.

如果集合SD和SD′中卫星应用装备全部被遍历，表明一次迭代过程结束；如果一次迭代完成以后，卫星应用装备集合SD和SD′中的元素为空，表明所有卫星应用装备组合经过优化后，太空信息资源均可以满足作战需求或者不能满足作战需求，则得到当前最优的卫星应用装备组合方案。如果集合SD和SD′中的元素不为空，表明卫星应用装备组合通过优化后，还存在太空信息资源冗余或短缺的卫星应用装备，需要进一步优化迭代。

“你信命吗？”不等徐艺回答，左达接着说，“不管你信不信，我信。看来，我不能和要债的拼命，不是他们的错，这就是我的命，我是命中注定要输的，和任何人没关系。刚才这最后一把，让我知道我活着是没指望了，只有死亡能彻底让我戒赌，让我解脱。”

假设SDj∈SD′与r个SDi∈SD(i=1,2,…,r)进行组合后的卫星应用装备集合为SDj*，其太空信息资源满足率ηj*<1，表明卫星应用装备组合SDj*还处于“饥饿”状态，只有继续与太空信息资源冗余的卫星应用装备进行组合才有可能满足其资源需求，则第r个卫星应用装备SDr∈SD与SDj*组合后可以共享的太空信息资源数量为即

(6)

式中,αij为卫星应用装备SDi与SDj的太空信息资源综合可用度。

同理，得到多个卫星应用装备组合的太空信息资源满足率即

(7)

卫星应用装备组合优化过程如下所述。

(2)医疗保健、交通通信与产业结构的和谐度都较低，分别为0.663627和0.695512，比总和谐度分别低0.101184和0.069298。这是因为近年来人们保健意识大大增强，对医疗保健服务的需求也大幅度增加，医疗服务消费支出逐年上升，而医疗卫生服务的供给却是远远跟不上人们消费需求大幅度提高的步伐，尤其是农村的医疗设施和服务更是落后，需求的旺盛和供给的匮乏导致了医疗保健消费与产业结构之间的和谐度较低。同样，随着人们收入的提高，对交通通信的消费支出增长也比较快，但交通通信基础设施的建设却远远滞后于人们的消费需求的增长，因此交通通信与产业结构的和谐度也不高。

(8)

2) 卫星应用装备组合后的太空信息资源满足率ηi*=1。

假设SDj∈SD′与r个SDi∈SD(i=1,2,…,r)进行组合后的卫星应用装备集合为SDi*，能够满足其太空信息资源需求且有盈余即ηi*=1，并与当前太空信息资源短缺的卫星应用装备SDk∈SD′再次进行组合，已知r个卫星应用装备可以提供给SDk的太空信息资源数量为则SDj*可以向SDk提供的最多共享太空信息资源数量为Δci*k，即

(9)

式中：表明在SDi*当前合并的r个卫星应用装备中，选择对于SDk太空信息资源可用度最大且尚有冗余的卫星应用装备，实现太空信息资源共享的最大化。

要通过综合分析、比较研判国内外互联网平台发布的海量信息，发现其中隐藏的有用信息，拓宽选题空间，挖掘选题方向，预判发展趋势，实现精准选题策划。要强化与主流传统媒介的深度融合，将网络信息作品进行移动化、视频化、场景化、社交化、互动化等形式再造和呈现，利用门户网站、微博、微信、App等多种网络平台进行内容信息宣传和营销推介，让信息传播更接地气，更为有效。

卫星应用装备集合SDi*与SDk组合后太空信息资源的综合满意度为ηi*k，即

(10)

考虑到卫星应用装备组合后太空信息资源可能冗余，则卫星应用装备集合SDi*与SDk组合后太空信息资源综合利用率为τi*k，即

(11)

当然卫星应用装备SDk也可以看作是卫星应用装备集合，同样也可以得到卫星应用装备组合后的太空信息资源满足率和综合利用率，因此，卫星应用装备组合优化的实质就是实现卫星应用装备组合之间太空信息资源共享的最大化。当卫星应用装备集合SD和SD′中元素为空，表示没有可以提供冗余太空信息资源的卫星应用装备，或表示卫星应用装备组合后的太空信息资源可以满足作战需求，输出最优的卫星应用装备组合方案。

2.2 卫星应用装备组合作战效能评估

卫星应用装备组合优化的目的就是提高卫星应用装备之间太空信息资源共享的程度和范围，避免卫星应用装备配置不均衡的情况，提升卫星应用装备作战效能[8]。通过卫星应用装备组合优化，可以减少卫星应用装备的整体规模，以太空信息保障人员数量为基准,对卫星应用装备组合作战效能进行评估[9]。

根据红方航空兵部队的作战需求，其太空信息支援力量的卫星应用装备作战编成如表1所示，由于涉及的卫星应用装备类型较多，本文仅列出部分类型。如果将支援航空兵部队实施作战的太空信息支援力量看作一个整体，则主要考虑同类型卫星应用装备之间的编配、数量等，太空信息支援力量的卫星应用装备类型众多、协同关系复杂，不可避免带来卫星应用装备功能上的相似性和交叉性，在一定程度上增加了太空信息支援的难度。

(12)

武器装备作战单元i在卫星应用装备SDj和SDh领域内需要支援的装备编号分别为oijk和oihr(k=1,2,…,K; r=1,2,…,R)，且装备oijk和oihr在SDj和SDh领域内需要支援的时间分别为tijk和tihr；在任务执行过程中太空信息支援单元的有效工作时间为te，则SDj和SDh完成本领域内信息支援任务所需要编配的实际太空信息支援保障小组分别为mj和mh，即

(13)

由于SDj是太空信息资源冗余的卫星应用装备，即是太空信息资源短缺的卫星应用装备，即因此，太空信息资源冗余的SDj可以“支援”SDh的保障小组的数量为尽管同一类型的卫星应用装备之间具有较好的通用性，但是组合人员的技能一般不会比本专业人员更熟练，对于武器装备oijk而言，SDj比SDh人员的效率更高，采用卫星应用装备相似度来描述SDj和SDh之间的差异，那么SDh实际可以得到SDj支援的保障小组的数量为Δmh，即

(14)

表明SDh得到SDj的Δmh个小组的支援之后，还不能满足太空信息资源需求，但从一定程度上减少了卫星应用装备组合保障人员的整体规模，其数量为ΔA=Δmh×Ah。

表明SDh得到SDj的Δmh个小组的支援之后，能够满足太空信息资源需求且有盈余，减少卫星应用装备组合保障人员的整体规模，其数量为

表明SDh得到SDj的Δmh个小组的支援之后，刚好满足太空信息资源需求，但是这种情况属于小概率事件。

3 实例分析

3.1 作战背景描述

以空中攻击为作战背景，即飞机从空中对空中目标或对地面目标、水面、水下目标进行射击与轰炸[10]。本文以航空兵部队对水面舰艇进行远程攻击为例。

基本想定：蓝方出动水面舰艇编队欲攻击红方重要军事目标，红方侦察卫星发现蓝方舰艇编队的活动迹象，并对目标周围海域进行搜索，意图在蓝方舰艇编队发动攻击前，出动航空兵部队对其进行攻击，消灭威胁。

方案设计：红方依靠海洋环境监测卫星和气象卫星探测蓝方舰艇编队水域的水文气象情况，判断战场环境是否满足实施远程精确打击，运用各类成像、电子、雷达侦察卫星实时监视蓝方水面舰艇编队的航向、航速，红方作战指挥员通过卫星通信下达作战命令给航空兵部队，航空兵部队到达指定位置后，依靠侦察和测绘卫星获取蓝方舰艇编队具体位置，在导航定位卫星的支持下，发射远程空射巡航导弹，对蓝方进入打击圈的水面舰艇编队实施精确打击。

作战想定模拟如图1所示。

图1 作战想定模拟图 Fig.1 Simulated diagram of combat scenario

3.2 卫星应用装备组合优化分析

假设SD*是若干个卫星应用装备组合成的一个集合，并且SDj∈SD*是太空信息资源冗余的卫星应用装备；SDh∈SD*是太空信息资源短缺的卫星应用装备，且SDj和SDh的太空信息资源综合可用度为αjh；卫星应用装备SDj和SDh领域内编配的太空信息支援保障小组数量分别为和且任意太空信息支援保障小组配置的人员数量分别为Aj和Ah，那么卫星应用装备SDj和SDh组合配置的保障人员数量为No，即

（4）软件自动生成带有编号的三维轴侧图与带有管道长度及配件信息的下料尺表的管道预制加工图，同时自动生成下料明细[4]。

表1 卫星应用装备类型表

Table 1 Satellite application equipment types

功能类型卫星应用装备组合侦察监视卫星应用装备类型信息获取类侦察监视卫星应用装备组合S11S12S13S14信息传输类时空基准类综合类︙︙

同样可以得到卫星应用装备SDi和SDj组合后的太空信息资源满足率为ηij，即

表2 卫星应用装备太空信息资源配置和需求表

Table 2 Space information resource allocation and demand

侦察监视卫星应用装备S11S12S13S14提供太空信息资源数量ai25026080200太空信息资源需求数量bi300180110160太空信息资源满足率ηi0．8310．721

假设卫星应用装备组合按照式(1)可以得到各卫星应用装备太空信息资源的满足率ηi，如表2所示。根据卫星应用装备组合优化过程，按照太空信息资源是否满足作战需求,将组合划分为子集合SD和SD′，即SD*=SD∪SD′。其中：SD={S12,S14},是太空信息资源满足作战需求且略有盈余的卫星应用装备集合；SD′={S11,S13}，是太空信息资源不能满足作战需求的卫星应用装备集合。然后选择SD中卫星应用装备与SD′中任意卫星应用装备进行组合，并按照式(4)和式(5)分析卫星应用装备组合太空信息资源的满足率ηij和综合利用率τij，以卫星应用装备组合{S12,S11}为例进行分析，即ηij=1.025>1,τij=0.95。

同理，可以得到卫星应用装备组合初始优化方案下太空信息资源的满足率和综合利用率，如表3所示。根据卫星应用装备组合优化策略，从可行的卫星应用装备组合方案中选择满足太空信息资源需求且综合利用率最大的卫星应用装备组合方案。

二是关于船闸业主的协调。长江三峡通航管理局、苏北航务管理处所管辖的船闸业主都很单一，而珠江水系多线多梯级船闸分属交通、水利、水电等不同业主，情况非常复杂，要实现统一管理、联合调度，协调难度非常大。广西采用“三统一分”的船闸委托代管模式，破解了多线多梯级船闸不同业主难以协调管理的问题，为国内同类型的多线多梯级船闸统一管理和联合调度提供了值得学习的创新思路。

表3 卫星应用装备组合初始优化方案

Table 3 Initial optimization scheme of satellite application equipment combination

序号组合方案满足率利用率1{S12，S11}10．952{S12，S13}10．853{S14，S11}0．960．994{S14，S13}10．97

从分析结果来看，对于卫星应用装备S12，应当在满足太空信息资源需求的前提下选择利用率较大的卫星应用装备组合方案，因此{S12,S11}是最优的组合方案；对于卫星应用装备S14，首先选择满足太空信息资源需求的组合方案，虽然方案{S14,S11}综合利用率比较高，但是不能满足作战对太空信息资源的需求，因此{S14,S13}为最优组合方案。

卫星应用装备组合优化结果如表4所示。

她越走越近。我发现她的穿着非常素雅，携着一只有拉丁文字的手包。她走路的姿势有一点像时装店里的名模，但绝对没有摇摆得那么夸张，那是一种让人一见便仰慕不已的姿势，是一种极有品味的步态。她脸上仿佛蒙了一层面纱，看不清楚，但让人想象她相貌不美简直是不可能的。

由此可见，卫星应用装备组合经优化以后，方案{S12,S11}和{S14,S13}均能满足作战对太空信息资源的需求且略有盈余，因此，不需要进一步迭代。

表4 卫星应用装备组合优化结果

Table 4 Optimization results of satellite application equipment combination

序号组合方案满足率利用率1{S12，S11}10．952{S14，S13}10．97

3.3 卫星应用装备组合作战效能评估分析

以卫星应用装备组合{S12,S11}和{S14,S13}为例，对卫星应用装备组合的作战效能进行分析。已知S12和S14的太空信息资源冗余，而S11和S13的太空信息资源短缺，在本次作战行动中，卫星应用装备编配规模见表5。

表5 卫星应用装备编配规模

Table 5 The scale of satellite application equipment

侦察监视卫星应用装备S11S12S13S14任务量T120967060保障小组数量mo1012811单个小组人员数量A3423整体规模No30482422

假设同一个卫星应用装备任意保障小组的配置相同，且在作战行动中的有效工作时间te=3，按照式(13)可以得到满足作战所需太空信息资源实际需要编配保障小组的数量，即m11=14，m12=8，m13=12，m14=7。按照卫星应用装备组合优化方案，S12和S14是太空信息资源尚有冗余的卫星应用装备，S11和S13是太空信息资源短缺的卫星应用装备，因此，将S12和S14的多余力量分别支援给S11和S13。按照式(14)，S11和S13得到S12和S14支援的保障小组的数量分别为Δm1和Δm2，即Δm1≈4，Δm2≈5。

卫星应用装备组合{S12,S11}未优化之前，S11为了完成太空信息支援任务，至少需要加强4个保障小组才能满足太空信息资源需求，则{S12,S11}的保障小组人员总数为90，经过卫星应用装备组合优化，将S12冗余力量支援给S11，从而使卫星应用装备组合{S12,S11}保障小组人员整体规模减少为78。同样，卫星应用装备组合{S14,S13}进行优化后，使得保障小组人员数量整体规模从54减少至46。

4 结束语

组合优化算法在卫星应用装备组合领域尚未得到广泛应用。针对目前卫星应用装备组合没有按照作战需求的现状，从作战对太空信息的需求出发，对卫星应用装备组合进行优化处理，得到最优的卫星应用装备

组合方案。通过实例分析，验证运用最优的卫星应用装备组合方案能最大限度地提升己方作战效能。

为降低高岩温对发电引水隧洞支护结构和围岩稳定性的影响，加快围岩散热过程，设计采用了15 cm聚酯纤维混凝土薄衬砌结构，针对衬砌材料强度技术问题，开展了常温(30℃)养护、高温(80℃)养护及温差环境养护(下部温度25℃、60℃、80℃和90℃，下部温度为25℃)条件下的混凝土强度特性试验，表明聚酯纤维混凝土作为支护结构的材料能够满足设计要求。

参 考 文 献

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