مدل‌سازی تخصیص چندمرحله‌ای منابع پدافندی به اهداف مهاجم

اسدی قنبری, عبدالرضا; علایی, حسین; محمدنیا, موسی

مدل‌سازی تخصیص چندمرحله‌ای منابع پدافندی به اهداف مهاجم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه مهندسی کامپیوتر، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

² گروه مدیریت، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

³ مسئول مرکز تحقیقات آفاق

چکیده

فرآیند تخصیص سلاح یکی از مسائل مهم در حوزه فرماندهی و کنترل است. در این فرآیند لازم است که تصمیم‌های زمان- بحرانی در شرایطی اتخاذ گردند که در آنها عدم‌قطعیت وجود دارد. در این مقاله تلاش شده است که مدلی واقع‌گرایانه برای مسأله‌‌ تخصیص سلاح پیشنهاد شود. لذا، یک مدل چندمعیاره و چندمرحله‌ای برای تخصیص سلاح ارائه شده است که در آن کمینه‌سازی احتمال بقای مورد انتظار اهداف مهاجم، کمینه‌سازی هزینه‌های تسلیحاتی و کمینه‌سازی خطرپذیری تخصیص سلاح در هر مرحله از رویارویی‌ها به‌عنوان معیارهای تصمیم در نظر گرفته شده‌ است. در این مقاله برای نزدیک‌تر کردن مدل به شرایط دنیای واقعی، محدود بودن تعداد سلاح‌های موجود و همچنین محدودیت‌های فنی، محیطی و ساختاری به‌عنوان مجموعه جدیدی از محدودیت‌ها معرفی می‌گردند. در پایان مدل چندهدفه تخصیص سلاح با استفاده از الگوریتم ژنتیک با مرتب‌سازی غیرمغلوب حل شده و یک جبهه‌ پارتو بهینه از مسأله‌ ترسیم شده است. مقایسه جواب‌های تولیدشده (از نظر کیفیت و سرعت یافتن آنها) با پیشنهادهای ارائه‌شده توسط فرماندهان خبره نظامی نشان‌دهنده‌ کاربردی بودن مدل‌سازی انجام شده و روش حل می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1399.11.2.5.6

عنوان مقاله [English]

A Multi-Stage Modelling Approche for Allocation of Defense Resources to Invading Targets

نویسندگان [English]

A. Asadi Ghanbari ¹
H. Alaei ²
M. Mohammadnia ³

¹ Department of Computer Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

² Faculty of Management, Imam Hossein University, Tehran, Iran.

³ Researcher of Bagher-ol-olum, Tehran, Iran

چکیده [English]

Weapon target allocation (WTA) is a command and control main components.In this process, the critical time-based decisions often is made under uncertainty.In this paper attempt has been made to propose a realistic approach to WTA problem. We consider a multi-stage weapon target allocation with multiple criteria including: Minimizing the expected total value of surviving targets, minimizing the military resource costs and minimizing the allocation risks. In the following study to develop a more realistic weapon target allocation model, we have tried to bring almost all ignored constraints such scarcity of weapons, technological, atmospheric/geographical (e.g. terrain) and structural limitations into account. Finally Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) has been used for solving multi-objective WTA problem and a Pareto optimal front for the model is depicted. Comparison of the calculated solutions (from the point of quality and speed of calculation) with those provided with expert commanders, suggests that the modelling and solving method have been successfully designed and match the application greatly.

کلیدواژه‌ها [English]

Command and Control (C2)
Dynamic Weapon Target Allocation (DWTA)
Multi-objective optimization

مراجع

[1] Parson, C. R. “Approximate Dynamic Programming For Military Resource Allocation”; Ph.D Thesis, Air Force Institute of Technology, Ohio, 2014.##

[2] Zhang, J.; Zhuang, J. “Modeling a Multi-Target Attacker-Defender Game with Multiple Attack Types”; Reliab Eng. Syst. Saef. 2019, 185, 465–475.##

[3] Manne, A. S. “A Target-Assignment Problem”; Oper. Res. 1958, 6, 346–351##

[4] Hocaoğlu, M. F. “Weapon Target Assignment Optimization for Land Based Multi-Air Defense Systems: A Goal Programming Approach”; Comput. Ind. Eng. 2019, 128, 681–689.##

[5] Naseem, A.; Shah, S. T. H.; Khan, S. A.; Malik, A. W. “Decision Support System for Optimum Decision Making Process in Threat Evaluation and Weapon Assignment: Current Status, Challenges and Future Directions”; Annu. Rev. Control 2017, 43, 169–187.##

[6] Davis, M. T.; Robbins, M. J.; Lunday, B. J. “Approximate Dynamic Programming For Missile Defense Interceptor Fire Control”; Eur. J. Oper. Res. 2017, 259, 873–886.##

[7] Hosein, P. A.; Athans, M. “Preferential Defense Strategies. Part II: The Dynamic Case”; Cambridge (US): MIT Laboratory for Information and Decision Systems. Report No.: LIDS-P 2003.Technical Report, 1990.##

[8] Ahner, D. K.; Parson, C. R. “Optimal Multi-Stage Allocation of Weapons to Targets Using Adaptive Dynamic Programming”; Optim. Lett. 2015, 9, 1689–1701.##

[9] Kalyanam, K.; Rathinam. S.; Casbeer, D.; Pachter, M. “Optimal Threshold Policy for Sequential Weapon Target Assignment”; IFAC-PapersOnLine 2016, 49, 7–10.##

[10] Kline, A. G.; Ahner, D. K.; Hill, R. “The Weapon-Target Assignment Problem”; Comput. Oper. Res. 2019, 105, 226–236.##

[11] Johansson, F. “Evaluating the Performance of TEWA Systems”; Ph.D Thesis, University of Skövde, Skövde, 2010.##

[12] Kline, A. G.; Ahner, D. K.; Lunday, B. J. “Real-Time Heuristic Algorithms for the Static Weapon Target Assignment Problem”; J. Heuristics 2018, 1, 1–21.##

[13] Coello, C. A. C.; Lamont, G. B.; Veldhuizen, D. A. V. “Evolutionary Algorithms for Solving Multi-Objective Problems Second Edition”; Springer, New York, 2007.##

[14] Mohammadi, R.; Parsaei, M. R.; Javidan, R.; Akbari, R. “An Effective Countermeasure Method against Freeloading Attack in Software Defined Networks”; Adv. Defence Sci. Technol. 2018, 9, 211-219. (In Persian)##