關于對《彈道導彈攻防對抗的建模與仿真》一書中部分章節(jié)模型的Python復現(xiàn)

Attack-Defense

Attack-Defense是對《彈道導彈攻防對抗的建模與仿真》(Attack-Defense Counterwork Modeling and Simulation of Ballistic Missile)一書中部分章節(jié)模型的Python復現(xiàn)。

本書作者:羅小明,出版社:國防工業(yè)出版社,文章內容屬非涉密范疇,原書可在淘寶、京東、咸魚等多家APP上購買查閱。

《彈道導彈攻防對抗的建模與仿真》主要是為彈道導彈攻防作戰(zhàn)效能評估、體系效能評估、體系優(yōu)化提供基礎數(shù)學模型和計算方法,并給出了建模和仿真的基礎知識和總體思路,力求反映或揭示衛(wèi)星系統(tǒng)信息支援下彈道導彈攻防作戰(zhàn)的一些客觀規(guī)律,定量分析滿足不同目標要求時所需要的各種彈道導彈數(shù)量,以及用于打擊各種目標的彈道導彈的種類和數(shù)量。

若模型的建立存在問題或錯誤,請在Issues、 Blog(https://blog.csdn.net/weixin_40485904) 或WeChat(wwy18795980897) 上聯(lián)系我,我將在第一時間進行整改維護,感謝!

1.戰(zhàn)術彈道導彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估的系統(tǒng)動力學模型

使用戰(zhàn)術彈道導彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估的系統(tǒng)動力學模型的Python復現(xiàn).py腳本,該腳本是對書中第8章《戰(zhàn)術彈道導彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估的系統(tǒng)動力學模型》的復現(xiàn)。

系統(tǒng)的效能依賴于系統(tǒng)的結構,其效能的發(fā)揮以及增長又需要通過系統(tǒng)內、外部信息、物質流的交互來實現(xiàn)。因衛(wèi)星信息支援下戰(zhàn)術彈道導彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估受到許多環(huán)節(jié)和因素的影響,且相互作用復雜,屬于開放式反饋系統(tǒng),要描述這樣的系統(tǒng)需要多個狀態(tài)變量,反映多個變量因果關系的模型必定是高階次的非線性問題;多個決策者、多種功能又使得系統(tǒng)有多個反饋回路。這里主要結合作者觀點,針對影響彈道導彈系統(tǒng)動力學模型建立DYNAMO方程式,根據(jù)用戶輸入,分析各類因素對系統(tǒng)動力學模型的影響情況,并繪制成圖。

此模型的難點在于DYNAMO方程式的建立,變量龐大,冪次較高,且相互間均有影響,如何妥善區(qū)分各變量之間的關系、變量與時間的關系、變量與常量之間的關系是解決模型的關鍵所在。其中,流位變量和流率變量計算難度大,書中方程式僅提供初始值和與其他變量間的關系,非計算機模型難以準確的計算出相應結果。此外,涉及比例關系的K系列值,文中均未提到具體范圍,可能會對模型的結構造成影響。

仿真效果(K值不貼合模型,導致出現(xiàn)負數(shù)):

1藍方現(xiàn)存兵力水平-時間

2藍方現(xiàn)存兵力水平-紅方偵察衛(wèi)星能力

3紅方射前生存彈道導彈數(shù)-時間

4紅方成爆彈量-時間

2.有突防措施條件下多枚戰(zhàn)略彈道導彈突防反導防御系統(tǒng)體系效能模型

使用有突防措施條件下多枚戰(zhàn)略彈道導彈突防反導防御系統(tǒng)體系效能模型的Python復現(xiàn).py腳本,該腳本是對書中第11章《有突防措施條件下多枚戰(zhàn)略彈道導彈突防反導防御系統(tǒng)體系效能模型》的復現(xiàn)。

誘餌是一種戰(zhàn)略彈道導彈最常使用的突防措施。這里主要結合作者觀點,建立體系效能模型,定量研究多彈頭和誘餌的影響下,多枚戰(zhàn)略彈道導彈在反導防御系統(tǒng)采取不同的攔截方式和攔截策略情況下的突防效能,并從防御方的角度,建模分析了反導防御方要達到一定的防御效能所需的攔截彈數(shù)。在建模之前,給出以下假設條件:

(1)各枚戰(zhàn)略彈道導彈彈頭之間相互無影響。
(2)反導防御系統(tǒng)在某一段攔截時,若采取相同的攔截策略且在該段攔截彈未消耗完的條件下,采取相同突防措施的各枚戰(zhàn)略彈道導彈彈頭在該段的突防概率相同。

與第8章相比,公式冪次有所降低,但大量的公式、多變的因素、復雜的流程是腳本編寫時最大的難點,無法使用函數(shù)、類等方法簡化模型,且要考慮多種情況下子模型間的參數(shù)傳遞和數(shù)值干擾,確實是一個不小的挑戰(zhàn)。此外,書中對中段路基攔截系統(tǒng)和中段海基攔截系統(tǒng)區(qū)分不大,為避免給使用者帶來疑問或困擾,模型中提到的中段攔截系統(tǒng)均為路基。

仿真效果:

終端輸入命令

'二攔一'策略時彈頭突防效率與反導防御系統(tǒng)對彈頭發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識別和單枚攔截概率關系圖(中段)

'四攔一'策略時彈頭突防效率與反導防御系統(tǒng)對重誘餌發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識別和單枚攔截概率關系圖(中段)

'射擊——觀察——射擊'策略時彈頭突防效率與反導防御系統(tǒng)對輕誘餌發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識別和單枚攔截概率關系圖(中段)

項目地址:

GitHub:https://github.com/wangwei39120157028/Attack-Defense

Gitee:https://gitee.com/wwy2018/Attack-Defense

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