基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法及系统

技术领域

本发明涉及，具体地，涉及一种基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法及系统，更为具体地，涉及一种基于线性定常离散系统的装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能综合优化方法。

背景技术

随着信息技术和装备技术的发展，装备体系中装备之间的关系变得更加紧密且复杂，需要在更高层面上协调和优化装备体系，提升体系能力、充分发挥体系效能，对装备体系建设和装备发展论证具有重要的指导意义。文献(程贲,等.武器装备体系优化方法研究进展[J].系统工程与电子技术,2012)对装备体系优化方法进行了总结，这些方法面向的问题主要是装备体系的体系结构、装备配置的优化，且部分方法需要开展大量仿真实验，工作量较大、耗时较多。装备体系的能力是由装备体系和装备系统两个维度的因素共同决定的，装备体系层面主要是多装备的组织方式，包括装备配置、协作关系、协作流程等(反映了装备体系的体系结构)，装备系统层面主要是各装备的性能，现有方法侧重于装备体系、装备系统等单一维度优化，对装备体系和装备系统的联合优化提出了相关思想，但形成的具体方法较少。

专利文献CN114841502A(申请号：CN202210261830.4)公开了一种联合作战装备体系效能评估方法，包括以下步骤：步骤一，将装备体系效能与各类装备效能之间的关系，划分为互补关系、协同关系、联合关系或者最佳协同关系这四种装备体系效能聚合等效关系；步骤二，从作战装备、信息支援装备和综合保障装备三个方面，构建联合作战装备体系的基本结构；步骤三，基于前述四种装备体系效能聚合等效关系，分别建立关于作战装备、信息支援装备和综合保障装备的效能评估模型，在此基础上建立联合作战装备体系效能评估模型。但该发明没有基于线性定常离散系统，建立装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能一体化模型。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法及系统。

根据本发明提供的一种基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法，包括：

步骤S1：建立以线性定常离散系统状态空间方程表示的装备体系结构和装备性能一体化模型；

步骤S2：对装备体系的应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力进行分析评估；

步骤S3：建立包含优化变量、优化目标、约束条件在内的装备体系综合优化模型；

步骤S4：基于装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量，实现对装备体系的综合优化。

优选地，在所述步骤S1中：

建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系结构和装备性能一体化模型，装备体系结构考虑体系的装备配置、协作关系、协作流程；其中，G的状态向量为x，最后一个状态为体系运行的终止状态，其余状态与拟构成体系的全部装备一一对应，x的初值根据分析需求设置；G的系统矩阵A表示装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能，根据分析与优化的具体需求赋予A中各元素相应的值；G的输入变量u代表驱动装备体系运行的外部信号，u根据分析需求设置；G的输出变量y取状态向量x中的体系运行终止状态；

线性定常离散系统状态空间方程G形式如下，

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)

y(k)＝Cx(k) (1)

k＝0,1,2,…

式中，k为离散的时间变量，x为n维状态向量，u为输入变量，y为输出变量，A为n×n维系统矩阵，B为n×1维输入矩阵，C为1×n维输出矩阵，x的前n-1个状态对应拟构成体系的全部装备，第n个状态为终止状态；当A的第i行第j列元素a

优选地，在所述步骤S2中：

应变能力是指装备体系具备多种途径完成任务的能力，抗毁能力是指装备体系能力完成任务的前提下承受装备损失或失效的能力，响应能力是指装备体系完成任务的效率，完成任务能力是指装备体系成功完成任务的概率；通过设置x初值与u，并根据装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能赋予状态空间方程G系统矩阵A相应的值，建立计算上述各项能力的评价指标模型，基于状态空间方程G的状态运动方程，计算各项能力的评价指标值；

状态空间方程G的状态运动表达式x(k)及相应的输出y(k)分别为

为建立应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标的模型，取初始状态向量x(0)为零向量，取输入变量u(k)为单位脉冲信号，即

将式(3)带入式(2)有

y(k)＝CA

步骤S2.1：建立应变能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A，第i行第j列元素a

步骤S2.2：建立响应能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，T为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为σ

其中，y

计算使y

式中，t

响应能力由装备体系完成运行流程到达终止状态的耗时指数函数的均值评价，I

步骤S2.3：建立任务完成能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，P为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为p

其中，y

计算使y

式中，p

任务完成能力由装备体系通过所有可能途径完成运行流程的成功率均值评价，I

步骤S2.4：建立抗毁能力评价指标模型：

在应变能力评价指标模型的基础上，建立抗毁能力评价指标模型，将矩阵A的前n-1列分别置零，代表体系中的某一个装备或与该装备相关的通信链路受攻击而损毁或失效，计算对应的多变能力评价指标I

优选地，在所述步骤S3中：

优化变量为G的系统矩阵A，代表装备体系的装备配置、协作关系、协作流程及装备性能；优化目标选取应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标；约束条件包括装备成本约束、装备间的协作关系及协作流程约束；

装备体系优化模型可表示为

式中，g

其中，I

式中，C

优选地，在所述步骤S4中：

装备体系结构及装备性能综合优化：基于建立的装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量A

采用算法搜索装备体系优化模型式(14)的最优解A

其中，A

根据矩阵A

t

其中，a

如A

p

实现装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的最优匹配。

根据本发明提供的一种基于线性定常离散系统的装备体系综合优化系统，包括：

模块M1：建立以线性定常离散系统状态空间方程表示的装备体系结构和装备性能一体化模型；

模块M2：对装备体系的应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力进行分析评估；

模块M3：建立包含优化变量、优化目标、约束条件在内的装备体系综合优化模型；

模块M4：基于装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量，实现对装备体系的综合优化。

优选地，在所述模块M1中：

建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系结构和装备性能一体化模型，装备体系结构考虑体系的装备配置、协作关系、协作流程；其中，G的状态向量为x，最后一个状态为体系运行的终止状态，其余状态与拟构成体系的全部装备一一对应，x的初值根据分析需求设置；G的系统矩阵A表示装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能，根据分析与优化的具体需求赋予A中各元素相应的值；G的输入变量u代表驱动装备体系运行的外部信号，u根据分析需求设置；G的输出变量y取状态向量x中的体系运行终止状态；

线性定常离散系统状态空间方程G形式如下，

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)

y(k)＝Cx(k) (1)

k＝0,1,2,…

式中，k为离散的时间变量，x为n维状态向量，u为输入变量，y为输出变量，A为n×n维系统矩阵，B为n×1维输入矩阵，C为1×n维输出矩阵，x的前n-1个状态对应拟构成体系的全部装备，第n个状态为终止状态；当A的第i行第j列元素a

优选地，在所述模块M2中：

应变能力是指装备体系具备多种途径完成任务的能力，抗毁能力是指装备体系能力完成任务的前提下承受装备损失或失效的能力，响应能力是指装备体系完成任务的效率，完成任务能力是指装备体系成功完成任务的概率；通过设置x初值与u，并根据装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能赋予状态空间方程G系统矩阵A相应的值，建立计算上述各项能力的评价指标模型，基于状态空间方程G的状态运动方程，计算各项能力的评价指标值；

状态空间方程G的状态运动表达式x(k)及相应的输出y(k)分别为

为建立应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标的模型，取初始状态向量x(0)为零向量，取输入变量u(k)为单位脉冲信号，即

将式(3)带入式(2)有

y(k)＝CA

模块M2.1：建立应变能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A，第i行第j列元素a

模块M2.2：建立响应能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，T为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为σ

其中，y

计算使y

式中，t

响应能力由装备体系完成运行流程到达终止状态的耗时指数函数的均值评价，I

模块M2.3：建立任务完成能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，P为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为p

其中，y

计算使y

式中，p

任务完成能力由装备体系通过所有可能途径完成运行流程的成功率均值评价，I

模块M2.4：建立抗毁能力评价指标模型：

在应变能力评价指标模型的基础上，建立抗毁能力评价指标模型，将矩阵A的前n-1列分别置零，代表体系中的某一个装备或与该装备相关的通信链路受攻击而损毁或失效，计算对应的多变能力评价指标I

优选地，在所述模块M3中：

优化变量为G的系统矩阵A，代表装备体系的装备配置、协作关系、协作流程及装备性能；优化目标选取应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标；约束条件包括装备成本约束、装备间的协作关系及协作流程约束；

装备体系优化模型可表示为

式中，g

其中，I

式中，C

优选地，在所述模块M4中：

装备体系结构及装备性能综合优化：基于建立的装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量A

采用算法搜索装备体系优化模型式(14)的最优解A

其中，A

根据矩阵A

t

其中，a

如A

p

实现装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的最优匹配。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明基于线性定常离散系统，建立装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能一体化模型，实现从装备体系、装备系统两个维度的统一建模描述，简化了模型复杂程度，有利于开展体系分析与优化工作；

2、本发明与基于复杂网络的分析方法相比，进一步考虑了装备自身的功能特点(与其他装备协作关系和协作流程上存在约束)，以及体系运行的动态特性，利用线性定常离散系统的状态运动表达式，建立多种评价装备体系能力的评价指标模型，支持分析体系结构和装备性能对体系能力的影响；

3、本发明考虑装备协作关系及协作流程约束、装备成本约束，同时考虑了装备性能的可选值，实现装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能联合优化，提高装备体系论证设计效率；

4、本发明与基于体系仿真的体系优化方法相比，对仿真建模要求不高，无需开展大规模仿真实验，提高装备体系优化设计效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提出的基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法的实施步骤。

图2为本发明提出的基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法的实施例中的优化前的装备体系的装备配置、协作关系、协作流程。

图3为本发明提出的基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法的实施例中的优化后的装备体系的装备配置、协作关系、协作流程。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明公开了基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法，该方法主要解决装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的综合优化问题。本发明提出的方法按下述步骤实现：一、装备体系结构及装备性能一体化建模，二、装备体系能力分析评估，三、装备体系综合优化模型建模，四、装备体系结构及装备性能综合优化。本发明提出的方法，基于线性定常离散系统模型，建立装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能一体化模型，根据线性定常离散系统的状态运动特性，评价装备体系的应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力，以装备成本、协作关系及流程等为约束，实现装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的最优匹配，实现装备体系结构与装备性能联合优化，提升装备体系论证设计效率。

根据本发明提供的一种基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法，如图1-图3所示，包括：

步骤S1：建立以线性定常离散系统状态空间方程表示的装备体系结构和装备性能一体化模型；

具体地，在所述步骤S1中：

建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系结构和装备性能一体化模型，装备体系结构考虑体系的装备配置、协作关系、协作流程；其中，G的状态向量为x，最后一个状态为体系运行的终止状态，其余状态与拟构成体系的全部装备一一对应，x的初值根据分析需求设置；G的系统矩阵A表示装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能，根据分析与优化的具体需求赋予A中各元素相应的值；G的输入变量u代表驱动装备体系运行的外部信号，u根据分析需求设置；G的输出变量y取状态向量x中的体系运行终止状态；

线性定常离散系统状态空间方程G形式如下，

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)

y(k)＝Cx(k) (1)

k＝0,1,2,…

式中，k为离散的时间变量，x为n维状态向量，u为输入变量，y为输出变量，A为n×n维系统矩阵，B为n×1维输入矩阵，C为1×n维输出矩阵，x的前n-1个状态对应拟构成体系的全部装备，第n个状态为终止状态；当A的第i行第j列元素a

步骤S2：对装备体系的应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力进行分析评估；

具体地，在所述步骤S2中：

应变能力是指装备体系具备多种途径完成任务的能力，抗毁能力是指装备体系能力完成任务的前提下承受装备损失或失效的能力，响应能力是指装备体系完成任务的效率，完成任务能力是指装备体系成功完成任务的概率；通过设置x初值与u，并根据装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能赋予状态空间方程G系统矩阵A相应的值，建立计算上述各项能力的评价指标模型，基于状态空间方程G的状态运动方程，计算各项能力的评价指标值；

状态空间方程G的状态运动表达式x(k)及相应的输出y(k)分别为

为建立应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标的模型，取初始状态向量x(0)为零向量，取输入变量u(k)为单位脉冲信号，即

将式(3)带入式(2)有

y(k)＝CA

步骤S2.1：建立应变能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A，第i行第j列元素a

步骤S2.2：建立响应能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，T为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为σ

其中，y

计算使y

式中，t

响应能力由装备体系完成运行流程到达终止状态的耗时指数函数的均值评价，I

步骤S2.3：建立任务完成能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，P为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为p

其中，y

计算使y

式中，p

任务完成能力由装备体系通过所有可能途径完成运行流程的成功率均值评价，I

步骤S2.4：建立抗毁能力评价指标模型：

在应变能力评价指标模型的基础上，建立抗毁能力评价指标模型，将矩阵A的前n-1列分别置零，代表体系中的某一个装备或与该装备相关的通信链路受攻击而损毁或失效，计算对应的多变能力评价指标I

步骤S3：建立包含优化变量、优化目标、约束条件在内的装备体系综合优化模型；

具体地，在所述步骤S3中：

优化变量为G的系统矩阵A，代表装备体系的装备配置、协作关系、协作流程及装备性能；优化目标选取应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标；约束条件包括装备成本约束、装备间的协作关系及协作流程约束；

装备体系优化模型可表示为

式中，g

其中，I

式中，C

步骤S4：基于装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量，实现对装备体系的综合优化。

具体地，在所述步骤S4中：

装备体系结构及装备性能综合优化：基于建立的装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量A

采用算法搜索装备体系优化模型式(14)的最优解A

其中，A

根据矩阵A

t

其中，a

如A

p

实现装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的最优匹配。

根据本发明提供的一种基于线性定常离散系统的装备体系综合优化系统，包括：

模块M1：建立以线性定常离散系统状态空间方程表示的装备体系结构和装备性能一体化模型；

具体地，在所述模块M1中：

建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系结构和装备性能一体化模型，装备体系结构考虑体系的装备配置、协作关系、协作流程；其中，G的状态向量为x，最后一个状态为体系运行的终止状态，其余状态与拟构成体系的全部装备一一对应，x的初值根据分析需求设置；G的系统矩阵A表示装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能，根据分析与优化的具体需求赋予A中各元素相应的值；G的输入变量u代表驱动装备体系运行的外部信号，u根据分析需求设置；G的输出变量y取状态向量x中的体系运行终止状态；

线性定常离散系统状态空间方程G形式如下，

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)

y(k)＝Cx(k) (1)

k＝0,1,2,…

式中，k为离散的时间变量，x为n维状态向量，u为输入变量，y为输出变量，A为n×n维系统矩阵，B为n×1维输入矩阵，C为1×n维输出矩阵，x的前n-1个状态对应拟构成体系的全部装备，第n个状态为终止状态；当A的第i行第j列元素a

模块M2：对装备体系的应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力进行分析评估；

具体地，在所述模块M2中：

应变能力是指装备体系具备多种途径完成任务的能力，抗毁能力是指装备体系能力完成任务的前提下承受装备损失或失效的能力，响应能力是指装备体系完成任务的效率，完成任务能力是指装备体系成功完成任务的概率；通过设置x初值与u，并根据装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能赋予状态空间方程G系统矩阵A相应的值，建立计算上述各项能力的评价指标模型，基于状态空间方程G的状态运动方程，计算各项能力的评价指标值；

状态空间方程G的状态运动表达式x(k)及相应的输出y(k)分别为

为建立应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标的模型，取初始状态向量x(0)为零向量，取输入变量u(k)为单位脉冲信号，即

将式(3)带入式(2)有

y(k)＝CA

模块M2.1：建立应变能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A，第i行第j列元素a

模块M2.2：建立响应能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，T为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为σ

其中，y

计算使y

式中，t

响应能力由装备体系完成运行流程到达终止状态的耗时指数函数的均值评价，I

模块M2.3：建立任务完成能力评价指标模型：

设n×n维矩阵A

A

式中，P为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为p

其中，y

计算使y

式中，p

任务完成能力由装备体系通过所有可能途径完成运行流程的成功率均值评价，I

模块M2.4：建立抗毁能力评价指标模型：

在应变能力评价指标模型的基础上，建立抗毁能力评价指标模型，将矩阵A的前n-1列分别置零，代表体系中的某一个装备或与该装备相关的通信链路受攻击而损毁或失效，计算对应的多变能力评价指标I

模块M3：建立包含优化变量、优化目标、约束条件在内的装备体系综合优化模型；

具体地，在所述模块M3中：

优化变量为G的系统矩阵A，代表装备体系的装备配置、协作关系、协作流程及装备性能；优化目标选取应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标；约束条件包括装备成本约束、装备间的协作关系及协作流程约束；

装备体系优化模型可表示为

式中，g

其中，I

式中，C

模块M4：基于装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量，实现对装备体系的综合优化。

具体地，在所述模块M4中：

装备体系结构及装备性能综合优化：基于建立的装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量A

采用算法搜索装备体系优化模型式(14)的最优解A

其中，A

根据矩阵A

t

其中，a

如A

p

实现装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的最优匹配。

实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

为解决装备体系综合优化问题，特别是装备配置、协作关系、协作流程、装备性能等装备体系与装备系统多维度综合分析与优化问题，提供基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法。

基于线性定常离散系统的装备体系综合优化方法，包含下述步骤：

步骤1、装备体系结构及装备性能一体化建模：建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系结构和装备性能一体化模型，装备体系结构主要考虑体系的装备配置、协作关系、协作流程；其中，G的状态向量x，最后一个状态为体系运行的终止状态，其余状态与拟构成体系的全部装备一一对应，x的初值可根据分析需求设置；G的系统矩阵A，表示装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能，可根据分析与优化的具体需求赋予A中各元素相应的值；G的输入变量u，代表驱动装备体系运行的外部信号，u可根据分析需求设置；G的输出变量y，取状态向量x中的体系运行终止状态；

步骤2、装备体系能力分析评估：包括装备体系的应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力；其中，应变能力是指装备体系具备多种途径完成任务的能力，抗毁能力是指装备体系能力完成任务的前提下承受装备损失(或失效)的能力，响应能力是指装备体系快速完成任务的能力，完成任务能力是指装备体系成功完成任务的概率；通过设置合适的x初值与u，并根据装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能赋予状态空间方程G系统矩阵A相应的值，建立计算上述各项能力的评价指标模型，基于状态空间方程G的状态运动方程，计算各项能力的评价指标值；

步骤3、装备体系综合优化模型建模：建立包含优化变量、优化目标、约束条件在内的装备体系综合优化模型；其中，优化变量为G的系统矩阵A，代表装备体系的装备配置、协作关系、协作流程及装备性能；优化目标选取步骤2所述能力的评价指标；约束条件包括装备成本约束、装备间的协作关系及协作流程约束；

步骤4、装备体系结构及装备性能综合优化：基于步骤3建立的装备体系优化模型，采用优化算法求解满足约束条件且实现优化目标的优化变量A

优选的，步骤1中，线性定常离散系统状态空间方程G形式如下，

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)

y(k)＝Cx(k) (1)

k＝0,1,2,…

式中，k为离散的时间变量，x为n维状态向量，u为输入变量，y为输出变量，A为n×n维系统矩阵，B为n×1维输入矩阵，C为1×n维输出矩阵。x的前n-1个状态对应拟构成体系的全部装备，第n个状态为终止状态；当A的第i行第j列元素a

优选的，步骤2中，状态空间方程G的状态运动表达式x(k)及相应的输出y(k)分别为

为建立应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力的评价指标的模型，取初始状态向量x(0)为零向量，取输入变量u(k)为单位脉冲信号，即

将式(3)带入式(2)有

y(k)＝CA

1)应变能力评价指标模型

设n×n维矩阵A，第i行第j列元素a

2)响应能力评价指标模型

设n×n维矩阵A

A

式中，T为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为σ

计算使y

式中，t

即响应能力由装备体系完成运行流程到达终止状态的耗时指数函数的均值评价，I

3)任务完成能力评价指标模型

设n×n维矩阵A

A

式中，P为n×n维矩阵，其第i行第j列元素为p

计算使y

式中，p

即任务完成能力由装备体系通过所有可能途径完成运行流程的成功率均值评价，I

4)抗毁能力评价指标模型

在应变能力评价指标模型的基础上，建立抗毁能力评价指标模型，将矩阵A的前n-1列分别置零，代表体系中的某一个装备或与该装备相关的通信链路受攻击而损毁或失效，计算对应的多变能力评价指标I

优选的，步骤3中，装备体系优化模型可表示为

式中，矩阵A为优化变量，代表装备配置、协作关系、协作流程，隐含在I

其中，I

式中，C

优选的，步骤4中，可采用分支定界算法、遗传算法等算法搜索装备体系优化模型式(14)的最优解A

根据矩阵A

t

如A

p

最终实现装备配置、协作关系、协作流程、装备性能的最优匹配。

实施例3为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

结合图1，本发明实施方式的具体说明如下，本专利的保护范围不受本实施例具体实施的限制：

假设一装备体系，其可能的装备构成包括S1、S2、Z1、Z2、G1、G2、F1、F2共8型，S1、S2为运行流程的始端装备，F1、F2为运行流程的始端装备，优化前，装备体系的通信连接和运行流程如图2所示，图2中圆圈及其中的编号代表装备(S1、S2、Z1、Z2、G1、G2、F1、F2)或终止状态(T)，带箭头的实线代表装备之间的通信关系并以箭头表示运行流程，带箭头的虚线表示始端装备运行结束到终止状态的过程。

步骤1：装备体系结构及装备性能一体化建模。对图2所示的装备体系，建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系的装备配置、协作关系、协作流程、装备性能一体化模型，线性定常离散系统状态空间方程G形式如下，

式中，x为9维列向量，其第1到第8个元素(状态)分别对应装备S1、S2、Z1、Z2、G1、G2、F1、F2的状态，其第9个元素(状态)为终止状态；A为9×9维矩阵，B为9维列向量，u为输入变量，C为9维行向量，y为输出变量，k为不小于零的整数；矩阵A、B、C的具体形式如下，

C＝[0 0 0 0 0 0 0 0 1]

步骤2：装备体系能力分析评估。设向量x的初值x(0)为零向量，输入变量u(k)为单位脉冲信号，

分别建立应变能力、抗毁能力、响应能力、任务完成能力等评价指标模型：

(1)应变能力评价指标模型及分析

设G中的矩阵A为

按照应变能力评价指标I

应变能力评价指标I

(2)响应能力评价指标模型及分析

根据装备在运行流程中的耗时性能，矩阵T取值如下(注：两个装备如不存在运行流程上的流转关系，则矩阵T中对应的元素取零，不影响能力分析与优化)，矩阵A

按照响应能力评价指标I

将根据上述计算，装备体系完成运行流程的第1种途径(S1→Z1→G1→F1→T)的耗时t

(3)任务完成能力评价指标模型及分析

根据装备在运行流程中的任务成功率性能，矩阵P取值如下(注：两个装备如不存在运行流程上的流转关系，则矩阵P中对应的元素取零，不影响能力分析与优化)，矩阵A

按照任务完成能力评价指标I

将根据上述计算，装备体系完成运行流程的第1种途径(S1→Z1→G1→F1→T)的任务成功率p

(4)抗毁能力评价指标模型及分析

将矩阵A的第1到第8列分别置零，I

表1抗毁能力指标计算过程

步骤3：装备体系综合优化模型建模。建立装备体系优化模型，装备性能成本函数采用线性函数，有：

能力评价指标归一化方面，取I

优化变量初值A取

约束方面，协作关系及流程约束矩阵M为

设装备构成优化成本上限b

步骤4：装备体系结构及装备性能综合优化。采用遗传算法搜索装备体系优化模型式(14)的最优解A

优化后的装备体系的装备配置、协作关系、协作流程如图3所示，优化后的装备体系排除了装备F2，装备成本为6.8，优化指标值为0.212，描述装备运行耗时性能和任务成功率性能的矩阵如下：

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。