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北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种计算模型，使军方能够更有效地利用直升机，帮助指挥官更快地在战场上调动部队，以响应作战需求。
“战场是高度动态的环境，对于军事指挥官来说，能够尽快对事态发展做出反应是很重要的，”该研究论文的合著者布兰登·麦康奈尔(Brandon McConnell)说。“现代军队广泛使用直升机在其行动地区运输部队和所需物资。与此同时，军事领导人必须考虑到直升机资源的可用性，这些飞机的运载能力，它们的作战范围，加油，直升机人员的限制，以及限制直升机如何和何时可用的一系列其他变量。”麦康奈尔是北卡罗莱纳州爱德华·菲茨工业与系统工程系的助理研究教授。
“在现实世界中，这意味着在军事行动中，需要四到六个小时来开发相关的直升机任务，以执行空中运动任务，”第一作者、北卡罗来纳州立大学博士研究生拉塞尔·纳尔逊中校说。“我们已经开发了一种算法，可以考虑这些变量，根据问题的规模，在不到一个小时的时间内执行必要的规划功能。在空中行动中，节省三到五个小时是非常重要的。”
具体来说，研究人员开发了一种新的数学模型，可以解释可能与任何特定操作相关的一系列特征，包括:
- 加油节点的可用性
- 最大限度地支持所要求的特派团数目
- 完成任务的时间窗口
- 反映特定于操作的命令指导的参数
- 机队时间窗口和最长持续时间
- 乘客乘车时间限制。
“这个模型产生了最优的解决方案，”麦康奈尔说。“然而，由于模型复杂，它只适用于空中任务请求数量相对较少和直升机机队较小的问题。否则，问题就会变得太复杂。”
为了解决模型的局限性，研究人员开发了一种启发式方法，这是一系列的数学步骤，可以让你很快地找到一个解决复杂问题的好方法。
麦康奈尔说:“这可能不是最理想的解决方案——这需要很长时间才能付诸实践——但这将是一个很好的解决方案，指挥官们可以把它作为起点。”
启发式会很快给出答案。在概念验证测试中，启发式能够为中型作战提供接近实时的任务分配，并且在大约两个半小时内为涉及多达90个空中任务请求的情况提供任务分配。
尼尔森说:“这项研究是一种可以加速空中移动操作的工具的概念验证，未来有两个方向。”“首先，我们已经完成了提高启发式的速度和准确性的工作，这是即将到来的。其次，模型和启发式需要被整合到一个用户友好的软件包中，可以集成到陆军或其他军事部门使用的平台中。”
报纸，”美国陆军航空兵空中运动作业分配、利用和路由，发表于国防分析与后勤杂志。该论文由北卡罗莱纳州爱德华·菲茨工业与系统工程系的工业与系统工程杰出教授罗素·金(Russell King)共同撰写;北卡州立大学威尔逊纺织学院纺织服装、技术和管理教授克里斯汀·托尼-巴莱塔(Kristin Thoney-Barletta)说。
希普曼-
致编辑:研究摘要如下。
美国陆军航空兵空中运动作业分配、利用和路线
作者:北卡罗莱纳州立大学Russell J. Nelson, Russell E. King, Brandon M. McConnell和Kristin toney - barletta
发表: 5月23日国防分析与后勤杂志
DOI: 10.1108 / jdal - 11 - 2022 - 0013
文摘:
目的-创建空中行动计划模型，快速生成空中任务请求(AMR)分配和路线行动方案(COA)，以最大限度地减少不支持的AMR、飞机利用率和路线成本。
设计/方法/方法本文将美国陆军航空兵空中运动作战计划问题建模为混合整数线性规划(MILP)，作为拨乘问题(DARP)的扩展。本文还引入了一种启发式算法，作为单车辆DARP需求插入算法的扩展，以在战术上有用的时间段内生成可行解。
发现- MILP模型为小问题(amr数量少和直升机机队小)生成最佳解决方案。启发式算法几乎实时地为各种规模的问题(多达100个amr和10个直升机队规模)生成接近最优的可行解决方案。
研究局限性/意义-由于MILP无法为大中型问题产生最优解，本研究仅限于在数值实验之外对启发式解质量的评论。此外，作者还做了几个简化的假设，以概括飞机在整个飞行过程中的平均性能和能力。
创意/值-该研究首次通过单一公式解决美国陆军航空空中运动作战计划问题，该公式包含多个加油节点，通过优先级，需求时间窗口，机队利用处罚，机队时间窗口和最大持续时间以及乘客乘坐时间限制来最小化不支持的需求。
