一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法

1.本发明涉及一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，属于装备效能评估技术领域。


背景技术：

2.随着新型装备的发展应用，飞行员面临的航行环境更加复杂。一旦飞机出现不可挽救的紧急情况，飞行员跳伞离机后，落到海上地区的生存难度要远大于陆地。救生物品系统能够有效应对海上复杂的生存环境，同时为救援团队提供有效的信息支撑，加快救援进度，是救生物品系统发展的一个重要方向。救生物品系统包含物资种类多，飞机携带空间有限，遇险飞行员生存环境复杂，为了能够评估救生物品系统对海上遇险飞行员的使用效果，建立系统性的救生物品系统效能评估方法势在必行。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，通过使用多agent方法，将飞行员、救生物品系统、海上自然环境抽象为独立的agent，通过agent之间的交互构建海上遇险飞行员生存仿真模型，通过对模型运行获得飞行员生存数据，并选取评估指标，开展数据处理及救生物品系统效能评估，找出救生物品系统短板，提供优化方案，包括如下步骤：
5.步骤一：基于多agent方法的海上遇险飞行员生存仿真模型；
6.步骤二：设定仿真模型不同的初始条件，循环获取海上遇险飞行员生存数据；
7.步骤三：对仿真结果进行评估验证，验证其准确性；
8.步骤四：选取评估指标；
9.步骤五：建立目标函数，使用遗传算法寻找最优组配方案。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中的仿真模型获取的飞行员生存数据包括飞行员状态和救生物品消耗情况：所述飞行员状态，包括：飞行员生存情况、受伤情况、精神状态、饥渴值，所述救生物品消耗情况，包括：各类救生物品剩余数量、使用时机、救生物品效果持续时间。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤四中评估指标体系包括飞行员平均生存时间，飞行员救援成功率两个指标。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述选择救生物品系统效能评估指标，以飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率为目标参数，通过改变救生物品的数量、性能参数，研究其对飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率的影响。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述根据现有救生物品性能指标，将飞机能够携带的质量m(x)和体积v(x)作为限制条件，通过遗传算法，将各类救生物品的数量作为基
因编码，其目标函数为：
14.max(f(x1,x2,
…
,xn)+g(x1,x2,
…
,xn))
15.v(x1,x2,
…
,xn)≤v
max
16.m(x1,x2,
…
,xn)≤m
max
17.其中，x1,x2,
…
,xn表示各类救生物品的配备数量，f(x)和g(x)分别表示在现有救生物品配置下，仿真模型计算得到的飞行员平均生存时间和救援成功率。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述在环境适应能力仿真中，首先完成飞行员agent各项参数的初始化，并在一定海域范围内随机生成一组坐标，作为飞行员遇险后的落海位置，在这一坐标内，查询相关数据，获得这一点上的海洋气象数据，包括海温、浪高、海面风速、洋流流速、自然天气状况、一定范围内对人有攻击性生物的分布情况。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，以多agent方法对海上遇险飞行员的生存情况构建仿真模型，通过设定不同初始条件得到海上遇险飞行员生存数据，从救生物品的辅助生存能力和通讯联络能力两个方向选取评估指标，评估先行救生物品系统的优势短板，并根据评估结果给出优化方案，为救生物品系统的研发和组配提供决策依据。
附图说明
20.图1为救生物品效能评估方案示意图；
21.图2为基于多agent仿真流程示意图；
22.图3为生存环境仿真流程示意图；
23.图4为生存状态仿真流程示意图；
24.图5为救生联络仿真流程示意图。
具体实施方式
25.对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1-5，本发明提供了一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，针对海上遇险飞行员救生物品效能评估方法分为问题分析、模型构建、应用分析三个阶段，根据评估分析结果支撑救生物品优化方案，为救生物品的发展提供依据。
27.在问题分析阶段，分析海上遇险飞行员能够遇到的地理、气象、海洋环境，人体生理状态，救生物品系统的组配、各类救生物品使用效果等作为因素，分析影响海上遇险飞行员的关键要点因素，为后续仿真模型构建提供支撑。
28.在仿真模型构建阶段，考虑到遇险飞行员身体状态情况多，面临自然环境复杂，救生物品种类多样、功能不同，因此将各个主要要素抽象为agent，通过agent之间的相互交互模拟遇险飞行员的生存过程，从而构建仿真模型。
29.在应用分析阶段，通过设置不同的初始化参数，模拟飞行员遇险离机后可能遇到的各类情况，通过运行仿真模型，得到海上遇险飞行员生存数据。并对各类救生物品性能进行调整，找出救生物品保障能力短板。采用遗传算法，寻找在一定体积和质量限制下，现行
救生物品系统的最优组配方案。
30.采用本发明的海上遇险飞行员的救生物品效能评估方法，对遇险飞行员生存过程进行模拟仿真，并利用仿真结果对救生物品效能及逆行评估，找出现行配套下救生物品保障能力的优势与短板，并根据分析给出优化方案。
31.通过使用多agent方法，将飞行员、救生物品系统、海上自然环境抽象为独立的agent，通过agent之间的交互构建海上遇险飞行员生存仿真模型，通过对模型运行获得飞行员生存数据，并选取评估指标，开展数据处理及救生物品系统效能评估，找出救生物品系统短板，提供优化方案，其特征在于，包括如下步骤：
32.步骤一：基于多agent方法的海上遇险飞行员生存仿真模型；
33.步骤二：设定仿真模型不同的初始条件，循环获取海上遇险飞行员生存数据；
34.步骤三：对仿真结果进行评估验证，验证其准确性；
35.步骤四：选取评估指标；
36.步骤五：建立目标函数，使用遗传算法寻找最优组配方案。
37.其中，所述步骤二中的仿真模型获取的飞行员生存数据包括飞行员状态和救生物品消耗情况：所述飞行员状态，包括：飞行员生存情况、受伤情况、精神状态、饥渴值，所述救生物品消耗情况，包括：各类救生物品剩余数量、使用时机、救生物品效果持续时间。
38.进一步地，所述步骤四中评估指标体系包括飞行员平均生存时间，飞行员救援成功率两个指标。
39.更进一步地，所述选择救生物品系统效能评估指标，以飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率为目标参数，通过改变救生物品的数量、性能参数，研究其对飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率的影响
40.海上遇险飞行员的救生物品效能评估方法具体实施流程如下：
41.(1)基于多agent构建仿真模型
42.以多agent技术为基础模拟遇险飞行员的生存情况，综合考虑环境适应能力、海上生存能力和求救联络能力，仿真模型的运行流程如图2所示。
43.在环境适应能力仿真中，首先完成飞行员agent各项参数的初始化，并在一定海域范围内随机生成一组坐标，作为飞行员遇险后的落海位置。在这一坐标内，查询相关数据，获得这一点上的海洋气象数据，包括海温、浪高、海面风速、洋流流速、自然天气状况、一定范围内鲨鱼等对人有攻击性生物的分布情况。其仿真流程如图3所示。
44.在海上生存能力仿真中，需要综合飞行员身体、精神状态、自然环境和各类救生物品。其仿真流程如图4所示。在获取环境数据后，根据自然环境更新飞行员身体状态。为了简化仿真复杂度，选择对人体生存有重要影响的生理因素作为变量，包括饮水、食物、意识状态等。经过更新后，飞行员agent部分生理参数将影响其生存，因此飞行员agent根据自身状态选择使用相应的救生物品。以此进行仿真循环，直至飞行员agent无法生存或被成功营救。
45.在通讯联络能力仿真中，仿真流程如图5所示。通讯联络能力表示飞行员向救援团队告知自身坐标、身体状态的能力。在更短的时间内向救援团队发送有效信息，能够最大程度帮助飞行员实现救援。在仿真过程中，飞行员agent通过使用救生物品中的求救联络物品，向救援agent告知自身位置，在这一过程中结合实际情况加入一定概率的消息传送失
败。当救援agent与飞行员agent相距小于一定范围时，认为飞行员得到救援。
46.(2)仿真结果评估分析
47.选择救生物品系统效能评估指标，以飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率为目标参数。通过改变救生物品的数量、性能参数，研究其对飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率的影响。
48.同时，根据现有救生物品性能指标，将飞机能够携带的质量和体积作为限制条件，通过遗传算法，将各类救生物品的数量作为基因编码，其目标函数为：
49.max(f(x1,x2,
…
,xn)+g(x1,x2,
…
,xn))
50.v(x1,x2,
…
,xn)≤v
max
51.m(x1,x2,
…
,xn)≤m
max
52.其中，x1,x2,
…
,xn表示各类救生物品的配备数量，f(x)和g(x)分别表示在现有救生物品配置下，仿真模型计算得到的飞行员平均生存时间和救援成功率。
53.遗传算法通过计算适应度、选择、交叉、变异，最终找到最优的救生物品组配方案，为救生物品组配提供决策支撑。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，通过使用多agent方法，将飞行员、救生物品系统、海上自然环境抽象为独立的agent，通过agent之间的交互构建海上遇险飞行员生存仿真模型，通过对模型运行获得飞行员生存数据，并选取评估指标，开展数据处理及救生物品系统效能评估，找出救生物品系统短板，提供优化方案，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：基于多agent方法的海上遇险飞行员生存仿真模型；步骤二：设定仿真模型不同的初始条件，循环获取海上遇险飞行员生存数据；步骤三：对仿真结果进行评估验证，验证其准确性；步骤四：选取评估指标；步骤五：建立目标函数，使用遗传算法寻找最优组配方案。2.根据权利要求1所述的一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，其特征在于：所述步骤二中的仿真模型获取的飞行员生存数据包括飞行员状态和救生物品消耗情况：所述飞行员状态，包括：飞行员生存情况、受伤情况、精神状态、饥渴值，所述救生物品消耗情况，包括：各类救生物品剩余数量、使用时机、救生物品效果持续时间。3.根据权利要求1所述的一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，其特征在于：所述步骤四中评估指标体系包括飞行员平均生存时间，飞行员救援成功率两个指标。4.根据权利要求1所述的一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，其特征在于：所述选择救生物品系统效能评估指标，以飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率为目标参数，通过改变救生物品的数量、性能参数，研究其对飞行员平均生存时间和飞行员救援成功率的影响。5.根据权利要求4所述的一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，其特征在于：所述根据现有救生物品性能指标，将飞机能够携带的质量m(x)和体积v(x)作为限制条件，通过遗传算法，将各类救生物品的数量作为基因编码，其目标函数为：max(f(x1，x2，
…
，x
n
)+g(x1，x2，
…
，x
n
))v(x1，x2，
…
，x
n
)≤v
max
m(x1，x2，
…
，x
n
)≤m
max
其中，x1，x2，
…
，x
n
表示各类救生物品的配备数量，f(x)和g(x)分别表示在现有救生物品配置下，仿真模型计算得到的飞行员平均生存时间和救援成功率。6.根据权利要求1所述的一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，其特征在于：所述在环境适应能力仿真中，首先完成飞行员agent各项参数的初始化，并在一定海域范围内随机生成一组坐标，作为飞行员遇险后的落海位置，在这一坐标内，查询相关数据，获得这一点上的海洋气象数据，包括海温、浪高、海面风速、洋流流速、自然天气状况、一定范围内对人有攻击性生物的分布情况。

技术总结
本发明公开了一种针对海上遇险飞行员的救生物品系统效能评估方法，通过使用多Agent方法，将飞行员、救生物品系统、海上自然环境抽象为独立的Agent，通过Agent之间的交互构建海上遇险飞行员生存仿真模型，通过对模型运行获得飞行员生存数据，并选取评估指标，开展数据处理及救生物品系统效能评估，找出救生物品系统短板，提供优化方案；本发明根据评估结果给出优化方案，为救生物品系统的研发和组配提供决策依据。决策依据。决策依据。


技术研发人员：张祺琛 倪彬 滕伟 潘志刚 彭志颖
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军勤务学院
技术研发日：2023.07.01
技术公布日：2023/10/6