基于深度神经网络的无人作战飞机自主空战机动决策

机动决策是决定无人作战飞机空战成败的关键因素。为提高空战获胜概率,提出用深度神经网络进行决策。构建了36种机动动作,通过飞行仿真,得到由当前态势、控制量和未来态势构成的样本;用样本训练深度神经网络,使其能够根据当前信息快速准确预测未来态势,设计了决策目标函数和态势评估函数,空战过程中,利用训练好的网络预测所有动作对应的未来态势,根据决策目标函数从中选出最优动作;在不同初始条件下,分别与采用简单机动和自主机动的敌机进行空战仿真,并对空战态势进行评估。结果表明,所提方法在均势时能通过较少的动作获得空战胜利,在劣势时能通过一系列机动获得优势,且决策用时缩短了9 ms.     

多UCAV超视距协同空战中的交接制导方法

针对UCAV隐身性与机动性好但同时通信易受干扰且智能化程度较低的特性,提出了多UCAV超视距协同空战的作战模式。针对该模式下需要将空空导弹的中制导权移交给友机的问题,给出了交接制导方法。分析了交接制导的过程,结合超视距协同空战的特点,分别建立了UCAV对待交接导弹以及该导弹所攻击目标的态势优势模型,在此基础上构建了UCAV的综合制导优势模型。根据该模型设计了制导权移交策略,采用粒子群算法进行了优化求解,实现了制导权在多UCAV内部的合理交接,在一定程度上提高了UCAV的生存能力和自主决策能力。仿真结果验证了所提方法的可行性及有效性。     

基于动态变权重的空战态势评估

针对空战态势评估中以往态势评估模型对空战高动态性和博弈过程描述不充分,以及常权重评估态势导致状态失衡的问题,提出一种基于动态变权重的态势评估方法。根据空战特点建立机动强度和机动潜力模型来量化战术意图,改进态势评估模型,解决战术意图为固定值导致战斗机动态特性以及博弈过程描述不充分的问题;基于层间相关性的重要性准则方法计算客观常权重向量,根据空战评估指标影响因素分析构建均衡函数,得到指标状态变权重向量,通过常权重向量与状态变权重向量的Hadamard乘积计算指标变权重,解决常权重评估态势状态失衡问题。仿真结果表明,该态势评估方法的评估态势结果更为客观,符合实际空战特点。     

无人战机近距空战微分对策建模研究

针对无人战机（UCAV）在空战格斗中的自主决策问题,在UCAV的六自由度模型的基础上,将微分对策与机器博弈相结合;通过引入机器博弈中的“变值”思想,改进了传统的以“角度优势”作为支付函数的微分对策模型。当UCAV处于不同的空战态势时,该模型体现了同样的角度变化所获得的收益不同的真实状况,使UCAV的空战策略能够更趋智能与合理,仿真结果验证了算法的合理性与有效性。     

基于轨迹线性化的再入机动飞行器控制器设计

研究了再入机动飞行器（maneuvering re—entry vehicle，MRV）的建模与控制问题。MRV通常以大倾角进入大气层后，执行上拉机动转入平飞，它的数学模型相比弹道再入式飞行器更具有高度非线性和耦合特性。建立了MRV的6自由度数学模型，包括用Missile Datcom气动计算软件生成了飞行器的气动力和力矩参数。接着基于轨迹线性化控制（traiectory lineariztion control，TLC），研究了MRV的非线性飞行控制器设计。基于奇异扰动原理，将MRV飞行控制系统分为内外两个回路，并且为两个回路都设计了轨迹线性化控制器。轨迹线性化方法将动态逆设计和线性时变调节器结合在一起，使闭环系统沿标称轨迹获得鲁棒稳定性和鲁棒性能。数字仿真表明设计的TLC控制器可以使MRV准确跟踪上拉机动指令，并对系统未建模特性和参数不确定性具有一定的鲁棒性能。     

面向鲁棒决策的战场态势评估人机共识形成方法

针对地面突击装备战术级、高动态、分布式、强实时作战过程中的战场态势高度复杂且信息不确定问题,提出一种面向鲁棒决策的战场态势评估人机共识形成方法,实现“人类智能”与“人工智能”在综合态势评估中的有机融合。首先,通过采集乘员（专家）态势评估行为实验样本,模拟乘员（专家）对战场态势信息的认知过程,构建战场态势评估两级智能代理模型;其次,提出一种对人机偏好不敏感的决策鲁棒指数,车辆乘员基于该指数在高强度对抗下快速判断形成人机共识,辅助指挥员进行鲁棒决策。在某作战仿真系统中进行了红蓝对抗的想定设计,并以敌方意图为态势评估对象进行了案例验证,验证了该方法的有效性。     

基于集群分析的空中作战目标威胁评估技术研究

多机协同空战是现代空战的主要形式,集群目标的威胁评估是多机协同空战指挥决策的前提。针对多机协同空战中目标编群情况难以获取和威胁程度难以量化的问题,构建了基于Canopy-K-means算法的空中目标聚类分群模型,根据战场态势数据对空中作战目标进行编群分组;在此基础上,构建了基于层次分析法的集群目标威胁评估模型,综合考虑静态能力威胁指标和战场态势威胁指标,更加合理地量化计算集群目标的综合威胁程度,为空中作战任务规划提供依据。通过仿真算例验证了模型的有效性。     

基于进化式专家系统树的无人机空战决策技术

为解决传统专家系统方法无法应付非预期情况的问题,提出一种进化式的专家系统树方法来研究空战决 策。以中距空战为例,建立2 维典型空战模型,将遗传算法和专家系统相结合,建立进化式专家系统树框架和战术 决策系统,并在一对一空战场景下对所建立的方法进行仿真验证。仿真结果表明：该方法通过在多种战场设定下对 决策规则的离线进化,使决策系统可根据战场情况做出调整,在己方飞行性能不占优势的情况下达成制胜目标。     

基于DVIKOR的空战多目标威胁评估

针对多属性与个体属性之间的平衡问题以及传统空战威胁评估难以与动态态势相结合的缺陷,提出基于动态多准则妥协解排序法(DVIKOR)的空战多目标威胁评估方法。建立基于Entropy法的空战态势多属性权重解算模型,避免属性权重确定的主观随意性问题;建立基于泊松分布的时序序列权重解算模型,处理多时刻空战态势信息。在此基础上,建立基于DVIKOR的空战多目标威胁评估模型,综合考虑最大化群体效应和最小化个体遗憾。仿真结果表明该方法能综合考虑空战多属性与个体属性的特点与优势,实现空战多目标威胁评估的多属性平衡与优化,并融合多时刻的空战态势信息,使其评估结果更加真实合理。     

基于变结构控制的自适应制导律

对于平面拦截问题,文中选择以视线角速率作为零输出状态变量,将目标的机动加速度视为一类有界扰动,基于变结构控制,提出了一类鲁棒自适应制导律。由于该算法不需要知道目标机动加速度的精确信息兼顾了导弹自动驾驶仪动态,因而具有更强的鲁棒性和适应性。理论分析与数字仿真表明这种制导律不但具有平直的弹道特性,而且同时方法简单、易于理解,便于工程应用。     

基于机动单元库的TSO-GRU-Ada机动轨迹预测

机动轨迹预测是自主空战中的一个重要组成部分。针对无人战斗机机动轨迹预测精度低且时耗过长的问题,提出一种基于机动单元库的自适应集成三角优化门控循环神经网络预测方法。建立无人战斗机3自由度模型,解决轨迹数据来源问题;通过4种轨迹特征,将轨迹分为平面机动、空间左转弯机动和空间右转弯机动三类,构建21种基本机动单元;介绍门控循环神经网络,为避免网络梯度优化陷入局部最优,引入三角搜索优化算法更新网络内部权值和偏置。为提高预测精度,采用自适应增强算法构建强预测器;通过实验选取预测器最优参数,在不同机动单元情况下进行预测,预测精度较高且均能满足时耗要求;为检验在机动轨迹上的预测性能,从空战训练测量仪中选取一段轨迹,与5种不同预测模型进行对比。研究结果表明,所提模型的预测精度最佳。     

空战自主机动决策问题建模

描述了自主空战机动决策问题,系统研究了自主机动决策各个环节,建立了子环节数学模型,构建了整个自主机动决策模型,并通过11个基本机动动作仿真验证了模型的有效性。     

一种无人作战飞机作战效能评估的模型及方法

为了检验无人作战飞机作战效能,优化战场配置,建立了无人作战飞机作战效能评估模型。采用分步评估、整体评价的方法,给出了无人作战飞机作战效能评估的具体计算过程,并用该方法对MQ-9"收割者"B无人作战飞机和F-16、幻影2000战斗机进行实例分析。结果表明:实例运算结论比较客观,验证了该模型及方法的可行性。同时,该模型能客观地分析现阶段无人作战飞机的优劣,为无人作战飞机的发展和运用提供参考。     

L1自适应方法在无人战斗机纵向控制中的应用

无人战斗机在空中飞行时,由于各方面因素导致战斗机模型具有大量的不确定性。本文在进行无人机纵向控制设计时,为了提高控制系统的鲁棒性能,采用一种新型的L1．自适应控制方法,将无人战斗机模型的不确定性视为时变参数和干扰。最后对所设计的控制系统进行了仿真,结果表明所设计的控制器可使跟踪误差快速收敛且瞬态性能较好。     

水面舰艇编队对空防御作战中的电磁兼容性研究

为协调编队间多型武器的电磁兼容问题,以水面舰艇编队为例对其在对空防御作战中的电磁兼容性进行研究.通过构设实际战场环境构设态势想定,分析编队电磁兼容性的影响因素,基于典型态势就舰艇编队对空防御作战中的电磁兼容问题进行分析,建立编队对空防御作战中的电兼判定模型,并进行实际案例分析.分析结果表明:该模型具有可用性和可行性,并构设了编队电磁频谱评估体系,对今后作战指挥员指挥作战中决策防空方案具有一定的辅助功能.     

基于近似动态规划与零和博弈的空战机动决策

为应对机动策略未知的空中目标,针对以往机动决策建模通常存在"维数灾难"的不足,提出了一种结合近似动态规划与零和博弈的在线积分策略迭代算法.首先描述了近似动态规划存在问题及求解方法,提出了双人零和微分对策的近似动态规划算法,然后分析了博弈双方的均衡策略和在线策略迭代的求解方法,并结合空战应用场景设计了评价函数,最后进行了空战格斗的算例仿真.仿真结果表明,该算法通过运用函数逼近可以解决动态规划中难以处理的大规模模型"维数灾难"问题.