基于防空警戒任务的多预警机协同补盲

在作战环境日益复杂的情况下，多预警机进行协同补盲，不仅可以扩大探测范围，大大增强抵抗“四大威胁”的能力，而且比地面雷达网具有更好的低空、超低空探测能力。研究了多预警机执行防空警戒任务时的协同补盲问题。首先，给出了预警机探测总区域、探测强效区和弱效区的定义，并分别建立了数学模型。其次，对预警机的顶空盲区、底空盲区、机体遮挡盲区、转弯盲区进行了分析和建模。然后，给出了基于防空警戒任务的多预警机协同补盲模型。最后，通过仿真证明了模型的有效性。     

基于多智能体与市场理论的多机载平台传感器管理

针对作战飞机编队多目标攻击中的传感器管理问题,提出了一种基于多智能体和市场理论的多机载平台传感器管理方法。该方法在多智能体的框架下建立飞机编队多传感器多目标分配模型,将目标分配和传感器管理问题转化为市场理论中的“性价比”最优问题,建立了基于“性价比”最高的任务规划模型、以任务为驱动的传感器目标配对模型以及多平台集中式融合跟踪模型,并利用市场拍卖算法完成传感器-目标分配问题。仿真结果证明了该方法的有效性,与基于信息论的传感器管理方法比较证明了方法的优越性。研究结论有助于提高作战飞机编队的进攻效率,从而提升整体的攻击能力。     

实际环境中多无人车协同路径规划模型研究

地面无人车的集群作战运用是当前人工智能与作战指挥交叉领域的热点研究问题。针对实际环境中多无人车无法满足动态威胁条件下的协同路径规划问题,采用全局路径规划算法A-star与局部路径规划算法RL相结合的思路,从感知到行为决策全交互协同的角度开展多无人车协同路径规划模型研究,设计协同作战态势威胁算法、状态与动作空间、奖励函数、势力范围函数;设计协同作战编队构型策略生成及打击路径动态优化子模型,完成基于自主学习的多无人车协同路径规划控制模型构建与求解。结果表明：该路径规划模型可有效应对复杂城市环境下多无人车协同路径规划任务需求。     

基于ANP的武器装备体系能力有限层次评估方法

针对武器装备体系作战能力的综合评估问题,基于网络分析的思想提出了一种“有限层次”评估方法。考虑能力之间的相关性,建立了多级式网络化能力指标体系,基于能力需求设置了“等效处理”模块,实现了武器装备体系的装备性能向能力映射,建立了作战能力评估的“有限层次”模型,再利用网络分析法确定各指标权重。然后设计了综合能力图谱来直观、全面反映系统的作战能力。最后以某型装甲装备体系为例进行分析,验证所提算法的有效性。     

防御性制空截击中警戒巡逻空域规划建模

针对防御性制空截击作战中警戒巡逻空域规划问题, 建立了一种有效的空域规划模型。首先, 综合考虑己方兵力部署以及敌机威胁方向, 确定截击线的划设位置。其次, 选择相对角度、敌机速度和敌我距离三项指标构建威胁评估模型, 确定出空域的方向。然后, 根据我机采用的截击战术, 在空域可规划范围内确定空域的位置和数量。最后, 结合敌机可能突击高度的上下限, 计算出空域的高度设置范围, 进而建立一套完整的警戒巡逻空域规划模型。通过不同情景下的仿真实验, 验证了所建模型的合理性和有效性。     

舰载机多机一体化机务保障调度方法

为了有效提升舰载机多机机务保障的效率和保障人员的利用率,根据单机机务保障流程约束特性,建立了基于多计划评审技术网络的多目标多机一体化机务保障调度模型。针对问题的求解,提出了一种自适应混合差分进化算法。首先根据调度的网络化排队过程,设计了基于事件调度策略的解码方法。其次为了协调算法“探索”与“开发”的能力,引入了自适应的变异操作和交叉、变异参数控制。再次,针对工序块的平行组合排列特征,提出了4种邻域结构,进而在算法框架中嵌入了一种自适应多邻域局部搜索策略。最后通过仿真实验验证了模型和算法的可行性和有效性。     

战役性联合压制作战远程支援干扰部署优化

远程支援干扰编队是空中压制集群中用于支援火力压制编队突防的“首波”电子干扰力量,对其进行优化部署将有助于提高空中压制集群在其突击航路“前段”的突防效能。然而当前研究成果普遍存在缺乏战术背景及对空中压制集群作战筹划规程不明的问题。缺乏战术背景，致使研究结论出现偏颇或错误;对空中压制集群作战筹划规程不明使得在建模过程中对相关约束把握不全、不准,致使研究结论实用性不强。本文从空中压制集群作战实际出发,依据防空预警雷达网的空情融合规则建立了雷达探测威胁模型;以突防航路被敌雷达网探测的威胁总量为目标函数，建立了远程支援干扰编队部署决策模型;为解决几何解析难以进行模型解算及对广域多参函数进行二进制编码将出现计算效率低等问题，设计了基于二值图像封闭区域检测的实数遗传算法;最后通过实例仿真验证了所构模型的有效性及正确性。     

不确定性下C2组织结构的“任务-平台”关系设计模型及算法

针对经典“任务-平台”关系设计（task platform relation design, TPRD）中忽视了指挥控制（command and control, C2）组织所处战场环境不确定性的不足,研究了更符合作战实际的不确定性下C2 组织结构的“任务-平台”关系设计（task platform relation design under uncertainty, TPRDU）问题。考虑了使命成功不确定性、使命执行时间不确定性和平台的能力损耗不确定性,建立了以使命成功概率（mission success probability, MSP）最大为目标的机会约束规划模型。设计了用于求解该模型的分散搜索（scatter search, SS）算法,该算法在生成新解时采用平台冗余设计（platform redundancy design, PRD）策略。最后的计算实验表明了TPRDU问题的实际意义和分散搜索算法的有效性,并验证了PRD策略对MSP的提高作用。     

基于任务分配的多飞行器协同航迹规划

在综合考虑飞行器编队的飞行代价和作战效果的基础上, 研究了基于任务分配的多飞行器协同航迹规划方法, 构建了结合任务分配的飞行器编队协同航迹规划模型, 设计了分解式协同航迹规划算法, 可以有效地对多目标存在的情况进行综合权衡, 得到合理的任务分配和航迹规划方案. 仿真算例表明, 这种航迹规划方法不仅能保证各飞行器选择合理的协同航迹, 也使得作战任务可以获得最佳作战效果, 有效地提高编队作战的效费比.     

一种基于证据修正的一致性模糊Petri网模型

针对传统的基于模糊Petri网模型的形式化推理算法不能很好地求解含闭环结构的模糊Petri网,提出了一种基于证据修正的一致性模糊Petri网模型。该模型通过引入证据修正因子,把多规则情形退化为一定置信度的带复合证据的单规则情形进行处理,有效简化了模型中的闭环结构。该模型还充分利用模糊“与”规则和模糊“或”规则的内部逻辑关系,对产生式规则中逻辑“与”和逻辑“或”两种组合关系进行了区分,克服了传统的“累加型”加权模糊逻辑方法的缺点,降低了算法推理的复杂度。最后通过实例证明了该模型的有效性,而且易于编程实现,尤其适合应用于较复杂的模糊Petri网推理。     

基于EWA学习的共享资源捐赠习俗演化仿真研究

针对个体策略学习可能对共享资源捐赠习俗演化路径产生影响,提出用EWA学习模型刻画个体在现实场景下的策略调整过程,建立多个体EWA学习的演化博弈模型,并基于EWA学习给出算法流程,进行计算机仿真实验。仿真结果表明,在EWA学习支配下,随着迭代期次的增加,供给策略对个体的吸引度越来越大,个体的平均支付及联合支付也相对较高,能够克服共享资源供给上的囚徒困境,使共享资源捐赠习俗发育成为可能。     

网络化多传感器-多武器协同防空任务规划

针对网络化防空体系的多传感器-多武器协同任务规划问题, 考虑任务要求、装备性能、运用限制等约束, 构建多武器拦截与多传感器跟踪任务规划模型。前者以拦截时机、次数等为优化目标, 输出武器-目标配对以及对目标的拦截时段、跟踪时间要求; 后者以满足跟踪时间要求为目标, 输出传感器-目标配对和对目标的跟踪时段。设计了基于时段优选拼接和分支定界法的多传感器-多武器协同任务规划算法, 生成多传感器-多武器协同交战计划, 支持多传感器接力跟踪、跨平台打击引导、多武器协同抗击。在假定的舰艇编队与预警机协同防空场景下验证了所设计模型的有效性。     

基于多目标优化算法的多无人机协同航迹规划

多无人机协同航迹规划是无人机协同作战的关键技术之一。本文提出的一种针对多无人机协同航迹规划的多目标优化算法,即协同非支配排序进化算法(cooperated non dominated sorting genetic algorithms II,CO-NSGA II),针对多架无人机的航迹距离、安全性、时间以及空间的协同性进行规划。运用多目标优化算法,克服了传统航迹规划中需要为各目标函数取权值的不足,并且可以生成多组可供选择的解。同时引入协同进化策略,将各无人机的航迹规划视作子种群,各子种群间进行合作,子种群内采用非支配排序进化算法(non-dominated sorting genetic algorithms II,NSGA II)进行独立优化。考虑到各机间的协同约束,用时间空间协同系数替代传统算法中的“拥挤距离”参数。仿真结果表明通过本文算法能够有效实现多无人机协同航迹规划。     

不确定条件下无人作战飞机在线攻击轨迹决策

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)对地攻击过程中存在的诸多不确定性因素问题,提出基于滚动时域策略和Gauss伪谱法(Gauss pseudospectral method, GPM)的在线实时攻击轨迹决策算法。算法采用滚动时域的优化策略,将全局优化问题转化为一系列相互叠加但不断向前推进的优化区间,通过滚动更新和反馈校正消除不确定误差,同时降低了所提算法的计算复杂度和对计算资源的需求;综合飞行包线约束,武器投射约束和威胁规避约束,采用GPM完成高精度攻击轨迹求解;采用实时迭代策略提供优化初值,通过自适应目标函数切换引导UCAV迅速规避近距突发威胁。仿真结果表明,所提算法能够有效消除不确定误差,同时以较高的精度和速度生成可行的攻击轨迹。     

对多波次目标直接分配到弹的反导火力规划方法

火力规划是反导力量作战运用的重中之重,对多波次目标的反导火力安排与分配是一个复杂的不确定多约束优化问题。在对反导火力规划问题分析的基础上,给出了弹 目分配时机、模型思路和假设。分拦截任务分配和弹-目分配两步建立了反导火力规划模型,拦截任务分配中,通过时间段分解将同时需要求解的多个问题转换为多个子时间段的一个问题;弹-目分配中,基于航路捷径、目标落点的不同,拦截弹拦截有利度计算是关键环节。模型突破以往研究目标不考虑时间约束的局限,建立起弹-目-时间对应分配关系,提供一种新的、动态的反导火力规划方法,仿真实例体现了模型较好的工程应用前景。     

对敌网络一体化防空体系的联合压制策略

为实现对敌网络一体化防空体系的有效压制,以“超网”理论为基础,分析并构设了“两层四链四网”的网络一体化防空体系结构模型;选取“作战环数”为作战体系效能评估指标,构建了火力打击及电子攻击条件下联合压制作战效能评估模型;通过仿真计算,得出在对敌网络一体化防空体系实施联合压制作战时,应采取“先实施战役性联合压制毁敌30%节点以达成破敌体系、后实施战术性联合压制全程扰敌以达成乱敌护航”,“战役性联合压制以火力打击手段毁敌为主、战术性联合压制以电子攻击手段扰敌为主”的行动策略。     

旋转上升合成孔径雷达三维成像算法

针对复杂低空环境三维场景探测需求,建立了旋转上升合成孔径雷达成像模型,并提出了相应的成像算法。该模型通过距离向发射调频信号、方位向和高度向形成二维合成孔径,从而具有距离向-方位向-高度向三维分辨能力。相应的成像算法分为空间位置校正和“一步一悬停”模式下omega k成像算法两大部分,通过方位向和高度向偏移补偿,可将复杂的“旋转上升”模式简化为高度向“一步一悬停”模式,然后通过改进的omega k成像算法实现三维成像。最后,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于动态能力需求的鲁棒性武器系统组合决策

针对动态能力需求下武器系统组合决策问题,建立了鲁棒性武器系统组合决策模型。首先，基于能力需求动态演化的不确定性,采取决策树的形式建立能力需求多阶段演化模型;然后,基于能力需求的演化模型,定义了考虑鲁棒性的“系统组合能力-能力需求”的能力风险及相关函数,将该能力风险作为决策的准则;为了解决系统组合爆炸的问题,采用差分进化算法获取鲁棒性武器系统组合决策问题的最优解;最后,通过一个实例验证所构建模型的有效性和合理性。