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。     

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.     

无人机自主空战战术决策仿真系统设计与实现

为满足无人机自主空战战术决策方法研究的需求,设计开发了一套用于战术决策算法验证的仿真系统。根据OODA空战理论提出了仿真系统的功能要求,设计了仿真系统的工作原理、多层次模块化的技术方案和各功能模型之间的数据交互关系。采用基于DDS的分布式仿真技术开发了仿真系统的整体架构,建立了无人机、雷达和导弹等核心模型,通过C++编程完成了仿真系统开发。实验结果表明,该仿真系统模块化程度高,数据交互的实时性和稳定性强,能够为无人机空战战术决策算法的开发和验证提供高效可靠的支撑。     

超音速带弹武器舱气动特性数值研究

采用大涡模拟(LES)和计算声学FW-H 方程相结合的方法,研究了带弹武器舱在超音速条件下的气动特性,建立了计算模型并验证了网格的可靠性。计算结果表明:带弹武器舱的流场由于导弹的分隔而形成3 个独立旋涡,静压系数沿流向总体呈先减小后增大分布;流场噪声声压级比空腔流场低5 ~6 dB,最大声压级出现在弹舱后壁面两侧区域,声压级峰值频率小于200 Hz;流场噪声产生于舱口剪切层的自持振荡,在导弹头部和弹舱后壁面之间区域存在“ 脱落涡-声波-反射声波-新脱落涡冶的循环。研究结果对建立适用于超音速带弹武器舱的流场控制方法有参考意义。     

不确定环境下的多无人机协同搜索航路规划

为解决多架无人机(UAV)在不确定环境中搜索目标的问题,根据多UAV协同搜索的基本原则,建立了多UAV协同搜索的环境模型和UAV运动模型,提出了一种满足UAV机动限制和适应数据通讯延迟的协同路径决策算法.根据先验知识将环境分为未知环境,已知环境和禁飞区,设计了搜索回报函数,引导UAV对未知环境进行搜索,对已知环境进行规...     

基于卷积神经网络的无人作战飞机飞行轨迹实时预测

飞行轨迹预测是空战技术的一部分,预测方结合轨迹预测结果可以选择出更有预见性的机动。为快速、准确地获得无人作战飞机在未来时刻的位置,提出了基于卷积神经网络的飞行轨迹预测方法。原始动力学模型不能正确仿真滚转角有偏差的筋斗机动,采取限制角速度的方式对该模型进行改进;使用改进后的模型在不同条件下进行飞行仿真,得到大量轨迹样本;训练并测试具有不同层数和卷积核数的网络,从中找出预测误差最小的网络;对比卷积神经网络与长短时记忆网络、循环神经网络、全连接网络的运算速度和误差,结果表明：卷积神经网络预测方法在没有增加运算用时情况下,0.25 s后的平均预测误差在x轴方向约为4.2 m,y轴方向约为8.0 m,z轴方向约为19.5 m,且误差均小于其他3种方法。     

基于Fluent/Simulink的导弹内埋发射协同仿真

针对导弹从内埋武器舱发射过程中存在的气动与运动紧密耦合的问题,为获得准确的弹道参数并进行控制,结合Fluent和Simulink各自的优点,利用Fluent的Journal文件和Simulink的S函数,通过共享数据文件的方式开发了两者的数据接口,建立了并行协同仿真平台。建立了通过舵面控制导弹运动的模型,对比仿真了导弹在无控和闭环控制情况下从内埋武器舱发射时的空气动力特性和弹道特性。仿真结果验证了并行协同仿真的可行性,表明舵面控制能够有效改善内埋导弹的初始弹道特性。     

基于战斗机可攻击范围的目标编群研究

考虑到战斗机的自身能力属性对目标编群的限制,为使目标编群具有全面性,引入了战斗机可攻击范围的概念,并分析其影响因素.对目标的信息运用图论的方法进行了处理和存储.定义了包含位置、速度和威胁指数等参数的广义欧式距离,运用最近邻法和以目标角度为启发信息地全局A*搜索算法对目标聚类分群.通过算例验证,这种方法能够有效地获得目标的群数进而实现对目标分群.     

考虑气动干扰的导弹内埋式发射弹道研究

针对导弹从内埋武器舱发射后受到复杂气动干扰对初始弹道和自控终点散布产生影响的问题,研究了计算流体力学(CFD)与六自由度方程联合数值仿真方法,建立了载机和导弹的计算模型,编写了弹道程序,基于动网格技术,准确模拟了导弹的运动过程,获得了在发射初始无控段导弹的受力、位移和姿态角等参数,并为有控弹道自控终点散布仿真提供初始条件。仿真结果表明,气动干扰对内埋导弹发射后初始弹道和自控终点纵向、侧向散布影响明显。该研究可解决导弹气动与运动紧密耦合的问题。