低层反导作战交战仿真模型研究

从低层反导作战特点和反导交战行动过程入手 ,用系统的观点和军事运筹方法对低层反导作战交战行动的本质和关键模型进行了研究 ;提出了低层反导作战交战过程模型、发射决策模型、引导模型、战斗部爆破杀伤效果模型。其目的是通过对低层反导作战交战仿真模型的研究 ,既为低层反导武器装备的研究论证提供参考模型 ,又为建立低层反导作战仿真系统提供模型支持     

Winning Probability Estimation Based on Improved Bradley-Terry Model and Bayesian Network for Aircraft Carrier Battle

基于改进的Bradley-Terry模型和贝叶斯网络的

航母作战胜率评估

王玉惠^1,2,3, 王玮¹, 吴庆宪¹

（1。南京航空航天大学 自动化学院; 2.光电控制技术重点实验室; 3.江苏省物联网与控制技术重点实验室）

创新点说明：

(1)针对传统Bradley-Terry模型不适用余航母作战单元比较的情况,提出了改进的Bradley-Terry模型,并用来比较航母作战双方的能力值;

(2)建立航母战全局评估的贝叶斯网络结构,从而评估其中一方获胜的概率。

研究目的：

航母作战时需要对比作战双方的交战实力,预先评估作战双方的获胜概率,所获评估结果将为指挥官提供辅助决策,但通过对已有成果的研究,我们发现关于战争结果预测的公开报道很少,而关于航母作战的结果预测更是未见报道。为此我们借鉴已有的动态过程预测成果,通过改进Bradley-Terry模型和构建全局贝叶斯网络,实现航母作战的胜率评估。

研究方法：

航母战的胜率评估主要分为以下3步：

第1步：将作战单元分类,基于BP神经网络评估出每一类作战单元的进攻能力值和防守能力值;

第2步：基于改进的Bradley-Terry模型进行双方的作战单元比较,然后得出一方作战单元战胜另一方作战单元的胜率;

第3步：基于Netica软件构建贝叶斯网络实现对航母战的胜率评估。

结果：

在第4节本文针对所提的方案给出了实例仿真,首先对作战单元进行分类（见第4节Step 1）,然后基于BP神经网络进行作战单元能力评估（所得结果见表3）,再次基于改进的Bradley-Terry模型进行作战单元比较（所得结果见表4）,然后构建贝叶斯网络进行全局评估（见图5）,通过对最终结果的对比可知,本文所提的方案更接近实际过程,从而验证了本文所提方案的有效性。

结论：

本文针对航母战的胜率评估问题研究了一种新的评估方案。论文的主要贡献在于为解决传统Bradley-Terry模型不能进行群对比的缺陷,提出了一种改进的Bradley-Terry模型。通过仿真实例可知,所提方案获得的结果明显优于专家判断。论文获得的成果不仅可为复杂战争的结果预测提供了一种新的解决方案,也可推广至其它复杂非线性动态过程的结果预测研究中。

关键词：航母战;BP神经网络;Bradley-Terry模型;贝叶斯网络

     

反导预警态势评估过程分析

针对弹道导弹及其攻防作战的特点,分析了反导作战态势评估的主要过程,在此基础上构建了基于贝叶斯网络的反导作战态势评估模型;结合想定对反导态势模型进行推理评估与分析,得出了态势评估结果.评估结果表明,所构建的基于贝叶斯网络的反导态势评估模型能为反导态势评估研究提供参考依据.     

FAHP综合评价法在预警机作战效能评估中的应用

根据预警机作战效能评估的模糊性、层次性和综合性特点,将模糊层次分析法(FAHP)应用于预警机的综合作战效能评估。构建了预警机综合作战效能评估体系;建立了评判集并制定了评判标准;对评估体系中定量和定性两类指标分别建立了隶属函数;通过多层模糊综合评判进行示例仿真。仿真结果显示,此方法合理可行,适用于预警机作战效能评估。该方法的应用对发展、改进空中预警系统,充分发挥其综合作战效能具有一定参考价值。     

改进决策树的无人机空战态势估计

针对无人机空战态势估计中存在的多参数、非线性、实时性问题,提出了一种改进决策树思想的态势估计推理方法.首先,通过结合无人机与敌机的状态参量作为决策树模型的输入,确保态势估计的依据中包含交战双方的信息,为无人机态势估计的结果的合理性提供理论依据;然后,建立4类态势结果作为决策树模型的输出,以满足态势响应快速性的要求,根据影响空空导弹攻击区的状态参量,对比相同状态参量下,无人机与敌机的评价指标值的大小,构建对应的空战态势分类指标.建立了空战态势分类规则,作为决策树的推理规则,在决策树的节点对态势不断细化.最后,针对决策树中未开发分支引入反推理规则,在未知情形下提高学习能力.通过对不同的典型空战场景:一对一、一对二和二对二,进行仿真验证,并将结果与贝叶斯推理法进行全面比较,通过分析,所提方法用时5.39 s,准确度为80%,贝叶斯推理法用时11.63 s,准确度为60%.准确的实验结果表明所提方法比贝叶斯推理方法的评估速度更快,准确度更高.     

导弹攻击状态评估下的UCAV试探机动决策

为提高空战决策及轨迹生成过程的真实性与可靠性,空战决策过程应紧紧围绕可靠的气动耦合模型和制导武器的作战使用性能实现,为此提出了基于导弹攻击状态评估下的UCAV试探机动决策.首先,分析了UCAV试探机动决策系统的构建思路;其次,建立了基于气动耦合模型的UCAV试探机动决策方案,通过精细划分的方式,设计了1 331种UCAV试探机动策略;然后,基于空空导弹的作战使用实际,构建了包含角度、距离和能量决策因子的决策评价函数,设计了基于统计学原理的机动决策方法;最后,提出并构建了基于导弹攻击状态评估的权重因子分级模型,使决策因子权重随导弹攻击状态自适应变化.结果表明,通过分别设置UCAV与目标在两组对抗条件3种不同空战初始态势下的对抗仿真实验,验证了所构建的试探机动决策方案及权重因子分级模型在不同空战态势下的决策能力和有效水平.本研究为紧密结合空空导弹作战应用实际的空战决策类问题提供了一种新的思路,所构建的决策策略有利于空空导弹作战使用性能的充分发挥.     

深度强化学习的无人作战飞机空战机动决策

无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)在进行空战自主机动决策时,面临大规模计算,易受敌方不确定性操纵的影响。针对这一问题,提出了一种基于深度强化学习算法的无人作战飞机空战自主机动决策模型。利用该算法,无人作战飞机可以在空战中自主地进行机动决策以获得优势地位。首先,基于飞机控制系统,利用MATLAB/Simulink仿真平台搭建了六自由度无人作战飞机模型,选取适当的空战动作作为机动输出。在此基础上,设计了无人作战飞机空战自主机动的决策模型,通过敌我双方的相对运动构建作战评估模型,分析了导弹攻击区的范围,将相应的优势函数作为深度强化学习的评判依据。之后,对无人作战飞机进行了由易到难的分阶段训练,并通过对深度Q网络的研究分析了最优机动控制指令。从而无人作战飞机可以在不同的态势情况下选择相应的机动动作,独立评估战场态势,做出战术决策,以达到提高作战效能的目的。仿真结果表明,该方法能使无人作战飞机在空战中自主的选择战术动作,快速达到优势地位,极大地提高了无人作战飞机的作战效率。     

一种变结构动态贝叶斯网络的反导态势评估模型

为了实现在反导预警监视系统基础上的反导态势评估,通过对反导作战过程的分析,根据反导作战指挥的需要,提取了反导作战中的五个关键事件,以动态贝叶斯网络为基础,构建了以关键事件为驱动的变结构态势评估模型．利用Matlab软件对态势评估模型进行仿真验证．仿真结果表明,该模型能够随着反导战场的变化反映出战场态势的变化,其推理时间也能够满足评估实时性要求,可为指挥员提供指挥决策依据．     

基于归一化样本灰色层次分析的空基多平台系统作战性能评估

空基多平台系统作战性能评估是雷达组网技术领域的一个重要部分。文章结合灰色层次评估理论与数据归一化理论的特点,提出一种新的灰色层次评估方法,用于对空基多平台系统的作战性能进行评估;建立完整的空基多平台系统作战性能评价指标体系,并给出各指标的定义和计算公式;给出改进的灰色层次分析模型,为提高算法的实时性,改进后的模型以指标归一化样本矩阵代替传统的专家打分样本矩阵;以某空基多平台对抗系统为例,进行评估仿真,结果证明改进后的灰色层次评估方法具有满意的可靠性和准确性。     

电子战在现代战争中的作用及未来发展趋势

电子战是指交战双方利用电子设备围绕争夺制电磁权而进行的斗争。在现代战争中，电子战不仅是一种作战保障手段，而且更是一种重要作战手段，它直接关系到战争胜负。本文主要介绍了电子战在现代战争中的作用以及预测在未来几年内电子战的发展趋势及技术上的特点。     

贝叶斯网络的战场作战意图评估方法

为了对复杂的战场环境下战场当前态势进行准确的评估和预测,采用贝叶斯网络分析影响作战意图的主要因素及其相互关系,构建了战场作战意图评估贝叶斯网络,采用联合树推理算法进行推理计算.研究结果表明：在不同的战场环境下,根据获得的相关因素,利用贝叶斯网络进行推理,得出了不同条件下的作战意图评估结果,与专家认知常识具有一定的一致性.     

电子战无人机作战使用及其防御对策分析

电子战无人机走向战场必将影响传统的作战模式.从电子战无人机的特点出发,分析了电子战无人机的作战用途及其所存在的技术战术弱点,并提出了诸多有效的防御对策.     

动态贝叶斯网络在态势评估中的应用

针对目前战场态势变化的复杂性和多样性,尤其是战场信息的不确定性和模糊性,提出了利用动态贝叶斯网络,根据态势事件与态势假设之间的潜在关系建立态势评估的功能模型,从而实现态势评估,并用具体的实例验证了该方法的有效性.仿真结果表明,依据动态贝叶斯网络建立的态势评估模型,能够将各种特征因素进行综合,使得不同时间片的特征因素相互修正,从而能够准确地跟踪战场态势的变化,所得态势评估结果为指挥员分析当前态势和决策提供了支持.     

联合空情预警作战规划问题研究

为解决联合空情预警作战规划的有效性、真实性和科学性等问题,给出了联合空情预警作战规划的概念.根据联合空情预警作战规划战场环境复杂、协同性要求高、难以做到＂精确规划＂等特点给出了基本程序和8项内容;应用Delphi法建立作战规划方案的检验评估指标体系;结合灰色系统理论对规划过程及规划方案的检验评估提出了具体步骤.     

基于模糊方法的弹道导弹武器系统作战效能评估

针对弹道导弹武器系统作战效能难以量化评估的特点,采用模糊综合评估方法研究弹道导弹武器系统的作战效能.从发射可靠性、毁伤能力以及反侦察能力等方面分析了影响其作战效能的主要因素,建立了效能评估指标体系,给出了主因素决定型多层次模糊加权评估模型,并对3种弹道导弹的武器系统作战效能进行了评估分析.实例分析结果验证了该评估方法的正确性和合理性.     

作战试验中的信息存储技术研究

为使武器装备在投入实战使用前就能准确掌握其真实的作战能力和对战场环境的适应程度,要求军队在逼真实战环境下对武器进行全面综合性试验。作战试验中对战场环境和目标的高速成像信息以及设备跟踪的测量信息的实时数据采集记录提出了更高的要求。根据这一需求,采用FPGA+ARM架构设计一套完整的火控系统作战试验视频信息接收、解码及存储系统,来代替传统的以FPGA为核心的采集存储系统,经过实验验证,该系统能够实现作战试验中信息存储功能,为优化武器实战性能提供可靠依据。     

基于动态推演的合同战斗作战方案评估研究

为了解决合同战斗作战方案评估问题,研究了一种基于动态推演的合同战斗作战方案评估方法：首先根据合同战斗作战方案的特点,在效用认知准则下建立了基于效用函数的作战方案评估模型;然后结合实例介绍了确定作战方案评估指标的方法,明确了利用多Agent平台实施方案推演的步骤;最后在多Agent平台上对几个具体作战方案进行了推演实验,并利用实验统计数据和效用模型得到了满意的评估结果。     

基于改进ADC方法的某型特种装备作战效能评估

为了在复杂电磁环境中更好地发挥某型装备的作战效能,提高某型装备在现代战争中完成任务的能力,针对某型装备使用环境的特点,借鉴有关作战效能指标体系设计方法,分析了对抗条件下战场环境对装备作战效能的影响,建立了某型装备作战效能的指标体系,提出了一种改进ADC模型.通过实例分析验证了该方法的正确性和有效性.这为某型装备的作战效能评估提供了科学决策依据     

区域防空预警作战筹划评估问题的思考

根据区域防空预警作战筹划过程的检验评估需求和当前部队作战与训练实际需要,提出了作战筹划过程中的人工计算、计算机模拟推演、实兵演练3种检验评估方法,并进行了检验评估实施分析.同时,对3种方法的优缺点进行了分析,明确了区域防空预警系统作战筹划过程中完整的体系检验评估方法,为区域防空预警作战筹划评估提供理论与方法支撑.     

基于主成分分析方法的作战单元的作战能力生成研究

为解决难以应用作战单元的作战任务定量生成其作战能力的问题,引入主成分分析方法(principal components analysis,PCA),对作战单元的作战任务度量指标进行集成,分析其中的要素关系,提取作战效能影响成分,生成作战能力。解决了利用作战单元的作战任务度量指标开发作战能力的问题,为作战能力的生成提供了一种定量分析的方法。