多机空战战法训练飞行视景仿真系统研究

多机空战战法训练设备研制是适应大规模分布式空战仿真训练的必然趋势.分析了战法训练的虚拟现实技术应用及其优势,对多机空战战法训练设备中飞机仿真平台的功能模型、视景流程和帧渲染顺序进行了总体设计.通过三维建模、虚拟场景配置、虚拟场景实时驱动三个步骤对视景系统进行实现,开发出一套适用于多机空战战法训练的飞行视景仿真系统.测试结果表明,所建立的飞行仿真视景系统能够满足飞行战法训练的要求.     

空战训练模拟系统目标敌机生成问题的研究

空战训练系统是利用空战模拟技术结合航空兵部队指挥自动化系统开发的，该系统具有结构复杂、模型多、实时性要求高的特点，空战训练模拟系统中，目标敌机是计算机生成和控制的仿真实体，生成的敌机仿真实体不需要人的交互而自动地对战场仿真环境中的事件和状态做出反应，因此必须对作战行为进行足够的建模，目标敌机生成的好坏，很大程度上决定了空战战法训练模拟系统的仿真逼真程度，文中论述了建立目标敌机模型的方法，以及应注意的问题。     

超视距空战飞行轨迹建模及仿真

超视距多目标攻击逻辑决策和空战态势评估是超视距空战研究的主要方面,但对空战战术影响较大的战机飞行轨迹和飞行参数的研究较少.通过对超视距空战和视距内空战的比较,分析了超视距空战的空战过程.根据超视距空战迎头攻击战术的特点,建立了相应飞行轨迹的数学模型,并求解了载机速度、载机发射导弹速度、转弯速度、载机转弯半径、目标机速度、载机飞行时间、转弯时间和导弹飞行时间之间的关系.通过仿真分析了飞行参数对飞行轨迹的影响,并根据载机性能约束条件,求解了飞行参数的最优解.仿真结果表明,飞行轨迹模型和最优飞行参数设计的合理性和可信性,可为超视距空战战术、战法决策等作战应用提供重要参考.     

基于机动动作库的飞机航路飞行仿真研究

研究飞机的航路飞行仿真技术,在空战对抗仿真中有着广泛应用.针对当前飞机动力学模型的仿真方法实时性较差以及航迹组合的仿真方法精度较低,且不能提供实时姿态信息等缺点,在航迹组合方法的基础上应用飞机动力学模型在典型状态下的简化形式,提出了一种基于机动动作库的飞机航路飞行仿真方法.仿真结果表明,可以更真实地模拟飞机航路飞行航迹,同时飞机的姿态信息也得到了实时展现.因此,能够满足空战对抗仿真在仿真精度和可视化方面的需求.     

通用空空导弹ACMI毁伤评估仿真模型

空空导弹飞行速度快,在系统传输延迟时间内,飞行距离往往大于战斗部的威力半径,难以确定目标机的毁伤情况.可以通过空战演习训练(ACMI)系统能大幅提升空战作战效能,在安全条件下,一般采用仿真模型代替实弹,进行毁伤评估.根据空空导弹飞行力学原理,建立导弹运动方程.为了准确进行毁伤评估,提出了计算导弹与目标最小距离的两种方法,实现延迟时间内完成导弹毁伤评估.最后给出评估的具体条件,建立模型进行仿真.仿真结果证实了模型的合理性和可行性.     

捷联惯导系统软件测试中的仿真飞行轨迹设计及应用

介绍了一种针对捷联惯性导航系统进行软件测试的仿真飞行轨迹的设计方法。该方法根据实际情况，将各种典型的机动动作做成了单个的模块；然后再根据需要测试的性能将各个机动动作自由组合成一条飞行轨迹进行实时仿真测试。笔者利用该飞行轨迹设计方法设计出一些典型的飞行轨迹并应用于我国某型捷联惯性导航系统的软件测试中，为系统性能、精度的提高作出了重大贡献。     

以战术协同为目标的直升机运动性能仿真

为了在直升机模拟作战平台上实现任务规划和战法推演.使模拟直升机能够具有和真实飞机相同的运动特性.从直升机战法模拟这个工程应用的角度出发,通过直升机已知的部分飞行性能特点,运用滑流理论推导出一套直升机旋翼需用功率及可用功率的计算方法.并根据工程应用对直升机性能需求的侧重点,运用飞行动力学建立直升机运动的简化模型.最后用编程工具进行仿真.并将直升机的功率分析应用到其运动模型之中.仿真结果表明该方法是可行的.     

捷联惯导系统测试中仿真轨迹的设计与分析

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,而各类导航系统性能测试又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数.针对捷联惯性导航系统进行测试的飞机仿真飞行轨迹的设计方法.方法将飞行轨迹分解成若干任务段,根据实际需要,通过自由组合这些任务段,得到一条完整的飞行轨迹.据此设计了一条仿真轨迹并对该轨迹进行了性能分析,结果表明设计方法不仅能够较好的模拟飞机的实际飞行状态,更能有效的检验捷联惯性导航算法的精确性和可靠性,应用效果令人满意.     

基于能量状态法的飞机节油轨迹优化及其遗传算法实现

研究了高高空长航时飞机基于能量状态法的节油轨迹优化方法及其遗传算法寻优实现.用能量状态概念简化飞机运动模型,应用最优控制理论进行飞机飞行性能的优化,使用遗传算法进行全局寻优,继而生成最优节油飞行轨迹,并通过Matlab程序进行仿真.仿真结果表明用遗传算法进行全局寻优,程序的寻优效率较高,仿真时间较短,得到的结果也更趋合理,节省了飞机的燃油量,缩短了爬升时间.     

雷达训练模拟器虚拟靶标仿真关键技术研究

基于计算机仿真技术生成的虚拟靶标,作为雷达模拟器的训练目标,是防空兵分队进行模拟对抗训练的重要形式。介绍了雷达训练模拟器中虚拟靶标系统的仿真建模方法,重点对多目标智能化虚拟靶标的任务规划、电子对抗、战术动作等问题的仿真方法进行介绍,提出了虚拟靶标的简化模型,电子对抗及战术动作的作战决策模型。仿真效果逼真。     

一种飞机的航迹模拟仿真算法

飞行仿真中,飞机航迹模拟没有考虑飞机是匀速还是变速,一般由简单的直线和圆组合来表示,这种表示算法较为理想化或简单化。为了建立逼真空情,实现复杂多样的飞行动作模拟,本文对飞机运动的数学模型进行研究,归纳总结飞机直线飞行算法,针对飞机转弯航迹过于理想和简单化提出一种新的模拟算法来模拟飞机转弯航迹。将飞机匀速和变速转弯用一种算法实现,增加新的转弯方式并提高飞机航迹多样性。最后将新算法替代老算法在航管模拟训练系统中进行应用与仿真,与真实飞机航迹数据对比,证实新的算法可以模拟出变速转弯航迹,并使整体航迹更加接近真实。     

基于三支决策的飞机空战机动决策方法

为了提高战斗机在信息不充足条件下的机动决策能力,提出一种基于三支决策的飞机空战机动决策方法。首先,使用三支决策意图识别模型对目标意图进行识别;其次,将目标的作战意图因素引入到威胁评估中后,结合目标的威胁程度,提出基于三支决策的机动决策权重因子动态调整法;最后,使用模糊逻辑构建机动决策因子评价函数,并利用权值动态调整策略和机动决策评价函数求出每一阶段飞机最佳的机动方式,从而形成可行有效的飞行路线。仿真实验结果表明,所设计的基于三支决策的飞机空战机动决策方法具有可行性和有效性。     

线性规划在低空突防飞行控制系统中的应用

首先通过对线性规划问题加以简化规划出了理想的飞行参考轨迹,然后采用输出预测控制,让飞机跟踪规划出的飞行参考轨迹,最后,以随机地形为例进行了数字仿真,其结果符合低空突防的战术要求.     

某大机动无人机基于飞行任务的敏捷性评估飞行科目设计与仿真

由于现代空战的特点，根据时间量级分类的单维度的敏捷性评估已经不能满足空战的需求。为了优化控制系统的设计，最大限度地发挥飞机的飞行性能，需要对大机动无人机进行基于飞行任务的敏捷性评估。针对大机动无人机敏捷性评估的特点，从20个标准评估机动任务集中选取了3种与某无人机实际使用相关性较强的飞行任务作为其评估机动，展开了无人机基于飞行任务的敏捷性评估和仿真验证。对选取的3种飞行任务进行了详细的敏捷性评估方法描述，在通用的无人机敏捷性评估仿真环境中对加入非线性飞行控制律的某大机动无人机进行了基于3种飞行任务的敏捷性评估仿真验证，根据评估结果对控制律进行调参，为控制律设计提供指南和优化依据。     

直升机机动飞行的数学描述及仿真

直升机机动飞行的研究对于直升机空战战术具有十分重要的作用,为此首先介绍了直升机机动飞行的数学描述及仿真方法,即在直升机三自由度模型下用数学方法对直升机机动飞行轨迹进行描述,得出完成机动动作需要施加在直升机上的控制指令,通过指令转换模型将控制指令转换为操纵直升机的操纵量,然后在直升机飞行动力学模型下对机动飞行进行仿真。然后分别对直升机"加速减速"机动和"障碍滑雪"机动科目进行了数学描述和机动飞行仿真,仿真结果验证了数学描述及仿真方法的可行性。     

基于SSA算法的飞行动作规则自动提取

针对空战知识获取问题展开研究，提出了一条从海量飞行参数中获取知识的途径。构建空战专家系统知识库；对于飞行动作规则知识的提取，提出了一种基于樽海鞘群优化算法的飞行动作规则知识提取方法，为了使提取的规则知识简洁有效，对算法的评价函数进行了设计。通过对水平右转弯机动动作和斤斗动作进行规则提取仿真与分析，验证了该方法的有效性和可行性。     

改进型空中交通流量预测算法的验证与实现

为了提升管制现场运行数据挖掘效率,改善现有空管流量预测系统存在系统结构与算法设计复杂性,提出一种基于空中交通管制自动化系统综合航迹数据和基础飞行数据交换报文处理的,能够实时修正航空器航迹4D剖面预测模型的流量预测算法。主要通过计划航迹和雷达航迹匹配关联算法模型以及利用航向角平面投影匹配算法提高流量预测的精确性。通过与当前主流的优秀算法对比和验证,方法能够全面、真实反映目标航迹当时运动态势和管制区域流量预测信息,工程实现较为简洁,具有一定的工程实践意义。     

Autonomous Maneuver Decisions via Transfer Learning Pigeon-Inspired Optimization for UCAVs in Dogfight Engagements

This paper proposes an autonomous maneuver decision method using transfer learning pigeon-inspired optimization (TLPIO) for unmanned combat aerial vehicles (UCAVs) in dogfight engagements. Firstly, a nonlinear F-16 aircraft model and automatic control system are constructed by a MATLAB/Simulink platform. Secondly, a 3-degrees-of-freedom (3-DOF) aircraft model is used as a maneuvering command generator, and the expanded elemental maneuver library is designed, so that the aircraft state reachable set can be obtained. Then, the game matrix is composed with the air combat situation evaluation function calculated according to the angle and range threats. Finally, a key point is that the objective function to be optimized is designed using the game mixed strategy, and the optimal mixed strategy is obtained by TLPIO. Significantly, the proposed TLPIO does not initialize the population randomly, but adopts the transfer learning method based on Kullback-Leibler (KL) divergence to initialize the population, which improves the search accuracy of the optimization algorithm. Besides, the convergence and time complexity of TLPIO are discussed. Comparison analysis with other classical optimization algorithms highlights the advantage of TLPIO. In the simulation of air combat, three initial scenarios are set, namely, opposite, offensive and defensive conditions. The effectiveness performance of the proposed autonomous maneuver decision method is verified by simulation results.      

载机机动对目标被动探测跟踪影响的算法研究

针对单载机仅用单传感器对目标进行纯方位测量的被动探测跟踪问题,研究了载机的不同机动方式对目标被动探测跟踪算法性能的影响。建立了修正极坐标下目标被动探测跟踪模型,分析了该模型在扩展的卡尔曼滤波中的滤波特性和载机机动方式对该模型的影响,在Matlab环境中进行了仿真。结果验证了在载机不机动的情况下,该目标被动探测跟踪算法无法跟踪上目标;载机机动后一定时间后不再做机动会导致算法重新发散;当载机做适当的周期机动,该算法可持续跟踪目标。     

空战目标机规避仿真设计研究

针对传统对抗性空战模拟仿真中目标机不能根据战场态势和环境进行自身机动动作调整,缺乏自主智能性的缺陷,在分析机载雷达以及空空导弹的缺陷和不足的基础上,分别建立规避机载雷达机动数学模型及规避空空导弹机动数学模型.设计并建立机动规避专家控制规则库,仿真实现了具有智能机动决策机制的目标规避仿真机.仿真结果表明该智能目标机能够有效的选择自身机动方式,对雷达探测和导弹攻击进行规避躲闪,为模拟空战增添逼真的目标环境,对空战仿真训练具有实际意义.