无人作战飞机空战自主战术决策方法研究

自主战术决策是UCAV付诸作战使用的关键技术之一。建立了基于航迹坐标系下的UCAV运动方程,对三自由度的控制指令进行了改进,并以此对NASA提出的基本操纵动作库进行了定量描述。在此基础上,面向实际战场态势,依据模糊空战推理规则,设计了基于自主战术决策模块的自主战术决策方法。仿真结果表明,所研究的方法可以使UCAV在空战中进行自主决策,获得更大的战场优势,具有一定的参考和应用价值。     

目标飞机自主空战战术机动仿真

建立了目标飞机飞行运动模型和基本飞行机动控制方法,根据现代空战特点、空中态势、威胁环境和机载武器性能等因素,设计了目标飞机进攻、防御战术机动动作,并采用机动动作链实现了战术机动动作的执行。同时建立了目标自主空战决策专家系统,实现了特定的空战态势和武器挂载条件下自主空战仿真,为模拟对抗训练提供了逼真的虚拟对手,也为态势估计、信息融合等研究工作提供了符合实际的目标信息。     

基于风险型决策的多目标空战机动策略研究

通过对空战机动策略的分析,提出了一种基于风险型决策的多目标机动决策方法.采用对策论和空战态势评估的相关方法,将空战态势作为选择机动策略的依据.考虑实际的空战情况,在满足机动决策能力要求的前提下,改进了预测时间的选择方法.采用与态势有关的预测时间函数,使计算速度能够满足空战快速性的要求.在Matlab环境下对实例进行了仿真.结果表明,该方法考虑了选择机动的风险性,提高了计算速度,更符合空战实际情况.     

空战机动决策中的影响图方法

首次将影响图分析方法引入到一对一空战机动决策中。在影响图模型中,各种空战态势下的每个备选机动方案都与一个概率值和一个效用值相联系,根据贝叶斯定理可以利用传感器信息降低结果的不确定性,影响图分析为综合效用值提供了概率分布,表示完成各备选动作的成功率,最终的决策根据所选的决策标准而定。最后进行灵敏度分析以决定各因素对决策结果的影响程度。     

无人作战飞机侦察/打击一体化自主控制关键技术探讨

为了适应未来战争的发展趋势,迫切需要实现无人作战飞机的自主控制,提高其自主水平和智能程度。首先给出了自主控制的概念,自主控制发展阶段以及自主水平的层次划分;然后分析了无人作战飞机侦察/打击一体化的作战过程、特点及系统的典型构造方案,并介绍了侦察/打击一体化无人作战飞机型号背景以及发展趋势;结合无人作战飞机自主控制系统的工作流程,建立了基于侦察/打击一体化的自主控制系统结构;最后探讨了无人作战飞机侦察/打击一体化自主控制中的关键技术,并提出了相应的解决方案。     

无人作战飞机自主攻击非线性控制器设计

针对无人作战飞机自主攻击过程高精度、大迎角以及飞行状态快速变化等飞行控制需求, 采用反步控制设计非线性控制器。依据飞行器六自由度方程建立非线性控制模型, 利用奇异摄动原理将速度控制器和姿态控制器设计分离开, 分别利用反步控制原理设计控制器, 采用一阶指令滤波器克服传统反步法带来的“微分爆炸”问题, 最后依据Lyapunov稳定原理证明了控制系统跟踪误差渐近趋近于零。仿真结果表明, 非线性控制器在输入参考信号发生剧烈变化时仍能够实现高精度跟踪控制。     

无人作战飞机任务系统技术研究

先进的任务系统是UCAV执行作战任务的核心。本文从功能层、物理层和技术实现层三个层面论述了UCAV任务系统方案：在功能层上,该方案采用操控／自主攻击方式,既可由地面控制站操作员操纵,执行作战任务,也可由UCAV任务系统对目标进行自动识别、威胁判断、攻击排序及火力分配,自主完成攻击及对威胁的规避任务;或者由操作员指定攻击目标后,任务系统自动规划飞行轨迹和飞行操作指令,由飞控系统控制UCAV自主飞行到最佳攻击区域完成对目标的攻击。在物理层上,任务系统由机载任务系统、地面控制站两大部分组成。在技术实现层上,涉及的关键技术主要有任务规划技术、传感器数据处理与信息融合技术、传感器管理技术、态势评估与战术决策技术、自主攻击技术等。     

无人作战飞机对空自主攻击占位研究

针对无人作战飞机（UCAV）对空自主攻击时存在攻击范围小、机动能力差、信息链路延迟的问题,设计了一种旨在提高攻击精度和提升整体作战效能的自主攻击方法。根据UCAV对空自主攻击的特点分别建立了UCAV和制导导弹的运动学、动力学模型。采用模式搜索法解算得到导弹可攻击区和不可逃逸区,并设计了导弹最佳发射位置。为精确到达导弹发射位置,采用滑模变结构导引方法设计了自主攻击占位过程并进行了数字仿真。仿真结果表明,UCAV能够在短时间内到达导弹发射位置并保持姿态稳定,进而对目标实施打击。     

无人作战飞机系统综述

简要描述了无人作战飞机的发展背景、国外目前的发展方案,分析了无人作战飞机的任务与性能要求,提出了无人作战飞机系统的组成,最后提出了发展无人作战飞机应关注的关键技术。     

基于人工势场启发粒子群算法的空战机动决策

以敌我双机空战为背景,基于滚动时域控制思想对空战机动决策进行研究。借鉴人工势场的思想构建了空战人工势场,重点分析了人工势场函数的构建,变权重函数的建立,提出了人工势场启发粒子群算法的空战机动决策方法,最后进行仿真验证。仿真结果表明,该方法能有效消除人工势场的局部极小值问题,同时也改善了粒子群算法全局搜索能力,避免了早熟,得到的结果是有效的。     

空战指挥控制的自主决策思维属性

未来空战中,提高空战指挥控制系统的自主决策能力是提高空战指挥控制系统在复杂、动态、不确定的空战环境中的决策能力的关键所在。首先从空战指挥控制的决策需求出发,从信息、动机、规划、责任等方面对空战指挥控制自主决策思维要素进行了分类,提出信念、目标、战术意图、责任等自主决策思维属性,基于空战环境、自身能力和任务等要素对空战指挥控制自主决策思维属性的建模要点进行了分析,并对思维属性的建模方法进行了述评。     

近距格斗自主决策研究

辅助决策系统能够提高飞机近距空战的智能化和自动化水平.为了改善辅助决策系统的自主能力,使决策支持系统适应快速变化的战场环境和及时纠正决策失误,提出了一个应用新决策触发机制的决策系统.该触发策略改变了传统的固定时间间隔的触发机制,可以根据战场态势的变化动态地调整自主决策的时机,适应快速多变的战场环境.最后使用对抗仿真对该触发策略进行验证,其中我方使用了新的策略触发器,而敌方仍然使用固定时间间隔的触发策略,其时间间隔为2～4 s不等.仿真结果证明了新策略的良好效果.     

多级影响图在无人机群协同空战机动决策中的应用

现代空战多为机群对机群的空战。针对无人机群空战中协同攻防机动决策的问题,首先提出了针对单机对单机的在不确定环境下基于多级影响图的空战决策建模。在此基础上对无人机群进行分组,并根据无人机的空战能力划分角色,在空战初始确定小组内的长机与僚机。通过引入协同因子,对空战机动决策中的当前局势概率重新进行加权修正,很好地解决了单元内各成员协同配合的问题,从而将单纯的一对一空战引申为多机对多机协同空战。仿真结果表明所建立的决策模型能够有效地解决无人机群协同空战的机动决策问题。     

单机超视距空战智能辅助决策方法

面向超视距空战中决策支持系统的需要,建立了基于任务分解的分级递阶结构的辅助决策系统框架.基于雷达的发现概率和导弹可攻击概率等因素,建立了超视距空战情况域判定方法.研究了飞机机动方案选择和导弹发射决策方法,建立了超视距空战优势函数模型.针对单机单目标超视距空战条件,利用仿真软件进行了数字仿真验证,仿真结果表明此方法可行、...     

基于滚动时域控制的战斗机空战机动决策

采用滚动时域控制(Receding Horizon Control,RHC)方法对空战机动决策进行建模研究。首先,基于空战态势和战斗机作战能力给出探测优势和攻击优势的集合描述,并建立定量评估函数,得到机动决策的目标集;其次,综合考虑战斗机的战术优势、机动时间和控制损耗构建了决策指标函数;然后,基于直接多重打靶法给出其数值求解方法。仿真结果表明:基于RHC的机动决策方法能够在规避目标威胁的情况下,有效地达成攻击条件。     

基于博弈论及Memetic算法求解的空战机动决策框架

针对现有机动决策模型体现空战对抗性不足的问题,基于博弈论构建机动决策模型并提出采用改进Memetic算法求解。基于双矩阵博弈构造空战机动决策模型;MA由粒子群优化算法和禁忌搜索算法组成,并引入模拟退火算法以保持粒子多样性。仿真表明更加符合空战实际,可对空战进行有效建模,求解算法满足实时性要求。