有人/无人机协同空战研究进展综述

有人/无人机协同空战是未来空战的重要发展方向,有人机和无人机协同运用、优势互补,形成灵活高效的作战体系,将对未来空战效能的提升发挥巨大作用。首先,阐述了近年来美军作战概念的发展演进,分析了美军有人/无人机协同作战的相关项目发展,提炼总结了有人/无人机协同空战的特点;其次,以穿透性制空作战为场景,分析了有人/无人机协同空战的具体运用和作战流程;最后,从航迹规划、空战决策、编队控制3个方面对有人/无人机协同空战的关键技术和研究现状进行梳理和分析,并对未来有人/无人机协同空战的研究发展方向进行了总结和展望。

有人/无人机协同空战任务规划技术

随着“分布式作战”“马赛克战”等新型作战概念的提出,无人机作为新型空战力量,依靠其灵活性、机动性、互操作性和低廉的成本,有效地弥补了有人机在空战中的作战“盲区”,将其纳入现代空战的任务规划体系,与有人机协同配合执行空战任务,会对空战结果产生巨大的影响。研究了基于数据的空战离线任务规划技术和基于任务的空战在线任务规划技术,并基于OODA环对有人/无人机协同空战任务规划技术进行了综述,结合该技术在测试进程和实际作战应用中存在的不足,展望了该技术未来的发展趋势,对下一步开展有人/无人机协同空战任务规划研究提供借鉴参考。

论协同空战及其关键技术

协同空战是随着现代战斗机、机载武器和航空Ｃ＾３Ｉ系统的发展而出现的，它交震惊各作战的基本样式。本文从战场实践和学术争鸣两个角度总结了协同空战的发展及国内外的研究情况，阐述了协同空战的几项关键技术，并介绍了在协同空战方面的一些研究工作和设想。

超视距协同空战态势评估方法研究

针对目前超视距协同空战态势评估非参量法模型的缺点,提出了一种新的非参量法模型。该模型针对超视距协同空战的特点,以双机对飞、导弹互射为主,以载机空战能力、机载导弹武器性能、载机高度及机载雷达的探测距离等性能参数作为主要研究对象,分别建立了超视距攻击方式威胁函数、超视距时间威胁函数、超视距高度威胁函数和协同空战能力威胁函数,并采用线性加权法将各种威胁函数进行综合,求得协同空战中的整体威胁态势,作为战术选择、目标分配、火力分配的基础。模型较全面、合理地反映了超视距协同空战的特点。仿真算例验证了模型的有效性。

基于Memetic算法的超视距协同空战火力分配

针对超视距多机协同空战中,火力单元采用一次性完全分配原则容易造成资源浪费的问题,采用一种新的火力分配数学模型.该模型带有毁伤概率门限,能够保证在满足毁伤概率门限的前提下,优先保证威胁度大的目标被分配且选择对各目标杀伤概率相对较大的火力单元,使其对目标的毁伤概率平均值达到最大且尽量少地消耗火力单元,从而节省和充分利用火力资源.在此基础上,提出采用以离散粒子群算法为全局搜索策略,以贪婪算法为局部搜索策略的Memetics算法求解协同空战火力分配问题,有效地提高了算法收敛速度、精度.仿真算例验证了模型的优点及Memetic算法的有效性.

基于多智能体联盟的多机协同空战任务分配

基于多智能体联盟形成理论,分析了网络化条件下多平台多目标攻击任务分配问题.将协同任务分配的过程视为复杂联盟的生成过程,首先将对目标总体的打击任务分解为一系列子任务,各子任务再进一步分解为单个平台能够完成的任务单元;再根据联盟特征函数的定义分别建立联盟报酬、能力成本、通信开销模型,以联盟特征函数作为空战任务分配目标函数;最后引入离散粒子群优化算法进行联盟生成,采用二进制矩阵编码形式,设计粒子可行性检查策略.仿真实验验证了本方法在协同制导条件下空战任务分配的合理性与有效性.

混合编队协同空战电子支援干扰功率分配方法

针对电子战飞机和战斗机编队协同空战条件下电子支援干扰功率分配问题进行研究。根据电子干扰的功率条件建立电子干扰压制距离模型;基于电子压制距离构建作战优势模型,得到压制功率与作战优势之间的函数关系;以编队作战优势最大化为目标函数建立功率分配优化模型。最后,对模型的合理性进行仿真验证。结果表明,所建立的功率分配方法能够进行合理的功率分配,实现最优干扰效能。

协同空战的最小共享信息集

首先提出了最小共享信息集的概念。然后 ,提出了作战飞机的智能系统模型。从它入手 ,分析了协同空战的信息 ,提出了确定协同空战的最小共享信息集的事件法 ,并应用信息论证明了事件法的确能够减少通信的信息量。在上述基础上 ,确定了超视距空对空协同作战的最小共享信息集 ;

群机协同空战中的多目标攻击决策模型研究

分析了群机协同空战中,多编队、多机分步协同作战的特点,提出分层递阶的协同多目标攻击决策模型,将问题分解为战役层兵力指派和战术层多目标分配决策,并分别设计了战役层和战术层的决策模型。建立了通用空战态势评估和能力评估模型,通过对战役层和战术层作战单元的抽象和评估模型参数的设置,可将该模型应用于两个不同层次。最后给出了仿真算例,验证了该模型的可用性和有效性。

基于动态威力场的协同空战态势评估方法研究

针对非参量法模型将动态优势与静态优势孤立,表现形式无法直观、连续地体现具体编队的超视距协同空战态势的问题,提出动态威力场的概念将其应用于超视距协同空战态势评估。根据超视距协同空战特点,从战斗机攻击能力、通信能力、探测能力、生存能力、电子干扰能力、协同能力和全向告警能力等方面构建威力势模型。仿真结果表明:此方法能够克服非参量法模型的缺点,能够全面、形象、连续地对超视距协同空战的态势进行评估,且可以有效提高战场决策者的效率和决策的质量。

有人/无人战斗机协同空战模式及能力需求分析

针对未来空战的特点对有人/无人战斗机协同空战的作战模式及能力需求进行了研究。从信息链到武器链时空过渡的角度分析了有人/无人机协同空战的作战优势;提出了两种典型的有人/无人机协同空战方式,并给出了作战过程描述及功能结构分析;基于"观测-评估-决策-执行"指挥控制环分析了有人/无人机协同空战的指挥控制流程;基于协同空战的任务需求提出各参与平台的能力需求。此研究对有人/无人机协同空战的发展具有一定的指导意义。

多无人机模糊态势的分布式协同空战决策

针对不确定环境下的多无人机协同攻击多目标的空战问题给出了一种分析方法.首先通过分析不确定环境下的无人机空战态势,建立了多无人机模糊态势的任务分配模型.然后提出了异步一致性拍卖算法,将目标收益作为竞标的依据,给出了不确定环境下的多无人机协同攻击多目标的分布式空战决策方法.仿真结果表明,该算法在双方机群较大时能够实现快速收敛,提高了空战效率与资源利用率,且具有良好的稳定性和可扩展性.

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。

基于粒子群优化算法的协同空战导弹目标分配

为了取得协同空战的最佳攻击效果,在协同攻击的过程中进行导弹-目标最优分配是一种有效的解决方法。首先运用作战效能和运筹学理论建立多目标协同攻击的导弹-目标最优分配模型,其次在分析基本粒子群优化算法特点的基础之上提出了一种改进粒子群优化算法,其中的主要改进有3点:惯性权自适应调整、粒子速度与位置自动更新以及优化策略改进。然后将该改进粒子群优化算法应用于协同空战导弹-目标最优分配问题的迭代求解。仿真结果表明所采取的改进策略加快了算法的收敛速度,提高了粒子的局部求解精度与全局寻优能力,并且与基本粒子群算法、遗传算法相比较,该改进粒子群优化算法能够更加快速、有效地求出多目标协同攻击的导弹-目标分配最优解。

协同空战中基于任务分解的任务协调机制研究

协同空战任务决策的一个关键是编队内部的协调。基于复杂系统的一般求解方法,结合人工智能领域的MAS技术,提出了一种任务协调的分步实现方法。首先,就复杂的协同作战任务提出了一种分级分解思想,通过6级分解,将一项复杂作战任务分解为单个作战Agent的阶段性战术级任务,实现了协同作战任务的细化和量化,为各Agent协同完成复杂任务奠定了基础。在任务分解的基础上,建立了多Agent任务协调的数学模型,在合同网协议的基础上,提出了一种基于市场行为的编队内部的任务的动态协调机制。各作战Agent通过市场协议动态地选择适合自己的作战任务(包括协作性的和非协作性的),以编队总体效用最大化为目标,高效地实现了任务的动态、分布式的分配。仿真结果表明,提出的基于任务分解的协同任务协调机制效果较好,对作战任务决策起到了基础性的作用。

影响图对策在多机协同空战中的应用

为了解决不确定环境下空战机动决策问题,将影响图和对策论引入到多机协同空战中,提出了协同影响图对策模型.首先确定群机空战转化为多个小编队作战的原则,然后在协同的思想下把多对多空战模型转化为多个一对一空战模型,最后在不确定环境下,运用影响图对策理论解决一对一空战.针对影响图对策模型计算量大的问题,采用移动平均控制法进行求解.空战仿真结果表明该模型的有效性.

多机协同空战中的威胁排序

提出了一种基于最大隶属度原则的多机协同空战威胁排序的方法。结合实际空战特点,首先评估各架敌机的空战能力,分析空战态势,计算三维空战威胁指数,进而求出威胁因素矩阵,并对威胁矩阵模糊规范化处理,在此基础上建立最大隶属度模型。最后结合Matlab软件对实例中敌机的威胁度仿真计算,求出敌机的威胁度大小,验证该方法的正确性。仿真结果表明,最大隶属度方法简单易于实现,能有效解决多机多目标协同空战中的目标威胁排序问题。

多机协同空战火力控制研究

从火力控制的角度探讨多机协同空战的作战方式和协同作战的基本火力控制原理。在深入分析多机协同空战的火力控制过程基础上,指出协同作战与单机自主作战的火力控制的不同特点。将协同空战分解为协同目标瞄准、协同导弹发射与制导、导弹自主攻击3个阶段,针对和载机火力控制密切相关的前两个阶段进行研究,并提出各个协同阶段的协同方式、协同内容和载机火力控制的实施方法,对于协同空战火力控制理论的研究和战术创新具有一定的指导意义。

多机编队协同空战的概念及关键技术

介绍了空对空多机编队协同空战的基本概念和所涉及的关键技术,提供了关键技术所包含的具体内容和解决的方法。本文为从总体概念上了解和把握多机编队协同空战问题提供有益的参考。

协同空战中目标的威胁判定方法

作为信息化条件下的一种重要空战模式,协同空战中的目标威胁等级的判定为武器资源的有效配置提供了重要依据。采用灰色多层次评判方法,依据空战效能、空战态势及作战意图所建立的目标威胁评判模型,兼顾单机、编队的生存威胁和完成作战任务的风险因素,做到定量与定性相结合。算法满足独立性和兼容性要求,易于根据实战情况修改评判参量。