基于LSTM–PPO算法的多机空战智能决策及目标分配

针对传统多机空战中智能决效率低、难以满足复杂空战环境的需求以及目标分配不合理等问题.本文提出一种基于强化学习的多机空战的智能决策及目标分配方法.使用长短期记忆网络(Long short-term memory,LSTM)对状态进行特征提取和态势感知,将归一化和特征融合后的状态信息训练残差网络和价值网络,智能体通过近端优化策略(Proximal policy optimization,PPO)针对当前态势选择最优动作.以威胁评估指标作为分配依据,计算综合威胁度,优先将威胁值最大的战机作为攻击目标.为了验证算法的有效性,在课题组搭建的数字孪生仿真环境中进行4v4多机空战实验.并在相同的实验环境下与其他强化学习主流算法进行比较.实验结果表明,使用LSTM–PPO算法在多机空战中的胜率明显优于其他主流强化学习算法,验证了算法的有效性.

多机空战目标威胁评估算法

首先介绍了几种现有的多机空战目标威胁评估方法 ,并对它们的应用进行了分析 ;在此基础上 ,提出了一种综合目标空战能力和空战态势的威胁评估算法 :威胁指数法 ;最后给出了具体算例 ,计算结果表明 ,威胁指数法可以全面、有效地完成多机空战中威胁评估和威胁排序的计算。

多机空战仿真协同战术决策方法

首先介绍了多机空战协同战术决策的主要内容,然后提出了一种用以进行空战态势评估和威胁评估的方法——威胁指数法;在此基础上给出了目标分配的具体步骤以及火力分配模型;最后给出了具体仿真算例,计算结果表明,文中介绍的方法可以全面、有效地完成多机空战中的战术决策任务。

基于有驾驶员参与的多机空战模拟效能评估方法

采用有驾驶员参与的半实物飞行训练模拟器解决了多机空战效能评估中人的因素问题。针对现有机载武器对目标机的攻击效果评估模型复杂抽象且物理意义不明确的难题,构建杀伤度模型对以前的作战能力指数模型进行改进。在空战仿真过程中,根据导弹与目标机的交会条件,提取导弹脱靶量的值,来计算其杀伤度,并记录相关数据得到作战过程表。采用线性加法累计法对表中的数据进行处理,分别计算单机和机群的损伤度、杀伤度。运算过程得到简化且精度有所提高。其方法不仅可对战术训练效果进行评估,而且可作为自动生成新战法的依据。

多机空战仿真系统

简述了多机空战仿真系统的功能与组成，对其中的目标选择、机动决策、战果评定等问题进行了研究。将类比例导引法及优化指向向量法引入到机动导引中，提高了导引性能和运算速度。并结合系统功能对数字仿真结果进行了分析。

多机空战仿真分布式智能决策支持系统设计

在对现代空战领域存在的非结构决策问题分析的基础上 ,按照飞行员空战的决策机理 ,将多Agent概念引入多机空战决策领域。运用分布式人工智能的建模方法 ,按决策的内容初步设计了情报决策Agent、单机自主战术决策Agent和协同决策Agent,并对多机空战仿真分布式智能决策支持系统的分布结构、运行过程以及通讯方式进行了概念性探讨。

基于合作协同进化的多机空战目标分配

为寻找一种满足多机空战需求的目标分配优化方法,提升空战效能,提出了一种基于合作协同进化的多机空战目标分配方法。首先,该方法基于单机空战优势,建立多机协同空战优势评价指标体系。然后,对战机间的协同相关性进行分析计算,建立多机协同空战目标分配模型。在变长度染色体遗传算法(genetic algorithm,GA)的基础上,设计了基于交叉、嫁接、分裂和拼接算子的改进合作协同进化算法,提高了模型的进化效率。最后,设计实验分别对优势评价指标体系的有效性、静态算例、动态算例和大规模无人战斗机算例进行仿真验证,并将2种模型以及4种算法的计算结果和所提算法的实验结果进行对比。仿真结果表明,改进合作协同进化算法适用于该模型计算,结果收敛稳定,亲和度值显著提升,能够优化目标分配方案,在空战中具有一定的应用意义。

多机空战仿真的飞机简化模型研究

概述了多机空战仿真的概念和国内外研究现状 ,对多机空战仿真中的飞机数学模型进行初步研究与设计 ,找到一种较为符合实际的飞机简化模型描述方法。

组队微分对策的研究及其在多机空战中的应用

本文以实际用途为基础,从组队微分对策的基本理论出发,提出目标集延拓与扩展概念,进一步完善和补充了该理论。然后,将其应用于多机空战的分析,重点讨论了两机对两机平面格斗的情况,并对其代表性结局作一详解,得出一些有实际价值的结论。

多机空战对抗评估系统分析与设计

针对多机空战对抗评估系统总体设计,介绍了系统主要功能、软/硬件组成和关键技术,并对今后空战评估系统技术发展进行了分析,文中给出了相应的系统框图。

多机空战系统的歼击机建模技术

分析了多机空战系统的顶层模型结构,给出了机载雷达、武器控制和导弹等三个主要部件的模型,可以将其应用于多机空战仿真系统的数学建模和软件设计中。

基于分层构架的多机空战仿真系统设计

针对多机混合编队协同攻击多目标的新型空战特点,提出了以配匹队列顺序投递为核心的分层构架设计思想,建立了综合距离、角度和速度指标的态势决策优势函数,并据此实现了优势矩阵配匹算法,然后在动力学虚拟样机仿真环境下设计完成了系统各模块的搭建、连接和调试,最后应用本平台进行了二对二空战的仿真,验证了系统的有效性。

多机空战目标威胁排序及打击分配

针对多机空战的情况,提出了一种评估目标威胁和分配目标的算法。首先根据单个目标的单对单空战能力、作战态势,计算得出各项威胁指数。利用相对重要性模糊标度值确定各项威胁指数权重系数,并加权得出目标威胁综合指数。算得所有目标,包括敌友双方的威胁指数,建立威胁矩阵,根据威胁矩阵分配打击目标。最后通过算例的计算结果表明该算法具有很好实用性,且计算量较小。

多机空战指挥引导优势量化评估模型研究

针对目前多机空战指挥引导优势量化评估模型少的现状,以单机空战指挥引导优势评估模型为基础,分析了角度、速度、距离、高度等对空空导弹攻击区的影响,结合指挥引导实际,建立了单机的角度、距离、速度、高度优势指标,确定了单机指挥引导综合优势函数,在单机指挥引导综合优势函数的基础上,建立了多机空战指挥引导综合优势函数,最后进行了二对二的仿真验证。仿真结果表明了模型的可靠性和可行性,为多机空战指挥引导进行优势评估拓展了思路。

协商微分对策理论及其在多机空战分析中的应用

针对多机空战的特点，建立了一种新颖的研究理论——协商微分对策理论，并提出了一种求解算法——广义微分动态规划算法。推广了微分对策理论。

多机空战战术机动专家系统与决策支持系统研究

应用专家系统基本理论和方法，系统论述建立多机空战战术机动专家系统和决策支持系统的具体步骤和方法，突出知识库创建、知识表示方法和决策支持系统建立，形成具有专家水准的多机空战战术机动自动决策仿真机制。

多机协同空战仿真分布式虚拟环境网络通信软件设计

针对一个基于分布式虚拟环境技术设计的仿真平台 ,介绍了系统网络通信软件的设计思想、总体结构及对关键技术问题的分析和处理。

多机协同空战机动决策流程

针对现有空战决策方法对多机空战情况考虑不全的问题,在接敌前空战背景下,从3个方面对现有空战决策方法进行改进。一是利用威力势场取代优势函数评估空战态势,体现装备性能对决策的影响;二是从充分发挥多目标攻击能力、提升协同效能入手进行初步目标分配;三是引入目标重要性系数与收益比重系数,将雷达的多目标处理能力与攻击资源分配合理性纳入考虑。最后使用有限外推与粒子群算法解算指标函数,仿真结果证明了改进内容的有效性。研究结果表明,改进后的决策方法更符合空战实际,相较于改进前方法拥有更好的协同效能。