基于态势评估及DDPG算法的一对一空战格斗控制方法

已有的空中格斗控制方法未综合考虑基于专家知识的态势评估及通过连续性速度变化控制空战格斗的问题。基于深度确定性策略梯度(DDPG)强化学习算法,在态势评估函数作为强化学习奖励函数的基础上,设计综合考虑飞行高度上下限、飞行过载以及飞行速度上下限的强化学习环境;通过全连接的载机速度控制网络与环境奖励网络,实现DDPG算法与学习环境的交互,并根据高度与速度异常、被导弹锁定时间以及格斗时间设计空战格斗结束条件;通过模拟一对一空战格斗,对该格斗控制方法在环境限制学习、态势评估得分以及格斗模式学习进行验证。结果表明:本文提出的空战格斗控制方法有效,能够为自主空战格斗进一步发展提供指导。

空战格斗决策研究

基于敌对的两机空战背景,利用不断更新的威胁态势作为飞行员的决策依据,采用影响图分析法描述空战飞行员的决策过程,建立了空战飞行员的决策模型.其特点是空战威胁态势的评估及决策方式易于根据飞行员的经验和偏好进行描述与调整.仿真结果表明,利用所建立的空战决策模型可以有效地导引战机格斗,决策过程符合空战格斗理念.

空战格斗飞行机动数据库建立及应用

空战格斗任务面临环境高复杂性、博弈强对抗性、响应高实时性、信息不完整性、边界不确定性等多项挑战。为此,已建立人类飞行员空战格斗飞行机动数据库ACED(Air Combat Engagement Database),系统采集人类优秀飞行员空战格斗飞行机动数据。基于该数据库,首先分析了空战格斗飞行机动方程,提出应重点分析飞行员在空战任务中的滚转角及法向过载决策指令;研究确定了近距空战格斗任务中的人类飞行员飞行机动决策时间窗,并采用能量谱分析方法确定了飞行员在近距空战格斗飞行机动中的滚转角决策频率;针对采用航炮作为主武器的近距空战格斗任务,研究了近距空战格斗敌机轨迹预测算法。相关方法可有效预测航炮炮弹生命周期内的敌机未来轨迹,有力支撑了航炮自动火控算法的研发,助力在相关空战竞赛中取得优异成绩。本文系列应用示例验证了已建立的空战格斗飞行机动数据库的有效性。

多机协同空战近距格斗决策

将多级影响图和对策论引入到多机协同近距格斗决策研究中,首先将机群分组为多个小集团作战,继而又进行将小集团作战转化为多个一对一空战的协同决策,然后应用多级影响图对策解决不确定情况下近距格斗决策问题,建立了考虑交战双方、动力学质点模型和飞行员的偏好的连续机动决策模型。并探讨了求解多级影响图对策的方法,最后进行了2∶2协同空战仿真分析,仿真结果表明该模型的有效性。

决策影响图方法在三维空战决策中的应用

针对以往空战建模通常仅考虑单方决策的不足,建立了考虑交战双方对抗决策的三维双机空战决策模型,应用影响图分析法描述了空战中飞行员的决策过程,并进行了三维立体格斗空战的仿真研究。仿真结果表明应用决策影响图的三维空战决策模型能够逼真地模拟空战格斗过程;该空战决策方法在不确定情况下的决策效果理想,攻防兼顾,可以适用于各种空战环境。

基于二元模糊比较法的单步空战机动决策研究

空战机动决策过程中,往往需要根据敌我态势,给定多个任务指标,最终得出多指标条件下我方机动的最优控制解。通过对双机空战态势的研究,建立机动模型。在给定敌方运动轨迹的情况下,设定机动评价指标。运用二元模糊比较法融合空战态势的各种输入信息,通过不同指标下的机动模糊比较矩阵,对我机单步机动决策进行研究,最终得出我机机动轨迹。仿真结果表明,算法符合实际,并且具有较好的稳定性。

双机平面格斗的一些问题——一种处理“二重角色”的方法

结合坐标变换和能控区及微分对策方法,本文提出较为细缀的一种处理双机格斗“二重角色”问题的方法。分析了捕捉区、逃避区和危险区,有助于飞行员在空战格斗中采取有利于自己的控制。本文在空战格斗的对策模型中,考虑了双方匀变速运动。

后截获发射近距空空导弹控制研究

近距格斗空战中,本机进入攻击区后还要满足导弹截获目标这一发射条件才能发起攻击,因而往往会错失战机。为在一定条件下增加本机发起攻击机会,补充近距空空导弹发射方式,文中提出了一种基于后截获发射方式的导弹控制模型。仿真结果表明具有此后截获能力的导弹可以放宽导弹的发射条件,从而实现后截获发射。

F-4“鬼怪”战斗机

“鬼怪”战斗机是美国一型双座双发超音速防空战斗机。它的各方面性能比较均衡,不仅空战格斗能力强,对地攻击能力也不弱。致命的“麻雀”AIM-7“麻雀”导弹是一种半主动雷达制导的空空导弹,其主要推动力来自固体燃料火箭。“麻雀”导弹的制导系统利用机载雷达的四波来定位目标飞机。

基于试探机动算法的专家系统优化方法

在进行无人机自主决策系统的设计中,专家系统方法是一种工程可行性高的常用设计方案。专家系统方法能够充分利用空战理论和专家经验,提供合理的建议。但是传统的专家系统在实际应用中,存在规则前件无法匹配规则而导致决策失败的问题,一定程度上限制了专家系统的应用范围。针对这一问题,提出了一种试探机动选择算法,该算法可以根据当前飞行状态和敌我两机的相对态势,对专家系统规则无法匹配情况下的决策结果进行优化,从而得到更好的决策结果。