基于STK的1对1近距空战可视化仿真实现

在分析1对1近距空战核心模块的基础上,提出了基于STK(Satellite Tool Kit)可视化仿真方案的实现框架,对输入文件的格式、控制台接口的设计等问题进行了说明,该仿真平台不仅对飞机、武器、目标的轨迹以及探测系统、武器系统的状态进行了实时的监测输出,还逼真地模拟了战斗机飞行和作战的各种画面,为仿真平台操作人员提供了良好的操作界面,最后通过仿真实例,显示了基于STK可视化仿真的高效、逼真的优势。

单机空战智能仿真系统的建立

从主要功能、模型建立、主要特点等几个方面介绍了单机空战智能仿真系统。重点介绍神经网络决策模型和飞机、雷达、导弹模型的建立。飞机机动模型采用质点运动方程 ,选用了 1 9个基本机动动作 ;机载雷达模型着重介绍雷达发现和截获目标以及盲区确定的条件 ;导弹模型主要介绍导弹发射、跟踪、命中条件的建立和计算 ;决策模型主要介绍多层前馈反向网络决策模型的输入、输出参数以及网络拓扑结构。

空战三维视景仿真设计与实现

针对空对空作战仿真过程直观化以及仿真结果更有利于分析的需求,建立了一个具有沉浸感和交互作用能力的空战三维视景仿真环境。首先,利用建模软件Creator进行了飞机、导弹的三维实体模型和作战场景建模。然后,在空战飞行仿真系统之上,基于Vega Prime平台构建仿真环境的三维视景子系统,实时动态再现空战飞行和打击的全过程,重点研究了实现空战视景仿真的几项关键技术和实现方法,包括飞机舱内视点下的平显系统显示;基于MFC开发视景子系统的程序驱动过程;基于粒子系统的战场环境特效处理技术;以及从舱内以及舱外不同方位进行观察的视点变换。最后给出了空战视景仿真的实施效果,结果表明该系统较好地满足了空战虚拟战场三维演示的需求。

一对一超视距空战仿真中的机载雷达模型研究

为提高一对一超视距空战仿真的置信度,在考虑多路径效应、杂波、电子干扰、脉冲积累以及PRF选择的基础上,运用功能仿真法建立超视距空战机载雷达的数学模型。采用数值模拟法给出一对一超视距空战的仿真流程,以领先跟踪概率、跟踪距离、跟踪时间作为探测效能指标,运用蒙特卡洛法分析雷达自身性能和电子对抗方案对探测效能的影响。结果表明,此模型能够较好地模拟超视距空战中机载雷达的探测过程,合理可行。

基于HLA的防空作战仿真系统研究

针对防空作战仿真系统的特点,建立了可视化的公共仿真开发平台,并在此基础上设计开发了一种可扩展的防空作战仿真系统。分析了防空作战仿真系统的功能、联邦组成和相关的关键技术,并对该环境下开发联邦成员进行了详细的说明。本项研究对于其他领域内联邦成员的开发也具有重要的借鉴意义。

超视距空战领先能力研究

运用数值仿真法研究了电子对抗条件下歼击机超视距空战中的领先能力。提出了超视距空战效能指标,利用蒙特卡罗法建立了超视距空战仿真流程图。通过算例评估了领先探测效能、领先发射效能、领先击毁效能,分析了脉冲积累、脉冲重复频率、远距支援干扰、自卫干扰以及机载自卫干扰定位技术对效能指标的影响,指出了歼击机在不同电子对抗环境下探测、发射、击毁3个事件之间的逻辑关系。此仿真系统计算简便,合理有效。

靶标的几何光效应变化模型

空战仿真视景具有可见空域大(20公里以上)而靶标小(战机均小于30米)的特点。由于视景环境的解算和显示是数字信号处理机制,当靶标较远时,靶标的图像如超出屏幕显示分辨率显示能力时,出现图像丢失和混叠现象。针对空间立体视景中靶标随距离消失过程过快的问题,提出以几何效果变化模型和光效应变化数学模型替代严格的图像透视变换模型,并对该模型进行了详细的论述和分析。

超视距空战仿真中的策略识别

针对超视距空战仿真中敌机策略的识别问题,研究了一种基于案例的策略识别方法。该方法通过构建包含假定的对手任务目标、观测数据、策略等内容的案例库,采用相似度计算选择与新的观测相似的案例库子集,并计算策略概率分布来识别对手策略。实验证明,相比与常规的基于案例推理方法,在案例中增加敌机任务目标提高了策略识别准确率,并且在假定敌机目标不正确时,能修复错误假定并进行策略识别,改善了基于案例策略识别方法的性能。

基于改进多步裁定法的超视距空战体系效能研究

在对传统多步裁定法进行研究借鉴的基础上,对其提出了补充完善方法。将飞机性能参数直接引入到计算模型中,提出了依据统计学原理进行飞机、导弹数量分配以解决多机种、多弹种空战体系仿真问题的方法,增加了对电子战、空中优势情况进行的考虑,补充了对导弹消耗情况的详细统计方法,使整套算法具有更高的可信度。通过算例,证明了该算法能够有效地从宏观层面对超视距空战体系进行效能分析。

基于神经网络和人工势场的协同博弈路径规划

协同博弈路径规划是空战自主决策、机器人体育比赛等应用场景中的重要问题,其难点在于对环境对抗性反馈的实时自适应和多智能体的相互配合。提出一种基于神经网络和人工势场的协同博弈路径规划方法,使用反向传播(BP)神经网络自适应调整人工势场函数系数,并将人工势场作为神经网络输出端的特征提取。为解决真实样本质量和数量不足的问题,基于遗传算法仿真生成样本数据用于神经网络训练,并通过滚动时域的思路面向动态博弈优化样本性能。从样本数据中提炼出距离差与航向差以反映协同和博弈特性,利用神经网络的黑盒特性和学习能力解决协同博弈问题。应用于二对一反隐身超视距空战路径规划,比经典人工势场法有明显性能提升,且计算开销可接受,计算复杂度分析表明该方法可以较好扩展到多机对抗场景。

二对一超视距空战仿真及效能分析

建立了一种战斗机超视距空战的作战方法,构建了雷达、导弹和战斗机的功能模型,以及空战各阶段的作战流程。以战斗机损失比来分析结果,采用2k因子法设计和统计了战斗机隐身性能、导弹射程、战斗机数量、信息共享等因素的影响。当战斗机的RCS较低,使得敌方雷达探测距离显著降低,导弹的发射距离显著低于其射程时,导弹射程将无法充分发挥作用,其对空战结果的影响将小于RCS;战斗机之间有信息共享相对于无信息共享情况,红/蓝损失比平均提高61%;信息共享可以增加空战优势,提高己方战斗机群的打击效率。