美军强对抗环境远域介入空空作战构想分析

本文分析了应对美航空装备实施远域介入空空作战的现实需求,并结合美军正在研发的穿透型制空战斗机、合作式作战飞机、AIM-260空空导弹、“远射”无人机等项目,以及敏捷作战运用等最新作战概念,研究分析了美军凭借下一代战机强大综合作战能力实现杀伤链自闭合、基于隐身有人机与隐身无人机协同遂行分布式空中作战和使用现役非隐身战机在体系信息支持下施行远距空空打击等3种远域介入空空作战构想。

基于深度强化学习的抗感知误差空战机动决策

在视距内空战机动决策中,以光电传感器和雷达为代表的机载感知设备易受敌方干扰或气象因素等影响,产生态势感知误差。深度强化学习(DRL)在空战机动决策中虽已取得了重要进展,但现有方法并未考虑空战态势感知误差对DRL的影响。由于状态空间是连续且高维的,态势感知误差会影响状态估计的精度和准确性,进而影响DRL的训练速度及决策效果。针对上述问题,提出一种基于门控循环单元(GRU)提取态势特征的近端策略优化算法(GPPO)。首先,在近端策略优化算法(PPO)基础上引入门控循环单元来融合前序态势信息,提取连续态势序列之间的隐藏特征。随后,通过优势态势解算单元压缩DRL的状态空间维度,从而降低训练难度,并设计一种量化优势的奖励塑造(RS)方法来引导DRL训练加速收敛。最后,定义并描述了视距内空战的相对态势模型,通过设计和引入态势感知误差量,搭建具备态势感知误差的空战仿真环境,并在不同感知误差强度及不同敌我初始态势等多种场景下进行仿真对比实验。仿真结果表明:GPPO算法在具备态势感知误差的多种视距内空战场景里均能有效完成空战优势机动决策,使用GPPO和量化优势RS方法的模型训练收敛速度和机动决策性能均显著优于基础强化学习算法,有效提高了无人机面对态势感知误差时的空战机动决策能力。

空空作战中导弹攻击距离影响因素分析

在中远距空空作战中,导弹攻击距离受发射速度、发射高度、发射离轴角、发射倾角等多种因素影响。以空空导弹为研究对象,旨在通过设置不同的发射条件和目标机动条件,分析得出影响空空导弹的最大攻击距离的规律。据此,提出一种兼顾空空导弹攻击效能与载机生存能力的空战战术。经仿真验证,采用该战术策略能够显著提高空空导弹攻击距离,并压缩对方空空导弹攻击距离。研究结论对空空作战规律研究、空战策略设计具有重要参考价值。

超视距空战对抗下的杀伤链构建研究

随着网络化、智能化等技术的加速发展,体系化作战也在加速演进,传统杀伤链逐步由固定向动态、单一向多源、预设向自主转变,链路闭合方式更为灵活,实战性、鲁棒性增强,可以更好地应对未来的复杂对抗环境,有效扩大杀伤范围,提高作战效能。本文从杀伤链理论出发,通过对美军杀伤链相关技术发展进行分析,结合对抗需求,提出超视距空战对抗下的杀伤链设想,分析主要技术特征,从“观察、定位、决策、行动”(OODA)的角度梳理杀伤链构建所需关键技术,以期对未来体系条件下的超视距空战运用提供参考。

超视距空战战术控制距离解算研究

现代空战信息复杂度日益提升,传统空战行为量化指标仅能单一地从进攻角度为飞行员提供信息支撑,难以满足现代空战的决策要求。针对这一问题,文中结合空战行为过程与常见战术策略的分析,提出了战术控制距离(TCR)的新概念,建立了相应离线解算模型构建样本库。然后引入深度神经网络理论,设计了一种基于稀疏自编码网络(SAE)的深度拟合方法。仿真实验表明:SAE模型提高了解算精确性与时效性,其平方根均方误差控制在150 m以内,满足超视距空战火控计算误差要求;TCR有效弥补了超视距空战节点信息的缺失,为飞行员提供了更加明确、直观的决策依据,具有较强的工程实用性与有效性。

基于地面气象测量的蒸发波导预测系统设计

为了获取蒸发波导特征参数,考虑到舰船无线电系统的实际环境和架设条件,建立了一种基于地面气象测量的蒸发波导预测系统。首先,在船尾后边的船舷上架设非接触式红外温度传感器测量海表温度。然后,在船尾平台上架设高6 m的高精度气象传感器,获取温度、气压、湿度和风速风向等气象参数。最后,利用蒸发波导预测的P-J模型和海气通量模型预测出蒸发波导高度。实验结果表明:该系统能够达到较高精度预测蒸发波导特征参数的目的,且具有性价比高、布设方便的特点。

基于导弹攻击区的超视距空战态势评估改进

针对超视距空战态势评估模型中态势优势函数构造缺乏定量分析方法的问题,提出了基于攻击区分析的超视距空战态势评估方法。利用该方法,基于某典型空空弹攻击区的仿真计算,讨论了传统超视距空战评估模型中方位角、进入角、速度和高度优势函数的不足,分析了能量优势函数的不合理性,构造了新的角度优势函数、速度优势函数和高度优势函数,改进了超视距空战态势评估模型。

高炮与防空导弹在近程防空反导中的互补性

对突入低近空的快捷或遮蔽目标 ,本文以严谨的射击学原理证明 :存在着三种只对高炮才有的射击时机 ,阐明了高炮的不可替代性 ;并通过处于同一点上的高炮与防空导弹对同一航路上同一目标的射击过程对比 。

中距主动制导空空导弹目标截获概率仿真计算

分析了中距主动制导空空导弹角度截获概率和距离截获概率的数学模型,介绍了弹载惯导惯性元件的模型和目标截获概率的仿真计算方法,并给出了仿真实例。为定量分析载机雷达、弹载惯导的性能以及传递对准的精度对目标截获概率的影响提供了工具。

基于Q-network强化学习的超视距空战机动决策

考虑到空空导弹对空战胜负的重要影响,针对空战态势状态特征连续、多维的情况以及传统方法缺乏对空战对抗中敌方策略的考虑,将强化学习应用到1vs1超视距空战机动决策。首先,建立了同时为对抗双方进行机动决策的强化学习框架,提出ε-纳什均衡策略来选取机动动作,并通过导弹攻击区优势函数来修正奖赏函数;其次,基于记忆库和目标网络训练Q-network,形成超视距空战机动决策的"价值网络";最后,设计了Q-network强化学习决策模型,并将机动决策过程分为了学习阶段与实战阶段。仿真结果表明:智能体可以感知空战的态势并作出合理的超视距空战机动决策。

基于红外图像的被动测距方法

根据红外成像导引头截取时序红外图像的特点,提出了一种跟踪红外运动图像序列中目标的稳定特征点,利用成像所得特征部分尺寸得到距离信息的被动测距方法。基于红外图像特征点难以提取的特点,在分析典型飞机红外图像的基础上,采用局部自适应插值算法提高图像分辨率,并对飞机图像及尾焰进行双阈值分割。跟踪过程中选择机头部位作为特征点的提取部位,通过分析导引头投影成像模型得到弹目距离估计量,并根据跟踪成像特点对估计结果做了进一步修正。实验结果证明了该方法的可行性和有效性。

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。

编队内协同超视距空战目标分配模型研究

为解决当前目标分配计算量大、难以实时计算的问题,提出了一种针对编队内飞机协同超视距空战的目标分配新模型。该模型根据现代空战以中远距拦射为主要作战任务、编队内飞机之间的距离很小的特点,忽略编队内飞机之间相对目标的距离差异,从武器类型的角度建立,从而减小问题解的规模。对某作战想定采用粒子群优化算法对一般目标分配模型和新模型进行了分析比较,结果表明该模型具有计算量小、求解速度快的特点。

空战武器体系超视距空战能力指标研究

武器装备体系作战能力是武器装备体系研究中的重要内容,可用于国家武器装备整体实力分析和武器装备体系效能分析,对武器装备发展具有一定的指导意义。明确了武器装备作战能力的概念,分析了武器装备作战能力和武器装备作战效能的关系,及武器装备体系作战能力的决定因素。重点分析了影响空战武器体系超视距空战能力的载机生存能力、信息支持能力和空战导弹打击能力,并对影响这3种能力的性能指标进行了重要性分析,最终提出了空战武器体系超视距空战的指标结构。

应用于近距空空导弹惯导系统的传递对准技术

对应用于近距空空导弹捷联惯导系统的“长时”传递对准问题进行了讨论,分析了机载火控系统中建立“长时”惯性坐标系的原理和方法,并进行了长时传递对准卡尔曼滤波器的设计,在此基础上完成了初步的数学仿真。

双机合作下的远程空空导弹攻击技术

探讨了双机合作条件下远程空空导弹的攻击技术。首先描述了双机合作下时间对准的方法和数据延时的处理,然后给出了空间对准的具体坐标转换公式,最后以基准制导坐标系为基础建立了无线电修正指令的矢量图,用矢量方程法推导了无线电修正指令的形成过程。

中远程空空导弹目标截获概率仿真计算

分析了影响中远程复合制导空空导弹截获目标的主要因素,建立了捷联惯导误差模型、载机雷达观测误差模型、雷达导引头误差模型等,提出了用蒙特卡洛法的方法计算截获概率,并给出仿真实例。仿真结果表明了模型和算法的有效性和实用性,为分析捷联惯导、载机雷达等对目标截获概率的影响提供了方法和支持。

基于攻击区和杀伤概率的视距内空战态势评估

基于影响空空导弹攻击区和杀伤概率两个作战效能指标的主要态势因素,构造视距内空战态势评估模型。首先对某型近程红外寻的空空导弹的攻击区及导弹杀伤概率与角度、速度等态势因素的相关性进行分析,明确角度、速度等态势因素对它们的影响关系;基于影响关系构造态势因素优势函数,进行空战态势评估。仿真表明该模型符合现代视距内空战实际,可为视距内空战机动决策提供依据,一定程度上提高了态势评估的真实性。

基于模糊Petri网的空战战术决策研究

空战过程中由于空战态势的不确定性,战术决策也应作为一个动态的不确定性决策问题进行研究。针对该不确定性动态决策过程,在分析超视距空战战术决策的基础上,综合利用模糊逻辑理论与Petri网理论的优点,构建了超视距空战机动战术的模糊推理规则,提出了超视距空战战术决策的Petri网模型,并对该模型进行了仿真分析。此模型的仿真结果表明该模型能够提高决策的自动化和智能化程度,这是一种快速、实用、直观的方法。

超视距多机协同空战目标分配算法

针对未来超视距条件下多机协同空战中的威胁估计与多目标分配,结合超视距空战特点,在综合考虑参战双方飞机性能、几何态势的基础上,提出了一种以参战双方飞机空战效能优势与当前态势优势的加权和为最终结果的超视距空战威胁估计的非参量法模型;在威胁估计的基础上,探讨了一种以空战优势函数为依据,多机之间相互配合、相互支援、协同作战过程的多目标分配算法,并进行了仿真.仿真结果证实了算法的有效性.