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。

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。

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。

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。

基于模糊神经网络的超视距空战战术决策研究

超视距空战是随着飞机武器系统的发展而出现的一种新的空战方式。本文在借鉴国外先进系统设计思想的基础上 ,利用模糊神经网络进行自动战术决策研究。通过对典型情况的分析 ,表明网络能够针对空战输入的不确定信息进行正确决策 。

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。

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。

基于空域划分的超视距空战态势威胁评估

编队超视距空战(BVR,Beyond Visual Range)已成为现代空战的主要模式.在空战优势区域与劣势区域判断的基础上对整个空域进行划分,并给出4种特定空域态势.从空中态势和编队作战能力两方面对空战态势进行分析.使用主成分分析法选取输入变量分析编队作战能力,降低评估过程中收集数据的复杂度.应用遗传神经网络对影响BVR各因素进行效能评估,将遗传算法(GA,Genetic Algorithms)与多层前馈(BP,Back Propagation)网络结合,利用GA的全局搜索优化BP网络的结构参数,有效克服BP算法的局部收敛等问题.结果表明:该模型能在综合分析空战各指标后给出红蓝双发的态势评估指标,该模型可有效减少评估中的人为因素,使评估结果更为客观可信.

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.

空战多目标攻击决策综述

就近年来单机和多机协同空战多目标攻击决策的研究成果进行了总结与分析,指出了有待研究的问题和综合决策研究的优势,提出了应用影响图分析法研究多目标攻击决策问题。可为今后空战多目标攻击决策领域的研究提供综合参考。

数据链时延对超视距空战影响的分析

针对超视距空战模型在影响评估方面存在的问题,分析在数据链支持下的超视距空战过程,研究数据链时延对超视距空战的影响,在此基础上,改进现有的先敌发射指数模型以及先敌发射概率模型,并阐述时延对超视距空战中先敌发射概率和毁伤比指标的影响。实验结果表明,由于时延对作战效果具有较大影响,因此在作战过程中必须加以处理。

一种新的超视距空战威胁估计非参量法模型

针对目前超视距空战威胁估计非参量法模型的缺点,提出了一种新的非参量法模型。该模型针对超视距空战以双机迎头飞行、导弹互射为主的特点,以载机空战能力、机载导弹攻击区、不可逃逸区以及机载雷达的搜索区等性能参数和空战双方瞬时几何态势等作为主要研究对象,建立了各自的优势指数表达式,并采用线性加权法将各优势指数综合,求得空战中的整体优势指数,作为战术选择、目标分配、火力分配的基础。模型较全面、合理的反应了超视距空战的特点。仿真算例验证了模型的有效性。

超视距空战效能指标的仿真实验分析方法

探究作战指标与超视距空战效能之间的定量关系。首先,利用分枝定界法(Sequential Bifurcation,SB)对超视距空战效能指标进行筛选,找到了关键效能指标。其次,实现了2k因子和nk因子的离散化仿真实验分析,对空战效能指标进行了关联性分析和不确定性分析,并应用OLAP(On-Line Analytical Processing)分析技术完成nk因子仿真实验的多维数据分析。最后,基于单调效能空间的探索性分析方法,获取了红方飞机以一定获胜概率为目标的效能指标空间需求轨迹。利用这些方法得出了一些分析结论,希望能够为武器装备体系的效能指标分析与规划和作战指挥决策提供理论依据。

遗传算法和拍卖算法在任务分配中的性能比较

针对超视距空战中的目标分配问题,从攻击的角度建立我方导弹对敌方飞机的攻击优势模型;从防御的角度建立敌方飞机对我方飞机的威胁模型;根据飞机的作战能力建立飞机的作战效能模型。根据敌方飞机的种类和作战性能,运用上述3种模型建立总体的任务分配模型,根据不同的作战方案分别采用遗传算法和拍卖算法对分配模型进行优化求解。通过比较两种算法的分配结果,总结出各自的优缺点以及适用范围,为今后应用提供参考。仿真结果表明:针对不同的作战方案,选用合理的优化算法能更好地完成作战任务。

电子干扰对作战飞机超视距空战效能影响分析

在借鉴空战两步裁定方法的基础上,改进了作战飞机先敌发射指数模型。以双方作战飞机空战损失比为效能指标,综合考虑电子干扰对空战结果的影响,给出了电子干扰下空战模型参数的计算方法。在此基础之上,通过算例分析了机载雷达、拦截飞机引导通信、拦截导弹末制导雷达受干扰后作战双方空战损失比的变化,给出了等效干扰功率与空战损失比的关系曲线,得到了对拦截导弹末制导雷达实施干扰可以较好地提高空袭飞机作战效能的结论。