电视制导无人攻击机全系统仿真研究

建立电视制导无人攻击机全系统教学模型,并将其转化为仿真模型,进行仿真实验.根据电视制导无人攻击机所要满足的精度要求及各参数的工作范围,修改系统结构参数,改善系统性能.仿真实验结果表明建立的电视制导无人攻击机全系统模型可以描述全系统的工作规律,为电视制导无人攻击机研制定型提供分析工具.     

MP-GWO算法在多UCAV协同航迹规划中的应用

多无人作战飞机(UCAV)协同航迹规划是多UCAV协同作战的重要组成部分,对协同作战的结果有很多的指引作用。多UCAV协同航迹规划属于多峰值优化函数求解问题,其求解稳定性比较差。为解决多UCAV协同航迹规划求解稳定性较差的问题,首先在对影响多机协同约束条件研究分析的基础上,结合单机航迹规划求解中的核心指标,建立了多UCAV协同航迹优化函数;其次利用多种群灰狼算法(MP-GWO)在求解多峰值优化函数问题上比较稳定的特点进行求解,最后将MP-GWO分别与GWO算法、EA算法和在新增威胁环境下的求解结果相比较来验证算法的优越可行性。仿真结果表明,MP-GWO算法对多峰值问题具有求解稳定性,能够适应突发威胁环境下的求解。     

基于分布式纳什Q学习的多传感器协同目标跟踪

针对传统目标跟踪算法过分依赖环境模型的问题,提出了一种基于分布式纳什Q学习的多传感器协同目标跟踪算法.分析了强化学习与分布式纳什Q学习算法的原理;描述了多传感器的协同跟踪态势,建立了离散系统的非线性模型,给出了传统的扩展卡尔曼滤波解决方法;定义了对分布式纳什Q学习性能影响至关重要的传感器行为和奖惩函数,奖惩函数通过计算预测误差方差阵的迹得到;采用基于贝叶斯推理的概率统计方法解决了Q函数的更新问题.纯方位量测信息的被动跟踪仿真结果表明,相比于传统滤波算法,该算法增强了传感器对环境变化的适应性,实现了对目标的有效跟踪,提高了跟踪精度.     

运动目标的多无人机编队覆盖搜索决策

针对无人机搜索运动目标时,由于目标运动状态的不确定性,传统静态环境下的无人机覆盖搜索航迹规划算法不再适用的问题,分析了无人机覆盖搜索的基本原则,提出了运动目标垂线搜索（moving target with vertical line search pattern, MTVL）算法,证明了在MTVL策略下的任务完成条件。对MTVL算法进行了改进,通过控制无人机的运动方向与搜索区域边界的角度,提出了运动目标斜线搜索（moving target with slanting line search pattern, MTSL）算法,从理论上分析了在MTSL策略下的任务完成条件并进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的两种搜索策略在满足一定条件下都能够完成对指定区域的搜索任务,而无人机完成任务的能力取决于无人机速度与目标速度的比值、无人机数目等因素;完成同样的搜索任务,与MTVL算法相比,MTSL算法对无人机速度和无人机数目的要求更低。     

基于自适应伪谱法的UCAV低可探测攻击轨迹规划研究

研究无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)对地攻击阶段轨迹规划问题。首先,在综合UCAV的气动力特性、发动机推力特性基础上建立UCAV质点模型和动力学模型,并结合UCAV平台初始条件、机动性以及武器投射条件构建约束条件;针对当前轨迹规划中没有考虑雷达散射截面(radar cross section,RCS)随UCAV姿态角改变而动态变化这一缺陷,建立综合考虑动态RCS的威胁概率和攻击时间的目标函数;然后利用可变低阶自适应伪谱法求得攻击轨迹最优解。对时间最短、RCS固定和考虑动态RCS 3种情况进行仿真。结果表明,考虑动态RCS时,UCAV将根据威胁进行轨迹和姿态调整,极大减小了被敌方威胁捕获的概率。该算法能够提供规划轨迹的高精度状态和控制量信息,有利于实现攻击过程的高精度精细规划控制。     

协调优势粗糙集方法及其在UCAV目标威胁估计中的应用

针对一般粗糙集方法不能由有限数据给出完整决策规则的问题, 定义了正协调、负协调和混合协调决策信息系统, 研究了正协调系统的优势关系决策规则获取方法, 在此基础上提出了负协调和混合协调系统的优势关系决策规则获取方法, 形成了协调决策信息系统的优势粗糙集方法, 即协调优势粗糙集方法. 将该方法应用到无人战斗机目标威胁估计中, 建立了无人战斗机目标威胁估计决策信息系统, 分析了目标属性的偏好性, 给出了决策算法, 对算法的复杂度进行了分析, 并与 Greco优势粗糙集方法进行了比较. 结果表明: 该方法简单可行, 得到的确定性决策规则可以涵盖目标条件属性的所有取值, 有效地解决了决策规则的不完备性.     

多UCAV协同目标攻击决策

针对多无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)攻击多目标,研究了多UCAV协同攻击决策问题。建立了目标毁伤模型、UCAV损耗模型和时间协同模型,并通过加权求和将三者转化为单一目标函数,进而转化为单目标问题进行求解。提出了一种离散微粒群优化(discrete particle swarm optimization, DPSO)算法,在微粒群优化算法框架内重新定义了微粒的位置、速度及相关操作。建立了微粒与实际问题的映射关系,进而使DPSO算法适合于求解多UCAV协同目标攻击决策问题。仿真结果表明,DPSO算法易于实现,能够较好地解决基于时间协同的多UCAV目标攻击决策问题。     

用门控循环单元实时预测空战飞行轨迹

为了提高飞机飞行轨迹预测准确率、确保轨迹预测实时性,提出使用门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)预测轨迹。对不同条件下的不同机动动作进行飞行仿真,得到大量轨迹样本。设计具有不同层数和神经元个数的网络,用得到的样本对其进行训练。选出在测试集上误差最小的网络结构。对比GRU网络、循环神经网络和反向传播网络的相对误差和预测用时。引入坐标变换矩阵,使轨迹预测不受航向和坐标系影响。对比3种方法在一段频繁变化的轨迹上的绝对误差。结果表明,所提方法的平均绝对误差在x轴上约为18 m,在y轴上约为11 m,在z轴上约为22 m,显著小于另外两种方法,且平均预测用时约为2.4 ms,满足实时性要求。     

自适应预测权重的空战鲁棒机动决策方法

针对空战态势变化剧烈的近距空战问题,提出一种具有自适应状态预测权重调整机制的鲁棒机动决策优化方法。首先,为使无人作战飞行器对态势参数的变化波动具有一定的鲁棒性,设计了鲁棒态势函数来表征空战态势。然后,针对目标机动的不确定性问题,利用可达集理论对目标机动意图和状态提前预测,同时采用自适应预测权重系数对无人作战飞行器的攻击和防御进行调整。最后,利用改进的共生生物优化算法对机动决策控制量寻优。仿真结果表明,无人作战飞行器运用该方法能够生成一条理想的近距攻击占位轨迹,实现近距自主空战攻击占位。     

基于HLA的无人战斗机巡航高度仿真系统设计

基于HLA(High Level Architecture)提供的通用框架和开放标准,对无人战斗机的仿真方法进行了研究,介绍了无人战斗机作战仿真系统联邦结构,给出了联邦对象模型/成员对象模型设计和时间管理方法,从实时RTI终端系统、通讯保证体系和增强型可预测的RTI服务等3个方面,解决了该半实物仿真系统的实时性要求,建立了影响巡航高度因素的数学模型,对各因素进行了详细的分析,并通过软件在整个系统中实现了各联邦成员。根据仿真流程,采用M KTechnologies公司的M K RTI,借助Visual C 6.0实现联邦仿真平台的设计。通过对无人战斗机巡航高度的仿真可知,结论真实可信,丰富详实,该系统为下一步完成无人战斗机作战任务的模拟奠定了理论及应用基础,并为今后类似仿真系统的研制提供了借鉴。