现代作战飞机方案评估与决策系统的设计与实现

作战飞机方案的评估,是现代军事和作战问题研究的重要组成部分,也是飞机改进改型和方案优选的重要依据。根据确立的现代作战飞机方案评估的五个层次及相应的计算方法,采用VisualC＋＋的MFC模块设计并开发了一种通用的作战飞机方案评估和决策系统。该系统综合了解析评估法、专家评估法和计算机仿真等多种方法,能够进行飞机综合作战能力、综合作战效能、综合使用效能、综合使用效费和方案评估决策五个层次的量化评估,并可以提供数据文件和可视化图形两种结果形式。采用该系统对多个飞机方案进行评估,结果表明：该系统功能齐全、操作简便、易于通用和拓展,能够提高了飞机方案评估的效率、科学性和综合性,对现代作战飞机及其他武器系统的方案评估和优选提供参考价值。     

飞机总体设计优化中的多目标方案优选方法

飞机概念设计多目标优化的结果基本决定了飞机的总体外形。为提高多目标优化结果解集的优选效率,在多目标方案对比评价方法和可视化辅助评价支持两方面对飞机多目标方案优选方法进行了研究。首先在研究了线性加权和法及欧氏加权距离法的基础上,提出了体现具体目标对比的基于等效多边形的等效面积评价法,并进行了改进。其次,采用量化指标初选与可视化目标对比及方案模型可视化精选相结合的方式,在概念设计平台上实现了多目标方案优选方法。最后在轻型战斗机概念方案多目标优化实例中利用提出的优选方法对优化非劣解集进行了优选,结果验证了可视化辅助评价支持的优选方法方便快速获取满意方案的有效性。     

飞机装配顺序多准则渐进式模糊评价方法

针对飞机装配顺序评价指标多、定性指标量化过程复杂的问题,提出了基于多准则群决策的飞机装配顺序渐进式模糊综合评价方法.实现了对飞机装配顺序的多准则渐进式模糊综合评价.文中所提算法已在某型飞机中央翼壁板组件装配中得到应用,验证了算法的有效性.     

作战飞机总体设计方案的灰色关联投影评价

给出了作战飞机总体设计方案的评价指标,采用层次分析法赋给每个指标不同的权重,并提出了一种基于灰色关联投影法的作战飞机总体设计方案评价方法。该方法采用灰色关联理论建立各总体设计方案对评价指标集的加权灰色关联判断矩阵,然后利用矢量投影原理计算各设计方案相对理想方案的灰色关联投影值,以灰色关联投影值的大小来评价设计方案的优劣。     

机群编队对地攻击飞机武器系统作战模型研究

从机群编队对地攻击飞机武器系统作战顶层人手，建立了同类型机群及混合机群对地攻击飞机武器系统编队作战行动模型，给出了总体效能指标与飞机武器系统飞行阶段的效能指标关系，并进行了综合优化分析，为对地攻击飞机武器系统作战效能分析与综合打下了基础。     

无人战斗机火力指挥控制原理研究

该项目开展了无人战斗机火力指挥控制原理相关概念及模型研究,就无人作战飞机自主对地攻击中的攻击决策、在线航路规划及水平面机动攻击等技术进行了深入讨论.研究结果可为无人作战飞机自主对地攻击的实现提供技术参考.     

无人作战飞机存储保障及使用可用度分析

通过无人作战飞机存储技术研究,提出无人作战飞机将包括战训、封存、存储保障模式。通过制定无人作战飞机存储保障方案,完成了机群使用可用度分析。     

作战飞机总体设计评价准则和评估方法研究

 空中力量是高技术局部战争取胜的决定性因素,作战飞机是空军最关键的武器装备。基于现代武器装备的作战能力、可靠性、维修性、保障性、安全性、生存力、适应性等性能标准和作战飞机的寿命周期费用,考虑用户要求和工程设计专家意见,建立了作战飞机总体设计的综合评价准则。给出了评价准则的计算公式和作战飞机总体设计的评估方法。     

一种改进的基于最大熵理论的 多属性决策的鱼雷弹道优选方法

鱼雷弹道方案优选是鱼雷作战使用的关键环节。在分析目前主观法和客观法优劣的基础上,提出了一种改进的基于最大熵理论的多属性决策方法的鱼雷弹道方案优选方法。通过实例仿真分析,得到限定条件下的优选方案,为鱼雷弹道方案论证提供了一种决策方法。     

信息联网下的多无人作战飞机多任务规划

针对信息联网条件下多无人作战飞机的多任务规划问题展开研究。提出信息联网的概念,介绍了单架无人作战飞机单个目标的路径规划算法和信息联网所包含的威胁联网和任务联网任务规划的代价计算,并由此构建了多无人作战飞机多任务规划的代价计算模型,设计了整数编码和遗传算子,运用遗传算法对任务路径进行仿真,仿真结果表明了所提出方法的正确性和可行性。     

基于近端策略优化的空战决策算法研究

面对未来有/无人机协同作战场景,实时准确的空战决策是制胜的关键。复杂的空中环境、瞬变的态势数据以及多重繁琐的作战任务,使有/无人机协同作战将替代单机作战成为未来空战的发展趋势,但多智能体建模和训练过程却面临奖励分配困难、网络难收敛的问题。针对5v5 有/无人机协同的空战场景,抽象出有人机和无人机智能体的特征模型,提出基于近端策略优化算法的空战智能决策算法,通过设置态势评估奖励引导空战过程中有/无人机智能体的决策行为向有利态势发展,实现在与环境的实时交互中,输出空战决策序列。通过仿真实验对所提空战决策算法进行验证,结果表明：本文提出的算法在经过训练学习后,能够适应复杂的战场态势,在连续动作空间中得到稳定合理的决策策略。     

云制造环境下机床装备资源选择方法

针对云制造环境下机床装备资源具有数量大、异质异构、服务制约因素多等问题，提出了基于多准则决策的机床装备资源选择方法。首先，利用本体论对机床装备资源建模，将物理资源虚拟化封装，实现虚拟资源与物理资源的逻辑映射。进一步地，使用语言变量量化决策者评估信息，采用模糊决策与试验评价实验室（FDEMATEL）和熵值法（EW）相结合的组合赋权法，引入模糊VIKOR（FVIKOR）多属性决策方法对机床装备资源进行综合评估，建立FDEMATEL-EW-FVIKOR的多准则混合决策模型。最后，将该方法应用于某生产制造企业，实验对比决策结果验证了多准则混合决策模型的可行性和有效性。     

遥控驾驶无人机时间延迟与飞行品质分析

时间延迟是影响遥控驾驶无人机飞行品质的一个重要因素,在有人驾驶飞机飞行品质标准中,存在有效时间延迟和等效时间延迟两种概念以及相应的评估指标。对比有人驾驶飞机时间延迟的概念,分析了无人机时间延迟的组成,从飞行品质的角度出发给出了无人机时间延迟的定义和测量方法。利用飞行试验的手段,在遥控操纵模式下进行了典型试飞任务的试验,并基于试飞数据和试飞员评价,初步给出了时间延迟的试飞评估方法。     

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。     

无人机电磁弹射技术研究

与现有的各种无人机发射方式相比,无人机电磁弹射方式具有更多的优点,能更好地提高无人机发射效率。通过原理性分析以及导轨起飞运动学分析,对无人机电磁弹射技术进行了可行性研究。高功率脉冲电源系统释放强直电流后,电流经导轨与电枢形成回路,在回路间产生强磁场,无人机受电磁推力作用沿导轨高速运动。最后通过实例的计算数据比较,确定无人机电磁弹射技术是可行的且优点明显。     

有人/无人机混合编队有限干预式协同决策

针对Leader-Follower异构型有人/无人机混合编队协同决策系统具有递阶分布式决策结构、决策信息分散以及通信约束等特点,在智能体模糊认知图(ABFCM)和动态模糊认知图(DFCM)的理论基础上,提出了一种有限干预式协同决策机制。通过构建层次化的Follower平台自主决策模型,实现了该平台与外部系统良好的交互能力,体现了自主决策的"动态性"。通过设计Leader平台的3种干预策略,满足了不同层次的决策需求,体现了干预过程的"有限性"。仿真结果表明:有限干预协同决策模型能够适应外部环境的动态变化,充分发挥Follower平台的自主决策能力;而不同层次的有限干预介入既减轻了Leader平台的控制负荷,又保证了决策的有效性和可行性,可为解决其他同类复杂系统的协同决策问题提供理论依据和方法参考。     

无人机桨叶损伤的在线模型估计新方法

无人机在复杂高对抗环境中极易出现桨叶结构受损故障，造成无人机控制性能退化甚至失稳，给无人机带来灾难性后果。桨叶结构损伤条件下无人机动力学模型的在线估计与重建是保障无人机控制系统稳定的重要前提。由于桨叶损伤干扰隐含于无人机动力学模型的内部，可观测性较低，典型的干扰观测器难以实现对此类干扰的估计。提出了一种新型穿透型干扰观测器，通过构造穿透函数，将模型内部的干扰映射到一个新建的平行空间，实现了对桨叶损伤的估计和故障后无人机的建模，并给出了所设计穿透型干扰观测器的稳定性条件。以四旋翼无人机为应用对象，对桨叶损伤形成的干扰进行在线估计与量化，反演出桨叶随机出现的损伤，实现了桨叶损伤后无人机动力学模型的在线精细重建，解决了无人机桨叶损伤故障下力矩输入难以直接测量的问题。半物理仿真实验验证了所提方法的有效性。     

小型无人飞行器风场扰动自适应控制方法

针对小型无人飞行器在执行任务时传感器测量精度低、受风场扰动影响大的问题,提出了一种利用矢量域与滑模控制相结合的复合控制方式,有效地实现了对小型无人飞行器的轨迹与航向的自适应跟踪。将复杂航迹分解为直线段与圆弧段分别构建矢量域,从而确定基于位置误差的航迹信息,并通过机载传感器获得状态和位置信息,利用滑模控制方法抑制风场扰动对小型无人飞行器的影响。试验结果表明,本文提出的控制算法能够保证阵风干扰情况下小型无人飞行器的航迹控制精度,同时具有良好的动态响应。     

Mission decision-making method of multi-aircraft cooperatively attacking multi-target based on game theoretic framework

Coordinated mission decision-making is one of the core steps to effectively exploit the capabilities of cooperative attack of multiple aircrafts. However, the situational assessment is an essential base to realize the mission decision-making. Therefore, in this paper, we develop a mission decision-making method of multi-aircraft cooperatively attacking multi-target based on situational assessment. We have studied the situational assessment mathematical model based on the Dempster-Shafer (D-S) evidence theory and the mission decision-making mathematical model based on the game theory. The proposed mission decision-making method of antagonized airfight is validated by some simulation examples of a swarm of unmanned combat aerial vehicles (UCAVs) that carry out the mission of the suppressing of enemy air defenses (SEAD).