基于DIS的空战仿真系统的应用实现

针对现代高技术条件下航空武器系统作战效能评估在任务与功能上的客观需求,基于分布交互仿真的设计思想,进行了空战仿真系统的实现方案研究.提出了方案的体系结构和功能划分,介绍了其中所涉及的若干关键技术,并分析了在一个虚拟作战环境下利用该系统开展的有关空战仿真的相关实验研究.仿真结果表明,较之传统的飞机作战效能评估方法,新系统在拓展仿真的内容与规模,增强仿真的逼真感和可信度等方面都显示出其独特的优势和良好的应用前景.     

复杂威胁环境下无人机实时航线规划逻辑架构

面向高对抗、强拒止的战场环境，实时航线规划是确保无人机（UAV）完成作战任务并提高自身生存概率的重要保障。为使无人机在面临不同程度的复杂威胁环境时能够选择合适的实时航线规划模式，提出了一种基于模糊推理机制的无人机实时航线规划逻辑架构。首先，对实时航线规划模式进行分类，从自主性的角度，重新划分人机权限分配等级，建立了实时航线规划模式与人机权限之间的联系；其次，针对典型观察—判断—决策—行动（OODA）循环存在“信任危机”的风险，构建了一种基于可变自主的实时航线规划体系架构，并对其逻辑进行了说明；最后，利用模糊推理机制实现了无人机系统动态人机权限分配，通过评判人机权限分配等级，进而确定实时航线规划模式。仿真结果表明:验证了实时航线规划逻辑架构的合理性和可变自主方法的有效性；经过综合分析，实时航线规划模式决策结果也比较符合实际作战需求；与模糊综合评价法相比，所提方法降低了人的主观性、实用性更强，得出的结果更加令人信服。      

基于信息素启发狼群算法的UAV集群火力分配

无人机（UAV）集群作战是未来智能化战争的重要作战样式。为充分发挥UAV集群整体作战优势，得到最优武器-目标分配（WTA）方案，使得UAV集群在火力分配中既能够满足任务要求，又能够较少作战单元消耗，建立了包含任务完成、有效杀伤、攻击消耗约束的UAV集群火力分配数学模型，采用带有游走、召唤算子的改进狼群算法（WPA）对模型进行求解。为提高算法全局寻优效率，避免陷入局部最优，引入蚁群优化（ACO）算法中信息素启发规则，对游走行为及狼群更新机制进一步改进，提出了基于信息素启发狼群算法（PHWPA）的UAV集群进攻的火力分配方法。仿真结果表明:所提方法是有效的，相比较于其他算法，PHWPA具有更高效的寻优能力，能够为UAV集群作战火力规划提供支持。      

基于解析规则的舰艇区域防空作战能力需求生成

首先,在能力需求生成中,通过对舰艇面临的威胁任务分解,构建作战能力指标体系,分析"元任务-能力指标"之间的解析规则进而得到舰艇作战所需的各项能力指标;其次,以单舰舰空导弹区域防空为背景,根据作战流程的各个阶段建立相应的数学模型,以作战需求以及敌我双方的相关因素为变量,结合关系图对杀伤区远近界、发射区远近界、预警机前出距离、高度和必需预警距离等作战能力指标进行了仿真验证;最后,分析了所需探测距离及速度对作战能力指标的影响关系,定量得到相应所需的区间数值解,为舰艇区域防空作战能力需求生成提供了依据。      

基于云模型的目标威胁等级评估

目标威胁等级评估的实时性、正确性对于后续作战仿真具有重要意义.提出了基于云模型的威胁等级评估的方法,通过对依据专家经验得到的对定性概念评估的隶属云图的贝叶斯修正,得到了标尺云.由战场态势信息对标尺云的匹配和处理,最终得到了目标威胁评估云图,实现了威胁评估.定性概念对战场态势的描述以及隶属云图体现了模糊性与随机性的较好结合,反映了空战时飞行员获取信息的不确定性的特点.通过实例验证表明:基于云模型的威胁等级评估的方法能有效地实现对目标威胁等级的确定.     

资源约束条件下舰艇编队多智能体协作规划

从分析舰艇编队对海作战的流程出发,在决策过程中引入多智能体系统(MAS,Multi-Agent System)理论,建立了编队协同反舰作战Agent模型.针对舰艇编队Agent协作规划过程中受资源约束产生资源占用冲突的问题,建立一种主从式结构多Agent协作规划模型,并提出一种集中与分布规划相结合的MAS协作规划方法.仿真实例表明:该方法可有效实现作战编队各Agent之间的协作与协调,保证舰艇编队在满足资源约束条件下实现预期战术目标.      

美军“施里弗-2023”太空战演习分析

<正>“施里弗”（Schriever Wargame）系列太空战演习是美国天军（USSF）层次最高、规模最大的演习，反映了现在及未来一定时期内美国天军的太空作战思想、作战样式、作战能力及发展构想等。“施里弗-2023”演习以2033年全球重点区域发生冲突为想定背景，探索了多域环境下的太空与网络关键问题。本文系统梳理了“施里弗-2023”演习基本情况，深入分析其演习特点、演习影响以及后续发展趋势等，以期为相关研究人员提供借鉴。     

机载自卫闪烁干扰作战效能评估

为了得到机载自卫电子对抗作战样式中的闪烁干扰对工作于角度跟踪状态的敌防空武器控制系统电子设备进行无线电抑制的作战效能,通过对该干扰样式的剖析,对其具体实施过程进行详尽建模,并结合相关评估指标来实施评估工作.首先,根据闪烁干扰的基本原理,通过对闪烁干扰作战过程的建模分析,然后,以脱靶量为衡量标准,考虑导弹在攻击期间能修正的误差距离值,推导出来袭导弹的合成均方根偏差,最后得到电子对抗设备所掩护飞机的杀伤概率评估指标的详细模型.仿真算例表明了干扰机功率、被掩护飞机的飞行速度和反射截面积、双机平均闪烁周期等参数对杀伤概率和双机编队参数的影响.      

基于任务的作战飞机效能评估模型

针对作战飞机的任务效能评估问题,提出了基于作战飞机任务的任务效能新概念;采用概率分析方法将飞机作战过程分解并抽象为一组概率值,建立了相应的任务效能评估模型;该模型可以在兼顾传统仿真评估模型结果精度的同时,具有模型简明、计算消耗低、方便快捷等特点;更具有实际作战指挥意义,其快速可信的评估结果有利于作战指挥官进行合理的、科学的任务规划,从而有利于在执行特定任务时更好地运用现有的作战飞机和武器;算例结果表明该模型可以较为有效地对作战飞机携带不同机载武器时在不同作战环境中打击不同作战目标进行效能评估.     

基于组合赋权的对地攻击无人机自主能力云模型评价

针对对地攻击无人机自主能力量化评价的不确定性问题，提出基于组合赋权的云模型评价方法。基于认知控制结构，从感知探测、规划决策、作战执行、安全管理和学习进化5个方面构建自主能力评价指标体系。运用基于博弈论的组合赋权方法，结合改进层次分析法和改进熵权法确定组合权重，克服了单一赋权方法确定指标权重的片面性。考虑自主能力评价过程的模糊性和随机性，提出一种对地攻击无人机自主能力云模型评价方法，采用浮动云算法实现评价指标云的有效综合。对3种对地攻击无人机进行仿真验证，结果表明：所提方法综合考虑评价对象的主客观因素，消除了单一赋权方法的局限性，权重分配科学合理。自主能力云模型量化评价能够有效区分不同类型对地攻击无人机自主能力等级的差异性，评价结果准确可信。     

面向服务的空战仿真协调逻辑集成

系统的敏捷性是仿真建模的重要目标,它反映了系统适应需求变化的能力.然而当前普遍采用集中式的单层架构建模空战仿真系统中各组件模型之间大量的协调逻辑,这导致系统结构呈现刚性化特征,难于灵活适应不断变化的仿真需求.提出并实现了一种面向服务的空战仿真协调逻辑集成方案.系统中的协调逻辑被有机抽取并封装为一系列协调代理,将协调过程中被动的组件模型扩展为自协调的服务,服务是一种高度可重用的资源并且被机器可处理的描述契约文档完全定义;根据特定的仿真需求在运行时动态组合相关服务即可完成空战仿真系统中协调逻辑的绑定,从而提升了系统的敏捷性.     

一种面向工业互联网的云存储方法

工业互联网是工业信息化进程中最受关注的热点,海量异构数据管理是其中的重点之一。传统的关系数据库（RDB）对海量多源异构数据的读写和检索都存在性能瓶颈,而近年来兴起的云数据管理方法主要是针对“键-值”（K-V）模式,无法依靠主键以外的数据属性对数据进行快速查找。提出了一种面向工业互联网的云存储方法——StoreCDB,在异构采样数据统一表达数据模型基础上,实现非结构化存储管理,同时,利用两级索引实现海量数据的快速检索。通过实验,在分布式集群实验平台上,采用海量高铁列车运行模拟数据,验证了StoreCDB具有良好的异构数据存储和检索性能,为工业互联网提供了一种新的数据管理方法。      

基于滚动时域的无人机空战决策专家系统

针对专家系统法在空战应用中存在适应性差的缺陷,提出了一种基于滚动时域控制(RHC)的机动决策算法对空战机动决策专家系统进行改进.首先,系统地分析了在专家系统空战机动决策中的最优控制问题,完成了机动决策最优控制模型系统状态方程的建立、控制约束的设计以及指标函数的建立.在此基础上,根据滚动时域法原理,将整个空战过程分解为若干有限时域,并在每个时域内将空战机动决策问题视为初始条件不断更新的专家系统机动决策最优控制模型的求解,反复进行直到空战结束.仿真结果表明,在专家系统法失效的情况下,通过求解专家系统空战机动决策滚动时域最优控制模型,无人机能够快速地进行有效的机动决策.      

基于隐马尔可夫模型的空战决策点理论研究

从几何空战理论经过能量空战理论,直到角度空战理论,空战理论的发展更多的是从战斗机性能的角度来分析空战过程,忽略了作战飞行员在决策过程中起到的作用。本文分析空战飞机的客观数据的变化特征,提出了一种基于隐马尔可夫的近距空战流程分析方法,使用维特比算法判断飞行员在空战过程中的状态序列,从而获得了理论上的空战决策点。在理论分析上,提出了一种空战决策点理论用以评判飞行员飞行品质。通过实验仿真验证了使用隐马尔可夫模型讨论近距空战的可行性,并且发现飞行员空战决策点包络处于包围趋势时,飞行员获胜的可能性越大。     

远程空空导弹作战体系

探讨实现远程空空导弹作战的有效技术途径.将各种可调用的探测及通讯手段,组成远程目标运动信息获取及导弹制导指令信息传输网,与导弹载机以及导弹共同组成作战体系,实现对远程目标的攻击.提出了远程空空导弹作战体系方案,建立了各个组成的相关数学模型,分析了信息探测、传输、融合误差对作战效果的影响,完成了作战体系的仿真.结果表明该远程空空导弹作战体系方案是有效的.     

基于工厂机制的Air-SeaSim CGF模型系统

针对仿真模型可重用性不足的问题,以海空对抗战术仿真为背景,设计了一种基于工厂机制的Air-SeaSim CGF(Computer Generated Forces)仿真模型开发系统.遵循"自底向上"的开发原则,构造了由模型层、对象层、服务层和应用层构成的Air-SeaSim CGF模型系统软件体系结构.基于工厂机制的实体模型设计,对CGF实体进行适当的分解,抽象出满足仿真需求的模型,以组件形式表示,通过定义组件接口实现实体模型的快速组装及其功能的扩展.系统应用效果表明,通过工厂机制开发技术设计的Air-SeaSim CGF实体模型,集成了不同粒度组件的仿真模型,实现了实体模型行为组件在不同兵力模型建立过程中的共享和组合,简化了用户的定义,有利于模型的统一开发.     

基于强化学习的航空兵认知行为模型

航空兵的认知行为模型为仿真航空兵的空战决策提供支持,通过强化学习积累战术决策经验.在虚拟战场环境中,作战态势通过多个属性进行描述,这使得强化学习过程将面临一个高维度的问题空间.传统的空间离散化方法处理高维空间时将对计算资源和存储资源产生极大需求,因此不可用.通过构造一个基于高斯径向基函数的拟合网络解决了这个问题,大大减少了对资源的需求以及强化学习周期,并最终产生了合理的机动策略.模型的有效性和自适应性通过一对一的空战仿真进行了验证,产生的交战轨迹与人类飞行员产生的交战轨迹类似.     

自研激光雷达三维点云配准技术

为了实现激光雷达点云与图像重建点云的三维空间配准,基于自研三维扫描激光雷达系统,提出了新型的快速多尺度因子（FMSR）点云配准算法,研究了空间点云配准技术。该算法主要包括初始配准和精确配准2个步骤:初始配准使用基于尺度自适应关键点质量（ASKQ）的点云特征提取算法,提取关键点的特征匹配对,求解点云配准初始参数;精确配准利用K-邻近（KNN）算法全局搜索,提升计算效率,多次迭代得到2组点云之间的最优旋转矩阵、最优平移向量和最优尺度因子。仿真和实验结果表明,所提出的算法对空间目标（尺寸为20.30 m×7.85 m×26.56 m）实现空间点云配准,配准精度达到0.194 m,运行时间为16.207 s;与多尺度迭代最近点（S-ICP）算法相比,配准精度提高了0.131 m,运行时间提高了30%。所提出的空间点云配准技术可为场景重建和纹理匹配提供算法基础。      

基于DTC和GPGP的多UCAV任务规划方法

以任务分析和环境建模仿真框架作为任务结构的描述模型,建立了无人作战飞机的任务模型描述及任务规划问题描述方法.提出了基于启发式设计准则的无人作战飞机任务规划算法,并在任务规划过程中集成路径规划.以通用局部全局规划协调理论为基础,提出了集成通用局部全局规划协调机制和同步协调机制的多无人作战飞机协同任务规划系统结构,对通用局部全局规划的任务规划过程进行控制和协调.仿真实例证明了任务规划算法的可行性.