BVR空战仿真中具有分层学习能力的CGF实体行为仿真框架设计

针对超视距协同空战仿真是一个复杂系统的仿真特点,通过对预警机指挥引导下的多机协同空战过程的分析,建立了超视距多机协同空战行为功能框架,总结出多机协同空战过程中的影响因素。在分析了现有各种CGF系统体系结构及行为仿真框架基础上,结合超视距空战过程中各作战阶段的特点,建立了具有分层学习能力的编队协同空战自主兵力系统FCAF(Formation and Cooperative Air Combat Autonomous Force System,编队协同空战自主兵力系统)行为仿真框架,并给出了该行为仿真框架组成模块的形式化描述。仿真系统应用表明,在该框架中作战行为可以分解为一系列具有经验学习功能的行为基,并且各行为基可以重新组合,全面诠释了协同作战行为仿真的作战过程。     

超视距协同空战信息协同效果评估模型

为解决超视距协同空战中的信息协同效果评估问题,结合信息协同度的概念以信息协同范围、协同信息强度和协同信息质量3个方面作为一级指标建立了信息协同评估指标体系,并依据超视距协同空战特点对各指标进行了量化处理;基于该指标体系建立信息协同评估模型,具体以预警机指挥引导下超视距协同空战感知网络的信息协同度量进行了实例验证,分析结果表明分布式指挥结构较树型指挥结构更能体现信息协同效果。     

无人机空战仿真中基于机动动作库的决策模型

根据无人机空战仿真需要和专家系统原理,建立了一套基于机动动作库的快速响应自主空战机动决策系统模型;根据第三代战斗机空战中典型的机动动作,建立了相应的专家数据库;通过对驾驶员经验的分析,建立了专家知识库,并将整套决策模型应用于空战仿真中.仿真结果表明,应用该模型建立的空战仿真系统,可以使无人机根据实时战场环境,实现快速自主决策空战模拟飞行.     

基于贝叶斯网络的空战效能评估方法研究

贝叶斯网络是一个基于概率推理的数学模型,常用于解决复杂系统间的不确定性,且具有较大优势。空战过程是一个极为复杂的过程,具有较高的不确定性,针对空战效能评估过程中存在的问题,结合空战理论和实际情况,建立空战效能评估的贝叶斯网络模型,提出基于贝叶斯网络的空战效能评估方法,并进行仿真分析。结果表明:该评估方法能够根据战场环境证据对空战信息优势、协同能力、部队效能、决策指挥能力进行效能评估,为决策提供有力依据,且具有很强的学习能力与推理能力。     

一种多任务仿真系统及其在过失速评估中的应用

为研究新一代战机的过失速特性、作战效能和空战战法等不同需求,提出了能够灵活适应多任务需求的柔性仿真系统.基于敏捷仿真系统概念和框架,将仿真系统中的各模型单元设计为一系列自治的服务模型.通过描述契约定义可重用的仿真资源,亦即“服务”,并可被机器处理.仿真系统被描述成系统层面上描述契约的组合.根据该开发方法实现多任务柔性仿真系统,支持研究飞行品质、空战战法和多机空战,并且易于扩展和适配后续变化的需求.利用该系统进行了战机过失速的作战效能评估,得出了最大迎角与捕获时间的定量关系.仿真结果表明,所开发的系统具有预期的仿真开发的快速适应性.     

超视距空战的威胁估计

针对现有超视距空战威胁估计模型的不足,提出了一种新的基于模糊逻辑的超视距空战威胁估计模型。该模型以机载中远程空空导弹攻击区、雷达搜索区性能参数以及双方战术几何关系、相对运动趋势作为评估对象进行模糊化,设计了角度优势、距离优势推理模块,并以二者的加权和作为当前空战态势的优势指数。模型较为全面反应了空战态势与参战飞机的作战能力,可为超视距多机协同攻击多目标空战时的目标分配、战术选择提供参考。仿真结果验证了模型的有效性。     

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。     

基于Elman神经网络的战斗机空战轨迹预测

轨迹预测是空战态势感知中的关键问题。针对传统轨迹预测方法模型简化程度大、预测精度偏低的问题,提出了基于Elman神经网络的战斗机空战轨迹预测方法。首先,以一对一空战为背景,建立了基于Elman神经网络的目标机空战轨迹预测模型;其次,在利用空战训练测量仪(ACMI)中记录的空战数据基础上,选取了一对一空战轨迹,并构建了训练样本和测试样本;然后,通过仿真分析了不同算法进行轨迹预测的精度。结果表明,与传统粒子滤波算法相比,Elman网络模型预测误差更小、预测效果更好,可以更加准确地进行目标机空战轨迹的预测。     

有人-无人机协同空战机动决策研究

目前，有关无人机空战的研究主要考虑无人机的完全自主决策机动算法，关于有人机有限监督决策下的空战机动决策的研究鲜有报道，更缺乏对有人—无人机协同作战的研究。为实现无人机协同空战过程中的自主机动，设计一种基于路径规划技术的有人—无人机协同空战机动决策模型。首先，引入动态栅格环境，自适应调整栅格规模和分辨率，以弥补静态栅格环境规划空间越大规划效率越低的缺陷；然后，将A star 算法规划路径作为参考路径，提出ACO-A star 混合路径规划算法，以提升ACO 算法的寻优效能；最后，基于均值聚类算法设计有人—无人机协同空战机动决策算法。进行空战对抗仿真模拟，结果表明：所提出的算法具有更好的决策正确性，可有效提升空战胜率。     

现代空战机动决策研究

将影响图和对策论引入到现代空战机动决策中,提出了考虑交战双方对抗的n步连续机动决策的多级影响网对策决策模型。首先,确定现代空战飞机相关数学和运动模型;其次,将大规模群集空战转化为多个小集团作战;在此基础上,依据协同的原则,又将小集团作战转化为多个一对一空战,然后运用多级影响图对策理论解决一对一空战。空战仿真结果表明该模型的有效性。     

关于高层体系结构的计算机生成兵力的研究

计算机生成兵力是分布交互仿真中的一个重要组成部分.在分析高层体系结构的基础上,提出了一个基于HLA的计算机生成兵力仿真系统的结构原型,重点研究了红方CGF的实体动态模型,建立了数学模型,同时对自治行为产生和操作员控制进行了进一步的讨论,为今后的实践性开发工作打下基础.     

计算机生成航空兵力的模型设计与实现

以航空兵力为研究对象，着重研究空中计算机生成兵力（ＣＧＦ）的模型设计及实现技术。并对构造航空兵ＣＧＦ系统的意义进行了分析，叙述了含有虚拟（ＶＲ）技术失工交互仿真实验系统的系统结构和分系统组成成分。同时还分析了ＣＧＦ系统中智能数字飞机的模型特点，重点介绍了动力学建模方法以及编队模型匠建立及编队飞行能力的实现方法，构造出来的计算机生成航空兵力在实验系统中性能良好，满足总体要求。     

基于事件本体的CGF飞机实体作战计划模型

以海空作战仿真中的CGF为研究对象,在分析BDI Agent中的信念、愿望、意图与作战计划之间关系的基础上,分析了其中的动作序列的关系问题,利用时间关系公理对作战实体的思维状态进行了刻画,以CGF飞机Agent实体编队进行对海突击为想定,建立了基于事件本体的CGF飞机Agent实体作战计划模型,并利用Protégé本体建模工具进行了实现。应用实践证明,虚拟海战场中的CGF作战计划本体模型,可以为虚拟海战场综合环境建模和仿真中的作战实体作战计划提供语义上的支持,提高了作战实体的智能水平和对战场环境的认知能力,为CGF实体智能建模提供了新的手段和途径。     

分布式航空兵突击作战仿真系统开发

现代战争已发展到海、陆、空、天、电磁多维空间作战,仿真技术在军事上的应用对作战行动起着重要的指导作用。文中运用目前流行的分布式交互仿真思想,设计了分布式海军航空兵突击作战仿真系统,并对相关联邦成员以及预警机CGF进行了开发,对分布式作战系统的开发具有参考价值。     

计算机兵力生成在空空对抗仿真建模中的应用

研究了计算机兵力生成在空空对抗仿真建模中的应用。首先,介绍了计算机兵力生成在空战中的体系结构;然后,详细地举例分析了体系结构中的实体行为模型和人工智能行为模型。最后,结合兵力生成理论在一个空空对抗实例中的应用,把整个理论体系串连起来。该仿真系统可以完成系统建模,系统设计和可视化演示,具有一定工程实用性。     

一种基于Multi Agent的无线传感器网络数据收集算法

提出了构造多Agent协作模型的方法,设计了基于多Agent的无线传感器网络的数据收集算法ARDG(activereliable data gathering algorithm),将多Agent的协作思想结合到数据路由的计算中,该算法在无线传感器网络资源限制,如在传感器存储空间和能量有限等条件下,提高了数据收集的主动性和可靠性,理论和仿真实验证明了该方法的可靠性与时效性。     

人在回路中的分布式飞行员训练仿真系统的设计

在飞行员训练仿真系统中,用户操纵飞机在仿真战场环境中与计算机生成的兵力进行对抗。其中,VR-Forces可以提供分布式虚拟战场环境和计算机生成兵力,但是其仿真实体操纵和战场观察的方式都比较单一。而DirectX提供了飞机操纵接口,Vega Prime则对整个对抗过程提供了三维视景表达。将这三者各自提供的应用编程接口结合起来进行系统的开发,可以同时保证战场的真实性、操纵的灵活性以及战场感受的沉浸性。利用此种方法,文章设计了一个人在回路中的分布式飞行员训练仿真系统。     

基于OODA过程的岛礁防空CGF模型

计算机兵力生成是军用仿真中的重要支撑技术。岛礁防空兵力生成是岛礁防空作战显示系统的关键部分。文章基于人类对外部事物认知、反应的OODA过程建立岛礁防空CGF行为模型,包括目标探测、威胁判断、火力分配及毁伤评估4个部分,在此基础上实现岛礁防空作战显示系统。     

大型可展开天线太空结构频率预测

由于空间大型可展开天线口径较大,在地面模拟太空环境难度高,使得直接在天线原型上进行性能测试非常困难或不可能。为了解决该问题,提出了一种“两步法”,利用空间大型可展开天线的缩比模型进行地面性能测试,以预测天线原型在太空中的工作性能。据此对周边桁架可展开天线太空工作的结构固有频率进行性能预测研究,首先推导了结构固有频率的相似准则,然后考虑结构参数畸变的影响,得出其相似性经验公式,最后研究了温度变化对结构频率的影响,得出了预测大型天线太空工作性能的经验公式。仿真结果验证了该方法的有效性,该方法可应用于其他空间结构的设计和性能预测。     

基于角色的飞机起飞协同决策并发机制研究

为了解决飞机起飞决策中存在缺少信息共享的问题,引入了基于角色的协同模型。通过对协作过程中协作主体与任务之间相互关系的分析以及各协作主体在协作中关系研究,提出了基于角色的飞机起飞协同机制模型。该模型能够动态地组建虚拟活动,形成虚拟工作流,并进行交互和协作;通过对各角色和任务间动态考察,采用加锁机制来协调各角色之间的关系,从而有效地避免了各角色之间的冲突,实现了各角色之间的高效协同和数据的实时传输,从而提高运行效率。