战斗机空战威胁特性建模与仿真分析

空战对抗决策的原则是规避目标威胁并使目标进入我方的威胁区,威胁特性建模是战斗机空战决策的基础。基于威胁属性,将战斗机威胁分为雷达探测威胁和导弹攻击威胁,基于雷达探测概率、目标RCS动态特性和目标暴露距离等指标对雷达威胁进行了建模分析;基于导弹攻击包络对导弹攻击威胁能力进行了建模分析,并给出战斗机威胁分布的集合描述。最后进行了仿真计算,结果表明,所建立的威胁模型能有效描述战斗机空战威胁,为战斗机空战决策提供理论基础。     

中远距协同空战多目标攻击决策

根据先进战斗机的技术特点和中远距协同空战发展方向,提出一种基于先敌发现、先敌发射、先敌摧毁能力的空战态势分析模型。同时,将并行遗传算法与分布估计算法相结合的并行分布遗传算法应用于上述模型,给出了求解多目标攻击决策问题的算法。最后利用具体算例进行仿真验证。结果表明空战态势分析模型能够较为准确地描述中远距多机协同空战,采用的算法具有较好的可行性和实时性,为中远距多机协同空战的多目标攻击决策提供了新的思路和方法。     

基于模糊遗传算法的先进战机协同攻防决策

根据先进战机的特点以及协同空战的发展方向,采用了一种基于先敌发现、先敌发射、先敌摧毁能力的空战态势分析模型,为了更符合作战情形对其进行了部分改进。将模糊遗传算法应用于上述模型,给出了求解多机协同攻防决策问题的算法,模糊推理器主要用于交叉概率Pc和变异概率Pm的整定。最后用具体算例进行仿真验证,结果表明采用的空战态势分析模型能够较为准确地描述多机协同空战,同时采用的算法具有较好的可行性和实时性,为协同空战的攻防决策提供了新的解决方案。     

考虑协同电子干扰效果的空战多目标分配

以多机协同多目标攻防对抗为背景,研究协同火力/电子战综合决策方法。提出雷达发现概率下降因子表示雷达发现能力的下降程度,来衡量电子干扰对目标威胁度的影响效果;以降低目标总体威胁为目标,建立了多机协同自卫有源压制电子干扰功率分配模型,并采用贪心算法进行求解;最后综合考虑电子干扰对目标威胁度的影响,改进了基于协同攻防的空战多目标分配算法。通过仿真分析证明该决策过程是可行的、有效的。     

未来中远距协同空战多目标攻击决策研究

根据先进战斗机的技术特点和未来中远距协同空战发展方向,提出一种基于先敌发现、先敌发射、先敌摧毁能力的空战态势分析模型。同时,采用一种将并行遗传算法与分布估计算法相结合的并行分布遗传算法并将其用于多目标攻击决策。最后利用具体算例进行仿真。结果表明空战态势分析模型能够较为准确地描述未来中远距多机协同空战,采用的算法具有较好的可行性和实时性,为中远距多机协同空战的多目标攻击决策提供了新的思路和方法。     

编队战斗机超视距空战效能评估

第三代战斗机主要空战模式是超视距空战,对编队战斗机超视距空战的全过程进行分析,建立了战斗机编队和导弹的运动模型,以领先发射概率和空战交换比作为评估指标,对编队战斗机超视距空战效能进行评估,最后给出了算例,重点分析了地面防空火力和编队战斗机数量、携带导弹总数等因素对空战交换比的影响.     

预警机引导战斗机空战目标分配模型

从预警机引导战斗机空战的角度出发,通过对预警机引导战斗机空战过程的分析,确立了战斗机对敌攻击时应具有的优势函数,建立了基于蚁群算法的空战目标分配模型。最后通过具体仿真算例,证明文中给出的蚁群算法模型能够有效地解决预警机引导战斗机空战目标分配问题。     

隐身条件下的双机协同电子战功率分配方法

研究了隐身条件下双机协同电子战功率分配模型。分析了隐身条件下双机协同电子战任务的基本需求;给出了空战中多点有源压制性干扰的基本模型;建立了双机协同电子战功率分配的多目标优化问题模型,将对威胁的干扰效果和机载电子战射频辐射被截获概率作为两个指标函数;给出了多目标优化问题的解法。进行了仿真分析,实验结果表明,提出的模型和方法可以较好地解决双机协同电子战功率分配问题,可以实现空战过程中对敌发现概率的压制,降低我方威胁,达到一定的隐身目的。     

一种新型动态贝叶斯网络及其在威胁评估中的应用

针对利用基本贝叶斯网络进行威胁评估时的不足,提出利用变结构区间概率动态贝叶斯网络(VSIP-DBN)进行威胁评估。对所提出的VSIP-DBN给出了其推理算法。在充分考虑目标的空战态势及空战能力下,建立了威胁评估的VSIP-DBN模型。将观测到的数据利用VSIP-DBN推理算法进行推理,推理结果就是目标的威胁等级。以往的威胁评估需要精确获得目标的模型参数和观测数据,通过仿真对比分析,利用VSIP-DBN建立的威胁评估模型不需要精确给出模型参数,即使出现观测数据的误差,仍能准确评估出目标的威胁程度。     

改进Dijkstra算法在雷达突防中的应用

飞行器雷达突防是现代战争中自我保护的重要手段.综合考虑了雷达威胁和航程的影响,建立了关于雷达威胁模型和航程的代价函数.针对传统的Dijkstra算法搜索空间大,搜索效率低的问题,进行了改进,并考虑飞行器的偏航角约束,提出了基于栅格的Dijkstra算法.对简单雷达突防和复杂雷达突防进行了仿真验证.仿真结果表明:该算法不仅能较好地回避雷达威胁,而且较好地提高了搜索速度.     

基于Sobol’法的歼击机需求影响因素灵敏度分析

针对歼击机需求确定影响因素众多、传统分析方法仅能进行定性分析的问题,提出了基于Sobol’法的歼击机需求影响因素灵敏度分析方法。在构建了歼击机需求确定模型的基础上,提出了基于Sobol’法的歼击机需求确定模型参数灵敏度分析步骤,并结合算例验证了方法的可行性和有效性。分析结果表明:我方拟夺取空中优势等级的概率、敌方出动歼击机的数量和敌我双方歼击机作战效能的比值对歼击机需求的影响较大,战术运用系数、协同作战系数和管理优劣系数的影响微乎其微。     

改进BAS-TIMS算法在空战机动决策中的应用

针对当前空战机动决策精确度低、实时性差的缺点,对天牛须搜索-战术免疫机动系统(Beetle Antennae Search-Tactical Immune Maneuver System, BAS-TIMS)算法进行改进,并应用于空战机动决策中。增加左爬升、右爬升、左俯冲、右俯冲4种机动,对传统的机动策略库进行扩充,设计了11种基本机动策略并给出了相应的控制方法。基于距离、高度、速度、角度和战机性能优势函数,利用非参量法构造战机机动决策综合优势函数。针对天牛须搜索算法在全局搜索和收敛速度上存在的缺陷,引入蒙特卡洛概率迭代的方法对算法进行改进,并和战术免疫机动系统进行融合,将改进的BAS-TIMS算法用于空战机动决策。设计算例进行仿真分析,并将结果和博弈论法、改进共生生物免疫进化算法、传统BAS算法和传统TIMS模型的计算结果进行对比,验证所提算法的有效性。仿真结果表明:改进BAS-TIMS算法在空战机动决策的收敛精度、收敛速度和全局搜索能力上更加具有优势。     

IAHP和熵权相结合的TOPSIS法的空战目标威胁评估

针对空战目标威胁评估问题,提出了一种新的基于改进TOPSIS法的评估方法.该方法综合考虑了主观和客观因素,将运用区间层次分析法(Interval-based AHP,IAHP)求解出的威胁评估指标主观权重与运用熵权法求解出的威胁评估指标客观权重相融合得到组合权重.建立了改进的TOPSIS法评估空战目标威胁的数学模型.最后给出了评估实例,评估结果表明该方法是合理有效的.     

战斗机远距空战建模与仿真分析

针对中远距一对一的空战问题,从效能分析的角度建立了一对一中远距空战及作战效能分析的模型,包括飞机运动模型、飞机机动动作控制模型、推力模型、火控系统模型、导弹运动模型、导弹制导与控制模型、信息系统模型和效能评估模型等。依据该模型进行了空战仿真并给出效能分析结果,仿真结果与实际吻合,证明模型的有效性,为进一步研究多对多空战仿真打下基础。     

编队舰空导弹对空拦截综合模型研究

以水面舰艇编队防空为背景,用数学分析法和计算机模拟法对编队防空中预警直升机的配置和探测模型、舰载雷达的探测模型、编队对空导弹的抗击方法、编队对目标的射击能力、转火能力、杀伤概率等问题进行了研究,建立了火力方程等有关数学模型,为定量分析和优化编队对目标的作战能力提供了依据。     

隐形战斗机的威胁及雷达干扰对策分析

隐形战斗机带来的威胁量化分析及防御对策是现代防空领域亟需解决的问题。对于隐形与非隐形战斗机,分别估算了防御系统内地面雷达网、预警机、战斗机、空空导弹、地空导弹各要素对其的作用距离,以此为指标度量了隐形战斗机对防御系统的威胁。重点分析了远距离支援干扰对隐形战斗机的干扰效果,得出了目标暴露区和压制扇面,以此作为应对威胁的一种对策。     

基于排队论的防空兵力部署优化模型

兵力部署优化问题是防空指控系统的重要研究内容之一。针对多型防空武器多层多区段混合部署问题,对异型空袭武器和防空武器基于作战效能标准化处理,基于排队论给出空袭武器的突防概率计算模型,将防空武器系统综合防御效能作为优化目标,建立多型防空武器扇形部署优化模型。仿真实验验证了优化模型的有效性和合理性,可为科学制定兵力部署方案提供参考。     

一种新的超视距空战目标威胁评估距离指标模型

距离指标是进行超视距空战目标威胁评估的重要指标,但当前多数的距离指标模型都过于简单。针对这种不足,在仿真分析当前典型模型的基础上,根据空战的实际情况,首先定性分析了目标位置等因素对于威胁度的影响;然后根据探测距离、导弹射程等参数,将敌我距离分成不同阶段,区分敌我性能强弱的不同情况,分阶段建立了一种新的距离指标模型。最后,针对不同的战场态势,进行了仿真分析,证明了模型的有效性。模型对于提升空战威胁评估的准确性具有积极意义。     

改进cell密度聚类算法在空战目标分群中的应用

针对传统聚类算法对流形分布数据聚类效果差,且实时性不高的缺点,提出改进基于cell的密度聚类(Cell-Based density Spatial Clustering of Applications with Noise, CBSCAN)算法解决实时空战目标分群问题。通过分析空战态势参数,建立了空战目标分群通用模型,将目标分群转化为聚类问题。通过改进CBSCAN算法的簇类扩展方式,建立基于改进CBSCAN算法的目标分群模型。通过仿真实验,对比分析了K-means、最大期望算法、密度峰值算法、密度聚类算法、CBSCAN算法和改进CBSCAN算法在30种作战态势下的分群准确性和实时性,结果表明:改进CBSCAN算法可以在编队数目未知和目标流形分布的条件下,对多目标编队进行正确分群,且实时性较原始算法提高约30%,具有实际应用价值。     

基于仿真的飞机战损部位及备件需求确定

飞机战斗损伤部位及战时备件需求的确定对做好战时维修保障工作具有重要意义.提出了作战飞机的战斗损伤部位的确定方法,建立了飞机部件的当量模型和飞机受导弹攻击的仿真模型,确定了飞机的战伤分布规律.在确定飞机战伤分布规律的基础上,建立了飞机战伤备件和故障备件需求模型,为作战飞机的战伤研究及航材储备作了有益的探讨.