近几年来,以有人/无人机协同作战为主要作战模式,将颠覆传统空中作战模式的“忠诚僚机”备受关注。通过研究美、俄、澳等国“忠诚僚机”项目的进展,预判其未来发展趋势,并在此基础上,结合态势感知、电子对抗、分布杀伤、软穿硬穿等穿透性制空作战场景,深入分析了“忠诚僚机”在体系对抗中的作战需求、作战流程与作战应用模式,可为攻防体系对抗研究提供参考。
随着人工智能技术的迅猛发展,无人系统在军事领域,尤其是海上作战中的应用日益广泛,成为新型作战方式。回顾了海战场无人集群作战技术的国内外研究进展,分析了各国在该领域的最新成果,并探讨其在海上作战中的实际应用。提出了面向海战场的无人集群作战体系框架,涵盖作战平台、通信网络、任务应用及指挥控制等多个层面,并深入探讨侦察监视、火力打击等核心职能任务。还剖析了海战场无人集群作战的评价指标、影响因素及存在的问题。展望了未来海战场无人集群作战技术的发展趋势,特别是在技术融合、作战样式多样化与成本效益等方面的潜力与挑战,旨在为推动无人集群技术在海战场的应用提供理论支持与技术借鉴。
导弹发射装置已成为现代海军舰艇的主战武器装备,其技术水平、组成形式和生产成本等直接影响整个舰艇装备作战效能、技术性能和战争模式。呈现了国外舰面导弹发射装置技术迭代的演变过程,梳理了典型发射装置的技术特点及其优缺点,综合论述国外模块化发射装置在舰面发射技术当中的优势、应用与发展现状等方面。根据未来战争模式、导弹发射需求和技术发展动向,分析了舰面导弹发射装置、模块化发射装置在未来水面发射技术当中的主要发展方向和趋势。
无人机凭借其高机动性和高耦合性,被广泛应用于多个领域,尤其在军事领域,无人机蜂群的多目标任务分配具有关键意义。结合国内外无人机任务分配的研究现状与最新进展,针对传统算法在复杂任务中存在的鲁棒性不足、收敛速度慢以及易陷入局部最优等问题,提出一种基于多规则机制的改进狼群算法进行求解,构建以最大化打击收益为目标的优化模型,综合考虑对方目标航程、攻击威胁及价值等因素。通过设计自主游走的头狼生成规则、多策略探狼游走规则和自适应步长的猛狼围攻规则,平衡全局探索与局部开发,显著提升搜索效率。仿真验证结果表明,与其他启发式算法相比,该算法具备更快的优化速度和更优的性能,展现出广阔的应用前景。
针对顺逆轨不同交汇方式对脱靶量的影响问题,基于伴随法理论将飞行器末制导交汇过程进行建模分析。建立了末制导问题的原始模型,基于伴随法建立了问题的伴随模型,得到了目标机动、初始航向误差等因素对脱靶量影响的归一化解析表达式。进一步基于解析表达式分析了飞行器响应时间、交汇速度等因素对脱靶量的影响。最后基于上述理论分析对逆轨迎面交汇、追击顺轨交汇、前置顺轨交汇等不同交汇方式下的特点进行了总结归纳。
针对无人值守作战系统在动态战场环境下多目标协同拦截的实时性与高效性需求,提出一种基于动态时间窗口的贪心目标分配与发射时序规划方法(greedy target assignment and fire scheduling method based on dynamic time window, GTAFS-DTW)。通过构建作战单元与目标的相对运动模型,结合攻击距离约束、任务执行约束及目标运动特性,以最小化攻击时间与命中时间差为优化目标,设计动态时间窗口筛选机制。在此基础上,采用分层贪心策略,优先选择可攻击时间区间交集的作战单元-目标对,并通过迭代调整窗口边界及发射时序规划实现时序协同优化。仿真实验表明,相较于传统离散粒子群(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法,GTAFS-DTW在横向队列与纵向队列场景下均能够将命中时间差减小至0.5 s以内,降低了目标机动响应窗口,同时显著提升了计算效率,满足在线任务规划的实时性要求。
针对四旋翼飞行器在多障碍物环境中飞行时容易出现路径规划不准确的问题,提出了基于蝴蝶算法(BOA)的BP神经网络优化方法。将四旋翼飞行器在设定路径中的所有途经点作为神经网络的训练样本,通过BOA-BP算法对神经网络进行训练,从而确定了最佳飞行路径。仿真结果表明,与传统的BOA算法相比,所提出的BOA-BP算法模型可以有效减小四旋翼飞行器路径的误差,均方根误差可从1.60%降低到0.003%。
针对目标密集场景下敌我识别(identification friend or foe,IFF)目标与雷达目标关联问题,提出一种基于证据理论的目标关联方法。建立位置关联度模型,并基于雷达和识别器的目标方位、距离量测能力和多次量测数据生成证据及其基本概率指派,包括对多个目标多次量测形成的证据;对同一目标多次量测形成的证据进行Dempster规则组合,构建组合证据集合;基于组合证据集合最大值搜索逐步完成所有目标的关联。仿真结果表明,所提方法相比于最邻近关联方法,以相同的时间复杂度获得更高的关联正确率;相比于Kuhn-Munkres关联方法,以更低的时间复杂度,在大部分密集目标场景下获得更高的关联正确率。
针对美国空军穿透性制空(PCA)作战体系对我空防安全带来的多维威胁挑战,为解决传统威胁评估方法因主客观权重失衡导致的评估偏差问题,构建了“基于组合赋权TOPSIS”的评估模型。基于PCA作战任务特点建立涵盖协同指控效能、电磁压制效能、火力打击效能等7类核心指标的评估体系;通过熵权法量化平台固有属性指标客观权重,运用本征向量法解析战术意图主观权重;引入博弈论离差最小化算法实现主客观权重的纳什均衡优化,基于逼近理想解排序法(TOPSIS)建立PCA平台威胁评估模型,从而得出PCA平台威胁排序。通过实例仿真计算,验证了此威胁评估方法的有效性,可为反穿透作战来袭PCA平台威胁评估提供参考。
当今世界各国高度重视军事仿真实验技术的发展与应用,该技术在提升作战能力、辅助装备论证、支撑战术战法创新、优化联合作战流程以及支持技术研发与验证等方面发挥着关键作用。深入剖析了军事仿真实验技术,阐述其核心概念、逻辑流程及模型分类间的紧密联系,从军事仿真软件顶层架构切入,深入分析主流仿真引擎与框架、典型系统,展示其对军事仿真实验技术的支撑,最后展望人工智能、元宇宙等新技术在军事仿真中的应用前景,全面呈现军事仿真实验技术的整体架构与发展脉络。
幸运成像是湍流退化图像复原方法中的一个重要分支。近年来,研究人员针对不同应用场景和不同优化方向对基于幸运成像的复原方法进行了探索。但有关综述发表年代较早,未能涵盖近十年来该技术的突破性进展,故对幸运成像前沿算法展开全面深入的调查。介绍了幸运成像的经典方法,梳理了面临的挑战。从实时幸运成像、幸运成像应用于不同目标、幸运成像与其他图像处理方法相结合这3个方面详细阐述了幸运成像的发展与应用。公开了一个自制湍流退化图像数据集并系统总结了其他数据集和复原评估指标,以及对比了基于幸运成像的代表性方法的性能,讨论了幸运成像的场景适应性和局限性。从基于GPU边缘计算的实时异构架构设计、动态湍流建模与非平稳性补偿、数据驱动的端到端融合方法、多模态数据协同与跨尺度复原、基于事件相机的动态湍流成像和标准化评估体系与开源生态构建这6个方面指出未来可能的发展趋势。
针对具有领导-跟随结构的无人机群系统编队操纵控制问题,设计基于方向信息的分布式编队控制器,从而实现无人机群的平移和旋转操作。目前存在的基于方向信息的编队控制方法无法解决时变方向编队控制问题,因此设计了一种状态观测器。该观测器仅利用相邻无人机的相对方向以及领导者的位置和速度信息来估计无人机的期望位置和速度。结合估计的期望速度,设计了反演控制器来实现编队系统的操纵控制。使用Lyapunov方法证明了观测器的估计误差和控制器的稳定性。通过平移和旋转的仿真实验验证了所提控制方法的有效性。
针对高烈度空地对抗环境下,制导雷达引导高超声速拦截武器打击来袭目标的迫切需求,开展针对高超声速合作目标的快速截获与跟踪技术研究,从雷达体制、波形设计、跟踪模型3方面着手,解决高超声速导弹/炮弹雷达散射截面积(radar cross section,RCS)小不易截获,飞行速度快且速度分布范围广难以检测跟踪等问题。通过基于窄带信号和脉冲多普勒(pulse Doppler,PD)处理的雷达工作体制设计,降低距离单元走动的影响,提升强杂波背景下弱小目标的检测能力;通过基于双脉组参差的制导波形设计,提升可利用的多普勒空间,实现目标的广速度域检测;通过基于先验信息引导的截获屏搜索与基于速度域判决的航迹起始与航点关联模型构建,实现对高超声速合作目标的快速截获与稳定跟踪,并在半实物仿真实验中对模型的有效性进行了充分验证。
随着无人机蜂群技术的快速发展,其去中心化和自主协同特性对现代防空系统带来了前所未有的挑战。分析了无人机蜂群的关键技术,并针对其在军事应用中的优势,提出了一种基于动态杀伤链构建的反无人机蜂群策略。研究重新界定了杀伤链的概念,强调了其在提升战术灵活性、促进技术创新融合及形成新的作战理念方面的重要性。提出的策略涵盖多域感知、分布式指挥控制、资源优化和拦截技术创新,旨在提高防御系统对无人机蜂群威胁的适应性和反应速度。结合陆战场环境,设计了不同策略的实现途径,为未来反无人机蜂群作战提供了新的视角和支持。
飞行器航测时保持要地防御雷达对其低检测概率是其航线规划的基本要求,这需要考虑和评估飞行器自身运动状态不确定性引起的雷达检测概率变化,对此提出一种基于无迹变换(unscented transformation, UT)的飞行器运动状态不确定性影响检测概率的分析方法。给出飞行器被雷达检测的相关模型;引入UT方法建立了飞行器位置、姿态等运动状态不确定性传播影响检测概率的分析流程;设计一个航测飞行器被单脉冲防御雷达探测的仿真实验场景,通过Monte Carlo方法检验了UT方法具有较高的分析准确性,并分析了飞行器运动状态不同程度不确定性影响检测概率的规律,此外与传统线性协方差分析方法比较说明了UT方法具有简捷高效的计算效率。
无人机因其低成本、高灵活性等特点,在近期多次军事冲突中扮演了越来越重要的角色,引起世界各国广泛关注。国内无人机“黑飞”数量逐年增多,直接反映出城市低空无人机防控正面临巨大挑战,城市低空反无人机建设问题值得深入研究。针对城市低空无人机反制难题,分析了城市可能面临的无人机威胁,对城市反无人机场景进行分类,探究了城市反无人机面临的挑战与难题,对城市反无人机体系建设提出5点发展建议。综述表明,城市反无人机体系建设需开展面向目标和场景的正向设计,需特别关注无人机目标与环境特性、反制点位设计、指控系统设计与用户业务融合、体系集成规范等方面,为城市反无人机体系设计提供参考。
系统性跟踪研究了美国陆基中段防御拦截弹及其大气层外拦截器(exo-atmospheric kill vehicle,EKV)、助推器的系列发展情况,阐述了陆基拦截弹的飞行试验情况及下一代拦截弹的研发安排,基于陆基拦截弹公开信息对其总体参数与助推发动机参数进行了反设计,并对陆基拦截弹二级/三级状态飞行射表及其时空特性、拦截空域进行了仿真分析。
俄乌冲突中涌现了“订单式打击”“天基星链互联”“低成本规模化运用”等新型无人机作战运用样式,创造了“以小博大”的经典案例,为无人机在现代战争中成体系运用提供了“试验场”。基于开源情报信息,系统梳理了俄乌冲突中双方参战无人机装备情况,结合典型无人机战例分析了无人机在态势感知、战场通联、指挥控制、打击对抗等过程中呈现的作战运用新特点、新样式,从装备建设视角提出了无人机高效费比防御的对策建议。
构建防空反导杀伤链/网是推动国家一体化空天防御体系逐渐走向完备的重要内容。人工智能、军事物联网、大数据等新兴技术在防空反导领域的深化运用,使得空天防御体系的预警探测、信息处理、指挥决策能力得到显著提升,也给“即时响应、动态重构”的智能防空反导杀伤网的构建与发展提供更多可能性。总体介绍了防空反导杀伤网作战概念的发展、内涵及特征,搭建了防空反导杀伤网的体系支撑架构;从技术层面详细分析和总结了防空反导杀伤网作战体系的关键能力,给出了相关指导建议;分析了防空反导杀伤网的未来发展趋势,为后续研究提供参考。
作为一种新概念武器,电磁脉冲武器具有攻击速度快、覆盖范围广、效费比高、作战使用灵活等特点,是各国一直致力于研究的武器装备。阐述和分析了电磁脉冲攻击技术的研究现状,并从电磁攻击和战场防御2个角度对现阶段外军开展的电磁脉冲武器研究工作进行了概述和分析,并对电磁脉冲武器的研究重点和发展趋势进行了展望。