防空体系网络化的形成和发展不仅是适应反空袭作战、应对空天威胁的需要,也是信息技术和新作战理论推动和牵引的需要,是适应体系智能化、网络化作战的必然选择。作为评判防空作战胜负的关键依据,如何对新模式下的防空体系作战能力进行评估已经成为迫切任务。通过总结当前领域研究成果,分析研究现状,阐述面临的主要问题,提出了防空体系网络化作战趋势,提出防空体系作战能力评估由“简单和”转变为“涌现和”,由“单一结果”转变为“结果云”,由“指标树”转变为“指标网”,为后续具有显著网络化特征的复杂防空体系作战能力评估提供了理论参考。
对以色列“铁穹”防空导弹系统的发展情况进行梳理,在简要介绍“铁穹”系统的组成、功能特点的基础上,重点分析了“塔米尔”(Tamir)导弹的总体方案、气动特性、探测制导及战斗部设计方案。并对“铁穹”系统部署以来的作战应用情况进行整理,通过对“铁穹”系统效能展开分析,对单营套“铁穹”系统面对火箭弹饱和攻击的拦截能力进行分析。最后结合“铁穹”系统的发展路径对国外近程防空导弹系统的技术发展趋势进行了总结。
由于低成本和智能化技术的发展,蜂群作战正在成为现在的研究热点。随着蜂群规模的增加,高效的目标分配算法成为其中的一个重要研究方向。为了提高目标分配的计算效率,利用目标集群的剩余价值作为优化目标,使用贪婪算法分步选取局部最优解,最终获取目标分配的近似全局最优解。通过对典型目标分配问题的仿真,验证了提出算法的有效性。
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。
为解决吸气式高超声速导弹在爬升段更真实地反映其动力学特点以及满足多优化指标需求的轨迹优化问题,提出了一种针对吸气式高超声速导弹多自由度的轨迹优化设计方法。在过载和动压等多约束条件下,运用加权求和法设计双优化目标,采用hp自适应伪谱法对吸气式高超声速导弹爬升段弹道进行了综合优化设计分析。仿真结果表明,该方法能有效解决同时考虑最小爬升时间和最少燃料消耗的综合优化问题,多自由度设计也能够更真实地反映吸气式高超声速导弹爬升段的动力学特点。为吸气式高超声速导弹轨迹优化设计提供了新思路。
针对采用多燃气发生器的弹射动力系统,按照常规的内弹道求解方法,需要根据经验对燃气发生器的设计参数、发生器的个数和点火时序进行多次调试,才能使导弹出筒速度等内弹道参数满足指标要求。一旦发生器参数初值设置不当,就会导致优化求解失败。建立了一种以导弹出筒速度等内弹道指标作为输入条件的反推计算方法,逐步递推出满足要求的多燃气发生器个数、流量、点火时序等,最终得到合适的多燃气发生器装药参数和结构参数。使用Matlab编程并求解,对不同个数燃气发生器组合的发射工况进行了内弹道仿真试验。以此方法得到多燃气发生器参数后,可以作为后续多燃气发生器内弹道优化的输入,该计算方法有利于多燃气发生器发射动力系统的内弹道初始设计。
无人机蜂群攻防战已成为一种新兴的能够改变战争态势的作战样式,但目前研究反无人机蜂群系统作战效能评估的文章较少,且常见的评估方法存在较强的局限性。为此,提出一种将模糊层次分析法(FAHP)-指标相关性指标权重确定法(CRITIC)组合赋权,运用改进TOPSIS法评估的反无人机蜂群作战效能评估方法。利用“感知-判断-决策-打击”(OODA)环构建反无人机蜂群系统作战效能评估指标体系。使用FAHP-CRITIC法计算系统作战效能评估指标权重。利用改进TOPSIS法对不同方案效能值进行排序优选。通过对照实验数据验证了使用改进TOPSIS法的反无人机蜂群系统作战效能评估方法的正确合理性。研究工作为反无人机蜂群系统作战效能评估提供了一种较为科学的方法。
针对导弹目标威胁评估问题,提出了一种基于梯度模糊的TOPSIS导弹目标威胁评估算法。利用TOPSIS方法计算权重值并结合梯度模糊计算的模糊矩阵,得到目标威胁评估指标的综合权重值,可解决各因素数据指标量级差异过大而引起的权重值偏差过大或过小等问题。典型案例评估结果表明,所提改进算法克服了权重值差异性问题,有效提升了导弹目标威胁评估的可信性。
面向未来信息化战争的需求,建立数字平行战场系统,对分析实际战场系统具有重要意义。因此,在平行系统、数字孪生相关技术的基础上,采用人工系统、计算实验、平行执行的ACP方法,提出了数字平行战场系统的构建思路,从战场实体、服务、孪生数据以及孪生体多个方面详细介绍了人工战场的构建过程,同时,分析了实际战场和人工战场的平行执行流程。所提方法可以为指挥员更快和更准地设计作战方案、制定作战计划、组织作战协同、指挥控制战局提供依据。
无人机集群已成为信息化战争中重要的新质作战力量。为解决多任务驱动下无人机集群的形态控制问题,提出了一种仿鸟群行为的无人机集群相变控制方法分析了鸟群行为模式,总结了以麻雀群为例的鸟群聚集御敌行为特征通过引入向心/离心对偶力,建立“突变”交互规则,构建了基于四规则的无人机集群相变控制模型定义了控制参量和序参量,通过调控关键控制参量,实现了无人机集群的相变控制,实验验证了所提方法的有效性经群体智能优化算法的最优参数求解,有序相形成周期均缩短了近70%,验证了方法的优化可行性。该方法可望在无人机集群侦察感知、应急救援等任务中广泛应用。
为探究指控网络遭受节点攻击时失效扩散的连锁反应过程,在非对称相依指控网络模型基础上,以节点综合重要度定义初始负载,运用容量-负载非线性模型计算节点容量,针对指控网络物理层和逻辑层各自特点,分别提出失效节点容量择优分配策略和非均匀负载可调重分配策略,构建了适于指控网络的级联失效模型,并运用数值仿真分析了各关键参数对指控网络级联失效抗毁性的影响。研究结果表明,容量裕度差异化参数与指控网络级联失效规模正相关,节点过载参数、负载分配系数与指控网络级联失效规模负相关;面对攻击,指控网络渗流失效、相依失效和过载失效相互叠加,网络更加脆弱;对比已有模型,所建模型能够更加有效地抑制级联失效传播,提高网络抗毁性。
针对电子设备工作时面临的电磁环境复杂度量化评估问题,提出了基于层次分析法的评估模型。分析了与电磁环境复杂度相关的影响因素和复杂度评估指标选取原则,构建了评估电磁环境复杂度的指标体系,分析了每项指标的计算方法,并给出了电磁环境复杂度定量表现形式。引入层次分析法,建立了基于决策理论的电磁环境复杂度评估模型。通过仿真实例直观展现特定区域内的电磁环境复杂度。结果表明,该模型为复杂电磁环境提供了一种清晰明了的评估与计算方法。
针对复杂城市环境下无人机目标打击问题,引入一种基于电鳗觅食优化算法的无人机目标打击方法。该方法首先设置稀疏环境无敌防守和密集环境有敌防守2种场景并设计相应的约束条件和航迹优化代价函数以符合城市环境飞行需求,然后通过电鳗觅食优化算法(electric eel foraging optimization,EEFO)为无人机规划出一条合理的目标打击轨迹,最后得到其飞行轨迹和适应度值,并与SO,SCA,WOA,MFO,HHO 5种算法进行对比。实验结果表明,在稀疏环境无敌防守场景下EEFO算法比其他五种算法具有更高的轨迹规划效率和稳定性,消耗的航迹代价最小且收敛更快;在密集环境有敌防守场景下EEFO算法与其他5种算法相比,所规划出的目标打击轨迹最优且消耗的航迹代价收敛趋势更好,任务完成度最高,具有更好的表现。
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。
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%。
传统的防空武器部署方法主要考虑的是给定态势下的优化模型,难以适应实际作战中全空域、多层次、多路径的空袭模式。针对多个守卫目标以及多种防空武器组成的防御体系,提出了一种基于NSGAⅡ的多目标优化算法,将掩护能力与突防概率作为2个目标函数,引入战斗队形、地形限制作为约束条件。可以合理地度量区域防空作战部署的优劣,解决在一定情况下防空武器的优化部署问题。通过仿真算例验证了该方法能够有效增强掩护能力并提升特定空情拦截效果。
超远程防空致力于将来袭目标拒止于千里以外,需要打击链、指控链、情报链“三链”之间的密切配合。针对超远程防空这一改变战争规则的创新战法,剖析了打击链、指控链和情报链的各个过程,提出了天基信息直接支援模式,研究了天基信息直接支援在超远程防空作战中的应用,对天基信息直接支援如何赋能打击链、指控链和情报链进行了深入探讨,以期为未来超远程防空作战信息支持系统建设和发展提供参考和借鉴。
相对论导航是近年来提出的一种新型高精度自主天文导航方法,该方法通过建立星光引力偏折和恒星光行差这两类相对论效应与航天器位置、速度之间的关系模型,获得航天器的位置、速度信息。可见,关系模型的精确性直接影响相对论导航的精度。然而,目前在建立星光引力偏折与航天器位置的关系模型时,仅考虑离航天器最近天体引力的影响,而星光引力偏折不仅与航天器到天体的距离有关,还与天体引力系数、恒星-天体间的夹角等因素有关。为此,以近地空间航天器为对象,综合考虑多个天体引起的星光引力偏折,建立了星光引力偏折与航天器位置的关系模型,以及恒星光行差与航天器速度的关系模型,并利用光学干涉仪测得高精度恒星角距信息,结合轨道动力学模型和最优估计算法,得到航天器高精度位置和速度信息。最后,仿真验证表明,对于地球同步轨道卫星,恒星角距测量精度为1 mas时,所提方法的位置和速度误差小于100 m和0.01 m/s。
为解决新型防空武器装备试验鉴定过程中存在的威胁场景逼真度低、实弹试验成本高、参试装备规模有限等问题,设计与实现了实装对抗试验仿真系统,用于支撑新型防空武器装备开展实装对抗试验。针对不同型号的防空武器雷达的技术差异,通过采取相应的技术措施,实现了实装雷达同时接收虚实目标信息;采用多次读写卫星绝对授时+网络时间协议(NTP)技术的试验用局域网内时间同步方法,实现大区域范围下的内外场仿真系统时间同步;采用网关技术,通过仿真系统实现了异型异构系统的互联互通。实践表明,实装对抗试验仿真系统运行稳定,可以用于开展实装对抗试验,为检验参试装备在体系对抗场景下的作战效能提供支撑,也可为指挥人员开展战术训练演练提供重要手段。
测算闭合时间是运筹时敏目标杀伤链的关键工作。针对线性累加杀伤链各环节耗时的传统方法不适应杀伤链部分环节已并行重叠执行的问题,提出一种时敏目标杀伤链闭合时间动态精准测算方法。仿真实验表明,该方法结果更为精准,有助于辅助指挥机构更好地把握打击机会;能够适应时敏目标打击窗口变化,可为开展时敏目标杀伤链构造、建模、效能评估等提供一定的理论基础和技术支撑。