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无人集群作战已成为现代战争的常态模式,有人节点与无人集群的协同控制是充分发挥无人系统作战效能的关键。对国外无人集群发展路线进行了梳理,描述了可能的海上无人集群与有人舰艇协同作战样式,分析了未来战争对智能无人集群作战使用以及能力持续提升需求,探讨了集群协同指挥控制对有人舰艇作战体系兼容性、架构开放性以及群体智能性的要求;最后提出了一种海上无人集群有人/无人协同控制架构,给出了能够适应分布式和集中式控制的功能服务部署思路,促进海上有人/无人集群协同能力快速形成。
近年来,水下系统逐渐向无人化、智能化和集群化方向发展。作为水下无人系统集群的关键技术,感知与协同技术在海洋应用场景中表现出巨大的潜力。首先,回顾水下无人系统集群的国内外发展历程,阐明我国开展水下无人系统集群研究的紧迫性和可行性。其次,从水下感知和协同技术两个层面进行论述,详细阐述了水下声学和光学感知技术,以及水下协同通信、协同控制、协同定位与导航技术的研究进展。最后,针对水下无人系统集群在感知和协同方面所面临的难题,给出后续研究的发展方向,为水下作战任务提供技术参考。
系统梳理了美军大中型无人艇的发展历程和主要研发试验单位,分析了各型号无人艇的研发特点,从体系设计、能力建设和试验试用等方面阐述了美军无人艇发展带给我们的启示,为未来我国水面无人装备发展提供参考。
无人机对海作战离不开无人机指挥控制系统的指挥决策和行动控制。详细分析了无人机及蜂群在海上反舰作战、防空作战、两栖登陆作战等运用的特点,结合美国近年来在无人机及蜂群作战指挥控制系统发展情况,提出了对未来海上无人机蜂群作战指控系统发展的一些启示和建议。
针对无人机在空战过程中的自主决策问题,以无人机1v1攻防为背景提出了无人机近距空战模型。采用Markov决策过程建立了无人机自主机动模型,提出基于Soft Actor Critic (SAC) 算法的无人机自主空战决策算法,以无人机空战态势数据作为输入,输出无人机机动指令,使得无人机通过完成指定指令,率先锁定敌方无人机并抢先攻击。最后,设计仿真实验,通过对比双延迟深度确定性策略梯度(Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient Algorithm, TD3)算法,验证了基于SAC算法的无人机空战决策算法在增强策略探索的情况下,学习速度大幅度提高,使无人机在任意初始态势下主动占据优势,并成功打击目标,有效提高了无人机在空战决策过程中的自主性。
首先,简要介绍了纳卡冲突交战地域与不同阶段的交战情况;随后,以“TB-2”察打一体无人机、“哈洛普”巡飞弹为重点,分析了阿塞拜疆无人机主战装备的战技性能与作战能力;然后,以S-300P远程防空导弹系统、“驱虫剂-1”反无人机电子战系统、“克拉苏哈-4S”电子战系统为重点,分析了亚美尼亚防空主战装备的战技性能与作战能力;最后,分析了无人机攻防作战的典型战术战法、作战场景与主要作战过程。
无人靶机常通过人工触发的方式进行红外干扰弹投放,此种方式容易导致试验条件不统一,出现投放时刻不一致,抗干扰程度不稳定等现象。为解决以上问题,设计开发了一套红外干扰弹自动投放系统,能够通过非接触式的导弹点火信号自动检测,完成干扰弹投放。该系统由导弹点火信号检测分系统、地面站控制分系统、干扰弹抛撒分系统组成。当导弹点火信号检测分系统完成导弹发火信号采集的自动检测后,分别触发时统记录发射零时,并传输至地面站控制分系统,将干扰弹投放指令通过无线电台发送给投放控制终端机,由靶机投放器完成红外干扰弹投放。最后,通过结合某型防空导弹武器系统实弹射击对本系统进行试验验证,结果均按要求准确投放。
为研究美无人机蜂群反舰能力影响因素,以2017年DARPA提出的“小精灵”作战构想为基础,进行了一系列仿真实验。首先对无人机蜂群的概念与现状进行了归纳,之后总结了无人机蜂群反舰的关键影响因素,包括指控、战术、编成等。结合典型的想定,以“小精灵”无人机蜂群的战术与编成为变量进行了仿真研究。给出了这些因素对无人机蜂群反舰能力的影响,以解析美无人机蜂群反舰能力的生成机制,为反制策略的研究奠定了基础。
针对装备体系贡献度评估中存在的装备体系结构重叠、关联关系复杂等影响评估准确度的问题,提出了基于复杂网络的装备体系结构稳定贡献度评估方法。采用映射建模法构建了基于复杂网络的装备体系结构网络模型,运用k-clique社区识别算法准确识别出装备体系结构网络中的重叠区域和节点;综合利用图论连通性原理,提出复杂网络背景下网络结构稳定度的概念,建立了网络结构稳定性测量指标体系,从结构演化角度科学合理地评估了结构稳定贡献度;结合现有装备作战网络体系结构进行示范应用,检验评估了策略的可行性与有效性。
针对当前两栖火力支援装备体系贡献率评估手段不足的问题,在分析现有装备体系贡献率评估方法的基础上,从能效综合视角,提出了基于解析与仿真的体系贡献率评估思路,设计了两栖火力支援装备体系贡献率评估流程,构建了基于层次分析法的能力提升贡献度和基于对抗仿真法的体系效能贡献率评估方法,并结合案例对其进行了验证,检验了该方法的有效性。该研究为两栖作战装备的论证评估提供了参考依据,对体系作战应用具有一定的参考价值。
合成营装备体系是典型的复杂网络,其组分系统的复杂交互行为是体系效能产生的根源,同时也为体系效能分析带来诸多困难。针对当前合成营装备体系效能分析难的问题,以复杂网络理论为基础,从体系结构层面寻求突破口。首先,基于装备体系效能产生的涌现性机理,提出基于作战环的合成营装备体系对抗过程模型,然后,选取复杂网络模型作为装备体系对抗过程模型,并给出该模型的构建过程与方法,在此基础上,通过计算邻接矩阵PFE值分析装备体系效能,最后,以某重型合成营装备体系为例,验证所提方法的有效性,并为未来装备体系发展提出建议。
惯性导航技术对舰艇、水面水下无人系统以及水中兵器作战效能的发挥具有重要的保障和支撑作用。概述了陀螺仪的发展历程,分别从舰艇、水面水下无人系统以及水中兵器三个方面介绍了惯性导航技术在海上装备中的应用,梳理了初始对准技术和传递对准技术,总结了应用于水面水下无人系统的常见组合导航技术,归纳了多普勒惯性组合导航的关键技术,并据此给出了惯性导航技术的研究展望与发展建议。
为实现舰炮对岸上不可见目标精确打击,以使用无人机、侦察弹等观测手段为前提,提出采用基于图像匹配的末制导方式,通过对模板图像预处理与改进经典SIFT算法,达到图像快速匹配,准确末制导的目的。通过建模仿真验证了改进SIFT算法在遥感图像上应用的可行性,改进后的算法有效缩短了匹配时间,立足仿真数据,反向推导末制导开始前弹丸光学成像设备与目标的距离,建立开始匹配距离、匹配时间和末制导距离数学模型,通过具体数据分析,验证了图像匹配末制导应用于舰炮的可行性,为舰炮图像制导弹药研发构建了理论仿真框架。
当前火力兼容约束模型存在约束单一等缺陷,提出了新型火力兼容约束模型,并嵌入软硬武器目标分配模型当中,最后,利用改进匈牙利算法进行求解。通过仿真分析,验证了新型火力兼容约束模型下软硬武器目标分配模型的可行性。
针对识别海上目标主要依靠人工推理判别,自动化程度不高且效率较低的缺点,提出了一种基于多源异构数据的海上目标综合识别方法,先建立统一时空编码,将非结构化数据与结构化数据统一至相同维度,再根据D-S证据理论识别模型将各情报源收集的信息进行合成,得到海上目标综合识别结果。应用实例表明,该方法识别结果可靠,具有较高的工程应用价值。
瞄准要地任务需求,提出一种基于MBSE的面向要地信息系统建设需求的论证方法。按照军事需求、系统设计和人机交互三轮验证方式检验军事需求与要地信息系统设计结果的匹配度。通过三轮验证形成三张视图,采用多设计同步循环、迭代式优化的方式获取最优设计输出。该方法能够高效地指导和辅助科研人员开展较大规模军事信息系统的研发和设计,降低军事需求变更率,提升信息系统设计质量,优化装备使用人员对装备的使用效能。
针对靶场海域情报保障和指挥需求,利用历史采集的船舶自动识别系统(AIS)数据,提出了基于AIS的民船行为预测与区域告警方法。将海区船舶AIS轨迹数据分段划分,采用DBScan聚类分析法对民船的AIS历史数据进行分析,得出航迹点归属等级,根据民船与划定禁区的距离、朝向、航速,并结合航迹点归属等级,制定了一系列评价准则和计算模型,最终得到民船的当前行为异常值,为禁区警戒指挥提供决策支持。
针对水下目标声散射仿真计算问题,对刚性球体在平面声波作用下的散射声场进行仿真计算。采用直接边界元方法计算刚性球体在不同ka值下的指向性函数,并与理论解析解进行对比。结果表明,不同ka值对应的球体散射声场及其指向性具有明显差异,随着ka值增大,指向性更加明显,前向散射强度越大;球体散射声场计算时,需满足远场条件才能与解析解计算结果较好吻合,当计算点处输出声压数值较小时,提高Virtual.Lab Acoustics声学模块参数设置中默认声压输出精度,可导出满足需求的计算结果,因此,边界元法可用于实际水下目标声散射特性预报。
针对体系对抗条件下海军模拟训练的需求,探讨了海军基于LVC仿真的训练体系、组成及技术架构。通过系统分析美海军模拟训练体系的内涵、演习运用情况和经验启示,借鉴LVC仿真等相关技术的理论基础及内涵,提出了基于LVC仿真的海军训练体系,将分散在不同区域的真实装备、训练模拟器、计算机模拟构造兵力集成于统一态势、统一规则的虚拟训练环境下,开展物理上分布、多级指挥机构联动的模拟训练,并研究了该体系构建中的关键技术问题,提出了相应的解决途径,可为海军模拟训练体系的建设提供理论支撑。
针对穿透性制空作战概念,分析了当前国内外理论研究现状并总结其作战特点,依据穿透性制空作战的关键行动,将其仿真建模问题聚焦为压制敌防空(SEAD)作战和有人/无人协同空战两个领域,结合现有模型和算法,建立了穿透性制空背景下两者的建模框架,并对主要问题进行分析,指出穿透性制空作战建模仿真面临的挑战。
随着舰炮装备复杂程度的提高和部队任务强度的加大,保障性在装备使用过程中越来越重要。由于保障系统结构复杂、试验成本高、故障注入困难,导致保障性数据样本的缺乏。因此,选择了合适的平台,开发了一个符合装备保障系统实际的综合仿真平台,解决了当前舰炮装备所面临的问题。
美国提出的马赛克战作战新概念已成为世界各军事强国的关注热点。从“是什么?为什么?好在哪?怎么办?”4个方面分析了马赛克战的概念内涵、背景意义、主要特征和发展变化等,在此基础上,从突破固化思维,创新指导理论,完善筹划方法,革新关键技术,立足现实基础等角度提出对未来战争的思考和建议。
针对美军近年来提出的“马赛克战”等新兴作战概念中要素动态组合、能力动态生成的特征,探讨海战场作战能力动态映射方法。在分析梳理美海军作战指挥链和作战指挥层级的基础上,分析其作战体系中的静态、准静态和动态部分;运用超网络理论构建了节点、子网、超边,以及情报流、指挥流、响应流模体模型;提出了作战单元能力的构成及其向流模体聚合的方法,以及通过求解流模体能力开展能力分解和分配的方法。上述方法可为进一步探索美军“马赛克战”“分布式作战”等新兴作战概念的实现机理提供参考。
近年来,美国立足大国高端竞争,采取一系列措施强化网络空间作战能力,维持网络空间领域全方位领先地位。采用文献研究、案例研究、系统研究、跨学科研究等方法,梳理分析国内外智库、学界关于美国网络空间作战现状和发展的相关研究文献,以最新公开的美国网络空间作战实践案例为支撑,区分战略指令、作战力量、武器技术、演习演练四项主要发展内容,兼顾政治、科技等跨学科、跨领域影响因素,系统性、全要素梳理美国网络空间作战最新发展动态。最后,归纳总结新动态,从加强顶层规划设计,加强专业人才培养,加强网络武器研发预置,加强网络空间攻防演练等方面进行了创新思考,为我军网络空间作战能力建设提供启示和借鉴。
