无人空战指控建模仿真方法研究

针对当前无人空战仿真中,缺乏支持全流程作战指挥控制建模与仿真这一问题,结合当前无人空战仿真系统相关研究,系统梳理和研究指控模型构建方法,通过探索不同仿真层级不同类型的无人机指挥控制建模原理和方法,设计并且构建了一套适合指挥信息系统装备特点的指控模型仿真系统。通过进行符合预设约束的想定设定,对目标作战任务进行了效能评估和对比,可为无人空战相关指挥信息系统装备的论证、评估方式提供理论和现实指导。当前无人武器,特别是无人机和作战系统的日趋复杂化,应用也日趋广泛。无人指挥信息系统装备如何融入作战体系、支撑作战任务发挥效能是当前急需解决的问题。如何通过仿真建模,评估无人空战指挥信息系统装备的效能以及如何评估无人空战指挥控制流程等,是当前研究的一个重点。美军对于空战,以及相关的导弹战研究较早,以先进仿真集成与建模框架(EADSIM)和扩展防空仿真系统(AFSIM)最具代表性。扩展防空仿真系统(EADSIM)是支持空战、导弹战和空间战的多对多仿真系统,它向作战人员提供一整套的分析、训练和作战规划支持[1]。EADSIM 由作为美国导弹防御局(MDA)执行代理的陆军空间与导弹防御司令部(SMDC)建模与仿真司(MSD)未来战争中心(FWC)管理。先进仿真集成与建模框架(AFSIM)可提供灵活的综合防空系统仿真能力,同时可进行作战研究、装备论证、模拟训练等领域的仿真实践。EADSIM和AFSIM是当前美军最成熟、应用最广泛的任务级仿真系统代表[2]。当前针对无人空战指挥控制仿真与建模的专项研究虽然不多,但是相关领域的研究,还是获得了一定的进展,文献[3]对基于群体智能的多无人机空战系统进行了研究,并针对飞机的空气动力学模型和飞机路径上的威胁区域进行了建模。文献[4]结合当前流行的深度学习和强化学习研究,提出一种无人机近距空战格斗自主决策模型,采取并改进了奖励函数,避免了智能体被敌机诱导坠地的问题,同时可以有效引导智能体向最优解收敛。文献[5]提出一种分层决策多机空战对抗方法,根据战术动作类型设计分层动作决策网络,降低了动作决策空间维度,在多机空战仿真环境中进行了实验验证,比现有多机空战决策方法表现较好。针对某些具体环节的研究和探索,研究人员都取得了比较好的成果,但还是缺乏一个能够在实现空战仿真建模基本功能的前提下,兼顾战争和武器装备的复杂性,模型与数据的组织调度高,支持全流程的建模仿真方法与系统。本文通过研究现有仿真系统中的指控模型构建方法、指控模型作战指挥规则、信息流转关系、指令消息处理方法及运行调度机制,针对典型无人空战任务背景,设计并实现了一套指控仿真系统,聚焦仿真服务作战计划评估,实现人不在环仿真中不同指挥层级不同类型指挥所对完成典型作战任务的影响程度,达到从作战全流程场景设定下验证无人空战指控设定的有效性的。