基于数据链的直升机智能火力控制系统研究

论文摘要

所谓直升机智能火控系统,就是将人工智能技术与武装直升机火控系统相结合,利用人工智能技术将机载武器火力指挥控制问题进行智能化设计,并以神经网络、模糊控制、遗传算法等为实现基础,以对付现代直升机空战日趋严峻的不确定性和复杂性。本文所设计的基于数据链的直升机智能火力控制系统,主要围绕四个部分内容展开:即直升机导弹三维智能导引律、直升机机间数据链系统、直升机空战决策系统,三维智能导引律下的导弹攻击仿真研究。首先,参照第三代短波通信技术系统MTL-STD-188-141B,分析了影响数据链通讯效果的因素,然后针对这些因素提出了一种直升机机间数据链的设计方案,并用卡尔曼滤波算法对数据链传输过程中的延迟进行了补偿,最后用大量的数字仿真验证了该算法的有效性。其次,进行了基于数据链的直升机空战协同决策系统的研究:首先给出了直升机空战态势分析方法;然后在该态势分析方法的基础上,给出了传统的直升机空战威胁判断及编队方法并且用遗传算法来对空战决策进行了优化;接着,研究了基于蚁群算法的火力分配方法;最后,进行了直升机空战机动决策的研究,既分析了传统编队战术机动,又在此基础上提出了一种基于补偿模糊神经网络的直升机机动决策方法。以上的所有方法均进行了大量的数字仿真,仿真结果也证明了以上诸方法的正确性与有效性。在本文的接下来一章中用各种数据指标来分析了导弹比例导引律的优缺点,然后提出了一种基于遗传退火算法的变论域三维模糊导引律,同时给出了一种用RBF网络计算导弹三维攻击区的方法,并且通过数字仿真对两者性能进行了比较。最后一部分阐述了在VC++环境中使用Multigen-Paradigm creator和Vega实现三维动画仿真的方法,给出了我方直升机发现目标,判断目标并做出决策后发射导弹攻击目标的空战三维动画方法,并且用三维动画形象地演示了导弹攻击目标的全过程,生动直观地验证了导引律的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、意义
• 1.2 课题的国内外研究状况
• 1.3 本课题所提方案的原理及所要解决的关键技术
• 1.4 本论文的主要内容
• 第二章 直升机空战战术数据链技术研究
• 2.1 战术数据链系统的组成及特点
• 2.2 短波通讯自动链路系统
• 2.2.1 自动链路的建立（Automatic Link Establishment, ALE）
• 2.2.2 自动链路的保持（Automatic Link Maintenance, ALM）
• 2.3 影响数据链通讯效果的因素分析及解决方案
• 2.3.1 影响因素分析
• 2.3.2 解决方案
• 2.4 基于数据链的三维空战态势分析
• 2.4.1 三维空战态势的转换
• 2.4.2 空战态势转换方法
• 2.5 仿真说明
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于数据链的直升机智能火控系统的研究
• 3.1 直升机协同空战基本知识
• 3.2 目标对己方威胁分析及直升机空战决策
• 3.2.1 目标对己方威胁判断
• 3.2.2 基于补偿模糊神经网络的单机机动决策
• 3.3 基于遗传算法的直升机空战编队研究
• 3.3.1 遗传算法概述
• 3.3.2 直升机空战编队的基本形式
• 3.3.3 基于遗传算法优化的直升机编队空战
• 3.3.4 仿真分析研究
• 3.3.5 结论
• 3.4 基于数据链的武装直升机协同空战智能火控系统
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 基于蚁群算法的火力分配
• 3.4.3 火力分配问题的数学模型
• 3.4.4 基于蚁群算法的火力分配
• 3.5 本章小结
• 第四章 空空导弹三维导引律研究
• 4.1 导引算法概述
• 4.1.1 导弹三维导引模型
• 4.1.2 论域自调整的三维模糊导引律
• 4.2 对三维导引律的优化
• 4.2.1 遗传算法对导引律的优化
• 4.2.2 模拟退火算法对遗传算法的改进
• 4.3 三维攻击区的计算
• 4.4 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 三维动画仿真实现
• 5.1 三维动画仿真软件相关介绍
• 5.1.1 Multigen Creator
• 5.1.2 Vega
• 5.1.3 vc
• 5.2 直升机空战三维动画建模
• 5.2.1 建模方法的介绍
• 5.2.2 地形模型的建立
• 5.2.3 场景设置及模块调用方法
• 5.3 仿真演示
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要工作的总结
• 6.2 本文的不足之处与未来的研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果
• 附录1
• 附录2