[發明專利]空戰飛機設計參數及智能體綜合迭代系統

有效

• 申請號: 202010924336.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112287451B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 匡敏馳;朱紀洪;侯利兵;閆星輝;周文卿;謝其致
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.空戰飛機設計參數及智能體綜合迭代系統，其特征在于：

設計人員給出空戰飛機的初始設計參數的迭代范圍，所述空戰飛機包括戰斗機、攻擊機、電磁干擾機、預警機等，所述初始設計參數包括推重比、最大過載、最大速度、升限、作戰半徑、武器攜帶量、對目標的最大探測距離等作戰飛機關鍵戰術指標；在所述初始設計參數的迭代范圍內，設計人員根據各關鍵戰術指標之間的取舍關系，計算并給出所述空戰飛機的X種典型關鍵戰術指標組合，所述X種典型關鍵戰術指標組合作為基礎迭代元素儲存在基礎空戰元素池(1)中；在每次迭代中，智能迭代模塊(2)從所述基礎空戰元素池(1)中選擇一種典型關鍵戰術指標組合用于后續的戰場生成，選擇時需在所述X種典型關鍵戰術指標組合中選取當前迭代分值S最大的一種典型關鍵戰術指標組合a，當前第i種典型關鍵戰術指標組合的迭代分值S_i的計算方式為：

其中w_i為當前采用第i種典型關鍵戰術指標組合的空戰飛機進行迭代智能空中對戰時勝利的次數，n_i為當前采用第i種典型關鍵戰術指標組合的空戰飛機進行迭代智能空中對戰的次數，N為當前進行迭代智能空中對戰的總次數，C₁為迭代深廣度參數；采用典型關鍵戰術指標組合a的空戰飛機，將作為被選中的基礎作戰單元輸出到戰場生成模塊(3)中，所述戰場生成模塊(3)隨機生成不同的參戰飛機數量、相對位置和角度，作為初始態勢輸出到智能空中對戰環境(4)中；所述智能空中對戰環境(4)將對戰結果傳回所述智能迭代模塊(2)中，迭代次數達到預先設定的最大迭代次數N_max后智能迭代結束，所述智能迭代模塊(2)選取勝率P最高的典型關鍵戰術指標組合a_max作為設計參數迭代結果輸出給設計人員，第i種典型關鍵戰術指標組合的勝率P_i的計算方式為：

所述智能空中對戰環境(4)中的電磁仿真模塊(5)包含RCS特征模擬、電磁干擾模擬、雷達探測模擬三個子模塊，用于模擬機載雷達和雷達導引頭對目標的探測，其中所述RCS特征模擬子模塊用于實時計算目標RCS，所述電磁干擾模擬子模塊用于疊加地雜波、對方電磁干擾和誘餌的影響，所述雷達探測模擬子模塊用于綜合判定目標是否可被探測和跟蹤；

所述智能空中對戰環境(4)中的紅外仿真模塊(6)包含紅外特征模擬、紅外干擾模擬、紅外探測模擬三個子模塊，用于模擬機載紅外探測系統和紅外導引頭對目標的探測，其中所述紅外特征模擬子模塊用于根據目標特征實時生成對目標的紅外探測距離，所述紅外干擾模擬子模塊用于疊加地面、大氣、太陽和誘餌的影響，所述紅外探測模擬子模塊用于綜合判定目標是否可被探測和跟蹤；

所述電磁仿真模塊(5)和所述紅外仿真模塊(6)將目標的可被探測集和可被跟蹤集輸出到自主決策模塊(7)中，所述自主決策模塊(7)根據當前戰場態勢，由其中加載的智能體自主給出飛行控制指令；所述自主決策模塊(7)中加載的選中智能體由智能體篩選模塊(8)篩選后給出；空戰智能體集(9)由設計人員給出的Y類智能體算法組成，其中第j類智能體算法分為Z_j種子類智能體，所述Z_j種子類智能體同屬于第j類智能體算法但對應的智能體特征參數組合各不相同；在每次篩選中，所述智能體篩選模塊(8)從所述空戰智能體集(9)中選取當前類篩選分值Q_j最大的第J_max類智能體作為預篩選類,當前第j類智能體的類篩選分值Q_j的計算方法為：

其中v_jk為當前第j類智能體中采用第k種智能體特征參數組合的子類智能體進行篩選智能空中對戰時勝利的次數，m_jk為當前第j類智能體中采用第k種智能體特征參數組合的子類智能體進行篩選智能空中對戰的次數，M_j為當前第j類智能體進行篩選智能空中對戰的總次數，C₂為類篩選深廣度參數；在每次篩選中，在所述預篩選類中選擇當前子類篩選分值最大的子類智能體AI_max作為所述選中智能體加載到所述自主決策模塊(7)中進行篩選智能空中對戰，當前第j類智能體算法的第k種子類智能體的子類篩選分值q_jk的計算方法為：

其中C₃為子類篩選深廣度參數；所述智能空中對戰環境(4)將對戰結果傳回所述智能體篩選模塊(8)中，篩選次數達到預先設定的最大篩選次數M_max后智能體篩選結束，所述智能體篩選模塊(8)選取勝率R最高的子類智能體AI_best作為優選智能體輸出給設計人員，第j類智能體中采用第k種智能體特征參數組合的子類智能體的勝率R_jk的計算方式為：

所述自主決策模塊(7)給出的所述飛行控制指令輸出到飛行控制模塊(10)中，所述飛行控制指令也可由人機交互模塊(11)給出，所述人機交互模塊(11)讀取人類飛行員指令并將其轉換為所述飛行控制指令；所述飛行控制模塊(10)根據飛行控制律，將所述飛行控制指令解算為舵面操縱量和油門輸出量并輸出到動力學仿真模塊(12)中；所述動力學仿真模塊(12)包含飛機和導彈兩個子模塊，可以根據空氣動力學規律分別對飛機和導彈的姿態軌跡進行六自由度仿真計算，計算得到的動力學特征量被輸出到所述電磁仿真模塊(5)、所述紅外仿真模塊(6)、所述自主決策模塊(7)和視景仿真模塊(13)中，所述動力學特征量主要包括：目標位置和姿態、本機位置和姿態、導彈位置和姿態、目標發動機工作狀態；

所述視景仿真模塊(13)包含外視景、座艙屏和頭顯三個子模塊，其中：外視景子模塊用于生成天空和大地視景，作為外視景呈現設備的顯示內容；座艙屏子模塊用于生成座艙內多功能顯示器的顯示內容；頭顯子模塊用于生成頭盔顯示器的顯示內容；所述視景仿真模塊(13)產生的顯示內容主要用于向人類飛行員呈現當前系統狀態，便于人類飛行員參與智能空中對戰；

所述智能空中對戰環境(4)產生的戰場數據被輸出到戰場數據記錄模塊(14)中，所述戰場數據記錄模塊(14)將戰場數據進行分類存儲；復盤推演模塊(15)根據設計人員給出的復盤操作指令處理所述戰場數據記錄模塊(14)中的數據，進行智能空中對戰過程的復盤推演；所述復盤推演模塊(15)驅動復盤推演呈現模塊(16)圖形化展示復盤推演過程，便于設計人員對迭代智能空中對戰和篩選智能空中對戰過程進行監控、調試。