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基于隐马尔可夫模型的空战决策点理论研究

冯超 景小宁 李秋妮 姚鹏

冯超, 景小宁, 李秋妮, 等 . 基于隐马尔可夫模型的空战决策点理论研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 615-626. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0220
引用本文: 冯超, 景小宁, 李秋妮, 等 . 基于隐马尔可夫模型的空战决策点理论研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 615-626. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0220
FENG Chao, JING Xiaoning, LI Qiuni, et al. Theoretical research of decision-making point in air combat based on hidden Markov model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 615-626. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0220(in Chinese)
Citation: FENG Chao, JING Xiaoning, LI Qiuni, et al. Theoretical research of decision-making point in air combat based on hidden Markov model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 615-626. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0220(in Chinese)

基于隐马尔可夫模型的空战决策点理论研究

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0220
基金项目: 

国家杰出青年科学基金 71501184

航空科学基金 20155196022

详细信息
    作者简介:

    冯超, 男, 硕士研究生。主要研究方向:航空兵任务规划与训练效能评估

    景小宁, 女, 博士, 副教授。主要研究方向:航空兵任务规划

    李秋妮, 女, 硕士, 讲师。主要研究方向:智能算法、博弈决策与协同控制

    姚鹏, 男, 硕士研究生。主要研究方向:航空兵任务规划

    通讯作者:

    景小宁, E-mail:1216682261@qq.com

  • 中图分类号: V323

Theoretical research of decision-making point in air combat based on hidden Markov model

Funds: 

National Science Fund for Distinguished Young Scholars 71501184

Aeronautical Science Foundation of China 20155196022

More Information
  • 摘要:

    从几何空战理论经过能量空战理论,直到角度空战理论,空战理论的发展更多的是从战斗机性能的角度来分析空战过程,忽略了作战飞行员在决策过程中起到的作用。本文分析空战飞机的客观数据的变化特征,提出了一种基于隐马尔可夫的近距空战流程分析方法,使用维特比算法判断飞行员在空战过程中的状态序列,从而获得了理论上的空战决策点。在理论分析上,提出了一种空战决策点理论用以评判飞行员飞行品质。通过实验仿真验证了使用隐马尔可夫模型讨论近距空战的可行性,并且发现飞行员空战决策点包络处于包围趋势时,飞行员获胜的可能性越大。

     

  • 图 1  角度位置关系示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of relation of angle and position

    图 2  OODA环图

    Figure 2.  Diagram for OODA loop

    图 3  空战中能量-AGC序列

    Figure 3.  Energy-AGC sequence in air combat

    图 4  决策点的能量-AGC序列

    Figure 4.  Energy-AGC sequence for decision-making point

    图 5  包含能量变化过程

    Figure 5.  Changing process of inherent energy

    图 6  典型的逃逸战术

    Figure 6.  Typical escape tactical maneuver

    图 7  目标机轨迹图

    Figure 7.  Trochoid of target plane

    图 8  预先转弯轨迹图

    Figure 8.  Trochoid of pre turn

    图 9  典型预先转弯仿真图

    Figure 9.  Simulation diagram of typical "pre turn"

    图 10  对抗双方的关键决策点集合[11]

    Figure 10.  Key decision-making set of two sides[11]

    图 11  空战实例决策点的能量-AGC序列

    Figure 11.  Energy-AGC sequence for decision-making of two sides in air combat

    图 12  双方包含能量变化过程

    Figure 12.  Changing process of inherent energy of two sides

    表  1  近距空战双方占位角度关系

    Table  1.   Relative angular position of two sides in close-range air combat

    编号 攻击机位置 目标机位置 ATA/(°) AOT/(°) AGC
    1 0 0 1.00
    2 0 45 0.75
    3 0 90 0.75
    4 0 180 0.50
    5 45 135 0
    6 90 90 0
    7 90 180 -0.50
    8 135 180 -0.75
    9 180 180 -1.00
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    表  2  飞行员决策点

    Table  2.   Decision-making point of pilot

    编号 目标机状态
    1 观察点
    2 观察点
    3 观察点
    4 观察点
    5 观察点
    6 观察点
    7 判断点
    8 判断点
    9 判断点
    10 决策点
    11 行动点
    12 观察点
    13 观察点
    14 观察点
    15 观察点
    16 观察点
    17 观察点
    18 观察点
    19 观察点
    20 观察点
    21 观察点
    22 观察点
    23 观察点
    24 观察点
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    表  3  红方决策点集合

    Table  3.   Decision-making set of red sides

    编号 文献[11]给出的决策点时刻 使用隐马尔可夫模型得到的决策点时刻 对应的判断点时刻 判断过程所用的时间
    1 K+18 K+19 K+18 1
    2 K+25 K+25 K+24 1
    3 K+30 K+30 K+29 1
    4 K+34 K+36 K+34 2
    5 K+49 K+48 K+47 1
    6 K+51 K+52 K+51 1
    7 K+57 K+57 K+57 0
    8 K+64 K+65 K+64 1
    9 K+71 K+71 K+70 1
    10 K+75 K+73 K+72 1
    11 K+92 K+92 K+91 1
    12 K+99 K+98 K+98 0
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    表  4  蓝方决策点集合

    Table  4.   Decision-making set of blue sides

    编号 文献[11]给出的决策点时刻 使用隐马尔可夫模型得到的决策点时刻 对应的判断点时刻 判断过程所用的时间
    1 K+19 K+19 K+17 2
    2 K+45 K+44 K+40 4
    3 K+62 K+61 K+59 2
    4 K+79 K+79 K+77 2
    5 K+107 K+108 K+107 1
    6 K+112 K+112 K+111 1
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-21
  • 录用日期:  2016-09-09
  • 网络出版日期:  2017-03-20

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