一种面向机器学习的中远距空中动作参数确定方法

技术领域

本申请属于仿真系统设计技术领域，特别涉及一种面向机器学习的 中远距空中动作参数确定方法。

背景技术

随着作战飞机性能的不断提高，现代空中战场态势瞬息万变，为占 据有利态势，作战飞机需要机动灵活地改变飞行高度、速度、航向、坡 度等飞行参数。近些年，智能空战决策问题愈来愈受到各国军事作战和 武器研制部门的重视，空战决策中最核心的内容是空战机动决策。在空 战机动决策的优化方法中首先需要设计机动动作库。动作库中包含供决 策选用的动作集，动作库设计是空战机动决策的基础。在现代空战模拟 中，空战中飞行员的战术行动可以视为按时间排列的一系列的空战战术 行为，即空战战术行动是时间维度上的飞行员战术行为链。在典型战术 动作库的设计中，有一个很重要的问题—机动动作的控制策略，即如何 实现机动动作贴合更加真实的空战行为，同时在智能空战中，智能计算 机更加准确的控制实现满足作战需求的飞行轨迹。当前的机动动作种类 繁多，许多机动控制复杂，与实际作战贴合运用相差较大。

解决以上问题的方案是结合实战经验，按照飞行员作战过程中作战 操作控制策略进行操作，形成相关空战机动控制方法。

发明内容

本申请提供了一种面向机器学习的中远距空中动作参数确定方法， 包括：

步骤S1、确定进行中远距空中动作的机动动作类型；

步骤S2、利用机动仿真程序，仿真得到各机动动作的典型轨迹；

步骤S3、根据所述典型轨迹的操作变化情况，以操作变化超过阈值 时所对应的时间为划分点，将所述典型轨迹分解为多个控制段；

步骤S4、获取各机动动作的进入条件限制参数及每一控制段的控制 参数；

步骤S5、在进行机器学习时，根据所述进入条件调整飞机状态，根 据所述控制参数进行飞控解算，形成机动控制指令。

优选的是，步骤S1之后，进一步包括获取各机动动作的机动描述及 战术意图，并固化为数据库文件。

优选的是，步骤S3中，所述典型轨迹分解至少分解为进入段、中间 段及改出段。

优选的是，所述控制参数包括按轨迹确定的航向、轨迹平面倾角、 油门杆坡度、纵向加速度以及过载值。

优选的是，所述油门杆坡度根据所述轨迹平面倾角确定。

优选的是，所述机动动作类型包括等速平、偏置、平飞加减速、向 下斤斗、快速爬升、S形、斜斤斗/半斜斤斗、跟踪导引、水平转弯、快速 转弯、稳定转弯、仰射、俯冲机动、偏置俯冲、俯冲机动改出、半滚倒 转。

本申请以作战使用和战术目的为出发点，按照飞行员在作战中控制 逻辑，分解控制策略和控制参数，以及进入和退出的条件判定，以达到 较为真实的支撑空战行为模拟。

附图说明

图1是本申请面向机器学习的中远距空中动作参数确定方法的一优 选实施例的流程图。

图2是向下斤斗机动典型轨迹示意图。

图3是向下斤斗机动典型参数高度的变化情况示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本 申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细 的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件 或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施 方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示 例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本 申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图 对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种面向机器学习的中远距空中动作参数确定方法， 如图1所示，主要包括：

步骤S1、确定进行中远距空中动作的机动动作类型；

步骤S2、利用机动仿真程序，仿真得到各机动动作的典型轨迹；

步骤S3、根据所述典型轨迹的操作变化情况，以操作变化超过阈值 时所对应的时间为划分点，将所述典型轨迹分解为多个控制段；

步骤S4、获取各机动动作的进入条件限制参数及每一控制段的控制 参数；

步骤S5、在进行机器学习时，根据所述进入条件调整飞机状态，根 据所述控制参数进行飞控解算，形成机动控制指令。

在一些可选实施方式中，步骤S1之后，进一步包括获取各机动动作 的机动描述及战术意图，并固化为数据库文件。

在一些可选实施方式中，步骤S3中，所述典型轨迹分解至少分解为 进入段、中间段及改出段。

在一些可选实施方式中，所述控制参数包括按轨迹确定的航向、轨 迹平面倾角、油门杆坡度、纵向加速度以及过载值。

以下详细说明。

(一)机动动作的确定

根据公开空战描述知识以及飞行员常用飞行机动动作，总结归纳出 16种典型机动动作，包括等速平飞、平飞加减速、快速爬升、斜斤斗/半 斜斤斗、水平转弯、稳定转弯、俯冲机动、俯冲机动改出、偏置、向下 斤斗、S形、跟踪导引、快速转弯、仰射、偏置俯冲、半滚倒转。典型机 动动作见表1。

表1典型机动动作

(二)描述方法

机动动作描述主要包括以下内容：

机动描述：机动动作名称，给出该机动动作的较为详细的定义和描 述；

战术意图：描述采用此机动动作的作战意图，作战场景，战术目的；

典型轨迹：利用机动仿真程序，仿真分析机动动作典型轨迹；

操作过程分解：针对该机动动作的实现，描述油门和驾驶杆的操作 步骤及操作要领。

控制参数：通过仿真分析，给出控制参数建议。

(三)机动动作描述流程如图1所示：

在设计超视距空战动作库时:要根据需要先取动作。对于选用的动作 要熟悉它们的基本形态,同时也要了解它们的战术功能。对战术动作进行 具体设计,就是根据动作形态所决定的规律及其战术功能,设置控制量 的取值序列。确定动作序列中各个动作所需要的控制量要求值和结束条 件。即确定动作序列中完成各个动作要求的坡度,纵向加速度和过载值, 称为运动要求值。每个动作对控制量都有特别的要求,可通过建立动作库 确定控制量要求值。动作结束执行的条件包括时间、速度、高度差和角 度等。

由于以作战使用和战术目的为出发点，形成了满足实战需求和控制 更加简化高效的机动动作库，按照实际作战中飞行员的控制逻辑，分解 控制策略和控制参数，以及进入和退出的条件判定，形成了对空战机动 行为较为全面并贴近真实作战的描述，更加有利于在智能空战系统中应 用，较为科学合理。

举例来说。

(一)机动名称：向下斤斗

(二)机动描述

在指定倾斜面内完成向下斤斗，实施方法描述：

a)实施向下转弯，完成航向180°变化的同时，下降一定高度，规避 完成后，向上完成置尾；

b)机动轨迹在一个倾斜的平面内，在倾斜面内轨迹呈圆弧形。

(三)战术意图

向下斤斗的前半段用于规避敌机发射的导弹，确定规避成功后，执 行后半段，回转爬升，占据有利态势，进行发射导弹。向下斤斗是兼具 防御和攻击的机动动作。

(四)典型轨迹

向下斤斗机动典型轨迹如图2所示，向下斤斗机动典型参数变化如图 3所示，图3仅给出了高度的变化情况，实际操作过程中，还应当给出速 度、过载、迎角、俯仰角、滚转角和马赫数的变化情况。

(五)操作过程分解

进入条件判定

进入向下斤斗前，判断当前飞行状态参量是否满足进入该机动条件， 是否需要进行状态调整。

过程段1：选定好转弯方向(左/右)，调整油门将发动机状态调整到 给定状态，向转弯方向压杆建立所需要的坡度，驾驶杆放在中立位置且 无侧滑，在2-3s时间内平稳建立4-5g的过载；

过程段2：拉杆保持4-5g的过载(当迎角达到迎角限制时，应改为保 持迎角)，根据航向变化调整压杆幅度。

过程段3：拉杆保持4-5g的过载(当迎角达到迎角限制时，应改为保 持迎角)，根据航向变化调整压杆幅度，控制航向到初始航向。

改出段：回杆调整坡度改平，保持平飞。

(六)控制过程分解，见下表2。

表2控制过程分解

(七)控制参数选取

向下斤斗控制参数见表3：

表3向下斤斗控制参数

最后，在进行机器学习时，根据所述进入条件调整飞机状态，根据 所述控制参数进行飞控解算，形成机动控制指令。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案， 领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具 体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对 相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案 都将落入本申请的保护范围之内。