面向弹群智能协同的社会性依存模型框架研究
发布时间：2021-09-08 17:42
弹群智能协同作战是智能化战争的重要作战样式,围绕导弹集群在复杂动态环境中遂行综合化、对抗性作战任务的瓶颈问题,以群居性动物的协同行为为启发,提出弹群智能协同社会性依存模型,力图从"物理域、社会域和作战域"3个层面揭示群体协同增效的机理和方法,阐述相关支撑性关键技术,构筑面向弹群智能协同的社会性依存模型框架,为弹群智能协同作战提供理论参考。
【文章来源】：西北工业大学学报. 2020,38(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
美军无人机发展路线图中的自主控制等级
参照导弹自主编队协同制导控制等级分级描述,弹群的智能特征逐步从自动化迈向了自主化,最终达到自主态势感知、群体特征认知、智能自主决策、自主行动控制于一体的自主自治协同状态。为了将多个能力、智力水平有限的导弹个体组成“高效率、高智慧、成本可控、强自主”的导弹群体,获得等级CGCL3以上的智能弹群特征,揭示群体智能协同机理,尝试从群居性动物协同性行为中获得启发。自然界中的群居性动物群居而生,相伴发展,如:鱼群、鸟群、蜂群、蚁群、狮群和狼群等,群体中每个个体合同协作,自我组织形成了具有一定社会性的动物群体,它们具有自主自治的特征。深入挖掘群居性动物的协同机理,有助于弹群智能协同问题的研究。图2所示的是鸟群威胁躲避和狼群围猎捕食时的场景,展现了群居性动物的集群协同行为。当鸟群面对老鹰等强大掠食者的威胁时,大量鸟类个体形成了轮廓清晰、疏密有致、协调有序的飞行阵型,通过群体性的威胁闪避和集中合围,显著降低了单个个体被捕食的概率,提升了鸟群整体的生存概率。当狼群面对体型几倍于自身的美洲野牛,采用围而不攻、伺机佯攻、集中进攻等群体性战术行动,将一只体弱的野牛个体从野牛群中分离,从而成功捕获猎物。鸟群和狼群通过群体性的有机协同和战术机动,相较于单个个体或无协同关系的多个个体,倍增了威胁躲避和食物捕获的成功率,对群体的繁衍生存具有积极意义。
受群居性动物启发,参照等级CGCL3以上的导弹智能集群特征,多枚导弹组成协同弹群遂行作战任务,需遵循群体动力学和社会学2个层面的协同原则,形成适合于作战任务环境的物理构型和组织结构,将多个能力和智力有限的导弹个体组成“大规模、高效率、高智慧、强自主”的协同弹群有机整体。为有效揭示弹群协同机理,支撑弹群协同作战,构建由“物理域、社会域和作战域”组成的弹群协同社会性依存模型,见图3。模型中的物理域包含但不限于弹群的协同飞行队形、弹间组网通信和协同探测的电磁波束分布等物理构型集,是弹群的外在物理实体,是弹群协同作战的物质基础。物理域协同的核心目的在于遵循一定的群体动力学协同原则,使弹群在时域、空域和频域上的能量密度和物质分布满足作战任务需求和战场环境约束,形成对敌最优作战物理构型,即“物理态”,提升综合作战效能。在协同反舰作战中,弹群物理构型为弹群反舰作战奠定物理基础。协同目标探测方面,依靠主被动雷达、红外和可见光等多种体制的导引头,合适的物理构型能够使弹群在多方位、多角度获取目标更全面的探测信息,形成协同探测“复眼”,提高探测精度;协同体系突防方面,面对敌方的防御阵型,合适的物理构型能够使弹群在多方位、多层次形成立体突防态势,分散敌方防御力量,提升突防博弈效能;协同电子对抗方面,面对敌方的干扰对抗手段,合适的物理构型能够使弹群在时域、空域和频域上形成整体优势,拨开战场迷雾,增强对抗效益;协同打击毁伤方面,结合多种类型的反舰战斗部,合适的物理构型能够使弹群形成多角度、多批次的毁伤阵型,形成立体式组合打击态势,提高毁伤效能;协同组网通信方面,合适的物理构型不仅能够满足弹间无线信号传输需求,而且能有效加强弹间组网连通强度[10],提升弹间网络服务质量,为弹群协同提供有力支撑。
【参考文献】：
期刊论文
[1]从狼群智能到无人机集群协同决策[J]. 段海滨,张岱峰,范彦铭,邓亦敏. 中国科学:信息科学. 2019(01)
[2]智能反舰导弹发展需求及其关键技术[J]. 曾家有,吴杰. 战术导弹技术. 2018(02)
本文编号：3391212
【文章来源】：西北工业大学学报. 2020,38(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
美军无人机发展路线图中的自主控制等级
参照导弹自主编队协同制导控制等级分级描述,弹群的智能特征逐步从自动化迈向了自主化,最终达到自主态势感知、群体特征认知、智能自主决策、自主行动控制于一体的自主自治协同状态。为了将多个能力、智力水平有限的导弹个体组成“高效率、高智慧、成本可控、强自主”的导弹群体,获得等级CGCL3以上的智能弹群特征,揭示群体智能协同机理,尝试从群居性动物协同性行为中获得启发。自然界中的群居性动物群居而生,相伴发展,如:鱼群、鸟群、蜂群、蚁群、狮群和狼群等,群体中每个个体合同协作,自我组织形成了具有一定社会性的动物群体,它们具有自主自治的特征。深入挖掘群居性动物的协同机理,有助于弹群智能协同问题的研究。图2所示的是鸟群威胁躲避和狼群围猎捕食时的场景,展现了群居性动物的集群协同行为。当鸟群面对老鹰等强大掠食者的威胁时,大量鸟类个体形成了轮廓清晰、疏密有致、协调有序的飞行阵型,通过群体性的威胁闪避和集中合围,显著降低了单个个体被捕食的概率,提升了鸟群整体的生存概率。当狼群面对体型几倍于自身的美洲野牛,采用围而不攻、伺机佯攻、集中进攻等群体性战术行动,将一只体弱的野牛个体从野牛群中分离,从而成功捕获猎物。鸟群和狼群通过群体性的有机协同和战术机动,相较于单个个体或无协同关系的多个个体,倍增了威胁躲避和食物捕获的成功率,对群体的繁衍生存具有积极意义。
受群居性动物启发,参照等级CGCL3以上的导弹智能集群特征,多枚导弹组成协同弹群遂行作战任务,需遵循群体动力学和社会学2个层面的协同原则,形成适合于作战任务环境的物理构型和组织结构,将多个能力和智力有限的导弹个体组成“大规模、高效率、高智慧、强自主”的协同弹群有机整体。为有效揭示弹群协同机理,支撑弹群协同作战,构建由“物理域、社会域和作战域”组成的弹群协同社会性依存模型,见图3。模型中的物理域包含但不限于弹群的协同飞行队形、弹间组网通信和协同探测的电磁波束分布等物理构型集,是弹群的外在物理实体,是弹群协同作战的物质基础。物理域协同的核心目的在于遵循一定的群体动力学协同原则,使弹群在时域、空域和频域上的能量密度和物质分布满足作战任务需求和战场环境约束,形成对敌最优作战物理构型,即“物理态”,提升综合作战效能。在协同反舰作战中,弹群物理构型为弹群反舰作战奠定物理基础。协同目标探测方面,依靠主被动雷达、红外和可见光等多种体制的导引头,合适的物理构型能够使弹群在多方位、多角度获取目标更全面的探测信息,形成协同探测“复眼”,提高探测精度;协同体系突防方面,面对敌方的防御阵型,合适的物理构型能够使弹群在多方位、多层次形成立体突防态势,分散敌方防御力量,提升突防博弈效能;协同电子对抗方面,面对敌方的干扰对抗手段,合适的物理构型能够使弹群在时域、空域和频域上形成整体优势,拨开战场迷雾,增强对抗效益;协同打击毁伤方面,结合多种类型的反舰战斗部,合适的物理构型能够使弹群形成多角度、多批次的毁伤阵型,形成立体式组合打击态势,提高毁伤效能;协同组网通信方面,合适的物理构型不仅能够满足弹间无线信号传输需求,而且能有效加强弹间组网连通强度[10],提升弹间网络服务质量,为弹群协同提供有力支撑。
【参考文献】：
期刊论文
[1]从狼群智能到无人机集群协同决策[J]. 段海滨,张岱峰,范彦铭,邓亦敏. 中国科学:信息科学. 2019(01)
[2]智能反舰导弹发展需求及其关键技术[J]. 曾家有,吴杰. 战术导弹技术. 2018(02)
本文编号：3391212
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