基于图规划的UCAV对地攻击战术动作序列规划研究

发布时间：2020-05-14 07:04

【摘要】：未来UCAV对地攻击飞行前规划可以分为上层动作序列规划和下层以航线为中心的规划。上层动作序列规划是典型的智能规划问题,用智能规划求解UCAV对地攻击飞行前动作序列规划问题是可行的思路。论文尝试采用图规划来做UCAV对地攻击动作序列规划。围绕此问题,论文主要做了以下工作: (1)以规划问题概念模型为理论基础建立了UCAV对地攻击战术动作序列规划问题模型。围绕UCAV对地攻击典型作战想定,针对问题特点,在经典规划假设中,放宽系统静态假设,即在不同的情况下动作的效果可能不同,采用条件效果表达方式表示UCAV对地攻击战术动作规划问题,同时通过对UCAV对地攻击战术动作序列规划问题进行深入分析,并按照规划概念模型三要素将其抽象出来,建立了UCAV对地攻击战术动作序列规划问题模型。该模型是基于作战飞机战术动作而建立的,简单明了,能够体现战术动作过程并可以扩展运用。 (2)研究了图规划方法到UCAV对地攻击战术动作序列规划问题的求解应用。采用图规划算法求解问题。在求解分析中,发现操作算子数量增加到一定程度后会出现无法求解或者求解时间过长的情况;同时解搜索过程中存在不必要的回溯。基于此,算法改进从操作算子表达与解搜索入手,采用条件效果表示与最小剩余优先策略两方面相结合,一方面往动作效果里添加条件语句,使得在不同条件下具有不同效果的动作得以用一个操作算子实现,从而大大缩小动作数目;另一方面,在解搜索时优先选择可选择动作数目最少的目标命题进行求解,比如某个命题只能由唯一的动作实现,则这个命题首先挑选进行解决。在实验结果比对分析中证实了算法改进的有效性。 (3)设计了作战想定对改进算法进行了仿真验证分析。结合问题描述与问题模型设计了一个UCAV对地攻击作战想定,对作战想定进行了域描述;基于论文提出的算法改进思想编写了UCAV-Graphplan程序,对UCAV对地攻击战术动作序列规划问题进行求解,得到了UCAV对地攻击战术动作序列。仿真结果表明,论文所设计的模型和改进的算法合理有效,采用图规划方法来求解UCAV对地攻击战术动作序列规划问题是初步可行的。
【图文】：

作战想定,航段,机群

2.2.1 UCAV 对地攻击任务描述为了方便对实际问题的描述，论文首先给出一个 UCAV 对地攻击任务的作战想定。如图 2.1 所示。UCAV 机群对位于一条河流旁边的某敌军机场进行攻击。作战目标是夺取机场跑道、停机坪和弹药库。UCAV 机群从河流西侧进入，到达作战区域后兵分两路分别从南北两向对位于河流东侧的敌机场进行攻击，形成包围之势，夺取目标后从东侧飞离作战区。图 2.1 UCAV 对地攻击作战想定UCAV 对地攻击作战任务可以按时间顺序分为几个阶段，各个阶段具有各自明显的作战目的，图 2.2 给出了无人作战飞机机群执行对地攻击的作战任务执行流程。由图所示，整个作战过程实际上可分下面三个阶段：初始航段（集结和巡航）、突防航段、突击航段[44]。

模型图,规划问题,战术,序列

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文了规划问题三个关键要素：作战初始状态、作战目标状态以及战术操作，U攻击战术动作序列规划问题的目标就是根据 UCAV 作战初始状态、作战所有备选战术动作，通过规划算法的自动推理，编排出 UCAV 对地攻击序列。不同于一般的数学模型，UCAV 对地攻击战术动作序列规划问题 STRIPS 规划语言作为其模型表达方式，现要将其转换成适合计算机处理即建立 UCAV 对地攻击战术动作序列规划问题仿真模型，并最终把仿真成源程序。规划的简单概念模型如图 2.8 所示，，规划器单向输出规划结果到控制器，了一个重要的因素：控制器所知道的关于系统当前状态的信息。这种信不完整的。关于状态的不完整知识可以用一个观察函数η：S→O 进行刻 S 映射到有可能的观察组成的某个离散集合 O={o1,o2,…}。于是，控制器对应当前状态的观察 o=η(s)。论文没有做控制器模块，规划问题的概念缩减如图 2.10 所示，去掉控制器、外部事件，系统的状态改变仅由动作
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：E844

【参考文献】