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1、南京航空航天大学硕士学位论文无人机自主协同攻防一体化智能火控技术的研究姓名：万伟申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：吴庆宪20090201南京航空航天大学硕士学位论文 I 摘 要 战术数据链和无人机是当今各国的研究热点，本文的研究工作主要是围绕基于战术数据链的火控系统中的智能攻防一体化火控决策系统展开的。 第一部分研究了基于无人机空战的战术数据链。首先，介绍了战术数据链的一般结构及基本组成；其次，对无人机空战数据链的设计要求进行分析；最后，依据空战数据链的需求，从带宽、准确、实时三个方面构建满足空战要求的数据链系统。 第二部分研究了多机协同多目标攻击智能火控系统。首先描述了无
2、人机智能火控系统的结构，并对之进行数学建模。详细分析了其中的关键模块：态势评估模块、攻击排序模块。提出了态势评估的影响图法和基于正反馈 Hopfield 网络的攻击排序方案，通过仿真验证其可行性和有效性。 第三部分研究了多机协同多目标机动决策系统。将一种基于单步决策的多级影响图法应用于单机连续空战机动系统中。该方法充分考虑了影响无人机机动决策的各要素，包括：动力学方程、决策者的偏好以及战斗局势的不确定性等。最后仿真验证，影响图法应用于单机和多机决策的有效性和可行性。 第四部分研究了无人机自主协同攻防系统的指挥控制平台的设计。首先，介绍了软件开发用到的工具箱：MATLAB 混合编程模块 、DLL
3、 文件、界面开发工具 MFC。其次阐述了 MFC的基础类库。最后我们对用 MFC 实现攻防分析的各个操作界面进行详细的解释。 第五部分研究了空战三维视景仿真。 采用 Creator 作为建模工具， Vega 作为实时仿真驱动软件，并结合 Visual C+语言，开发出了基于虚拟现实技术的空战三维视景仿真系统，演示了无人机发现目标，发射导弹命中目标的过程。 关键词：关键词：战术数据链，智能火力控制系统，机动决策，影响图，MFC，视景仿真 无人机自主协同攻防一体化智能火控技术的研究 II Abstract This thesis mainly deals with intelligent fire
4、 control system and integrated independence and coordinated attack/defender based on tactical data link. Firstly, tactical data link used in aircombat is studied. First, a construction scheme of tactical data link system is proposed. Second, analysis on the key technication of data link is presented
5、. Third, a scheme of tactical data link in air combat is proposed. Secondly, multi-aircraft cooperative multi-target attack intelligent fire control system is studied. First, a model of connecting intelligent fire control system to tactical data link is modeled. Second, for the case of multi-fighter
6、 cooperative multi-target attack.target distribution and fire distribution are discussed based on influence diagram and Hopfield net. Examples are resolved in Matlab simulation environment, and the result shows that this method could make good decision in air combat. Thirdly, we describes a one-step
7、 look-ahead multistage influence diagram game for modeling the maneuvering decisions of UCAV in air combat. The game graphically describes the elements of the UCAV decision process, contains a model for the dynamics of the aircraft, and takes into account the pilots preferences and conditions of unc
8、ertainty and so on. To demonstrate the influence diagram game and its aspects, examples with a point mass aircraft model are computed and realized by MATLAB. The game model presented in the paper offers a new way to analyze optimal air combat maneuvering and to develop an automated decision making s
9、ystem for selecting combat maneuvers. Fourthly, a UCAV decision softsware is developed. Giving a introduction of development tools: MATLAB, MFC, Dll file. Then, make a summary on MFC base classes. At last, giving detail explainations on how to use this software to reach the conclusion. Finally, the
10、three dimension visual simulation of air combat is studied. A three dimensional visual simulation system for air combat based on virtual reality is developed by Creator/Vega and Visual C+, which is consisted of target searching, missile launching and target attacking, etc. Keywords: Tactical data li
11、nk,Intelligent fire control system,Maneuvering decision,Influence diagram,MFC,Scene simulation 无人机自主协同攻防一体化智能火控技术的研究 VI 图清单 图 1. 1 系统总体结构图.6 图 2. 1 数据链结构示意图.9 图 2. 2 LINK16 数据链终端组成.10 图 2. 3 目标飞行轨迹示意图.15 图 2. 4 自适应 Kalman 滤波 Monte Carle 仿真效果.16 图 2. 5 x y 方向误差的标准差.16 图 2. 6 滤波前后速度对比曲线.17 图 2. 7 滤波前后加速度对比曲线.17 图 2. 8 两种滤波方案对速度的滤波效果.18 图 2. 9 两种滤波方案对速度的滤波效果.18 图 2. 10 无人机数据链报文生成.20 图 2. 11 数据传输差错控制流程.20 图 2. 12 传输延时示意图.23 图 2. 13 延时补偿前后目标方位角误差曲线.
