伴飞诱饵干扰下的自杀式无人机攻击策略

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaSep．252015V01．36No．93137—3146ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．crlhkxb@buaa．edu．cn伴飞诱饵干扰下的自杀式无人机攻击策略王晓光，章卫国*，刘洋西北工业大学自动化学院，西安710072摘要：针对敌方存在伴飞诱饵情况下我方自杀式无人机的攻击策略问题展开研究。首先，根据自杀式无人机的作战特点，提出一种改进的Lanchester方程，即在分析机载传感装置作战性能的基础上，建立起作战双方兵力损耗的

2、微分方程，以得到能够描述自杀式无人机的作战规律。然后，将最优控制方法应用于Lanchester方程中的攻击策略分析，以Lanchester方程为状态方程，以无人机的攻击概率为控制变量，分别得到终端时刻固定和可变两种情况下的最优控制模型，并采用高斯伪谱法对最优控制问题进行求解，以得到最优攻击策略。最后，对敌方杀伤力未知时我方无人机的攻击策略进行分析，同样可以得到相应的最优攻击策略。在给定的初始条件下进行了一系列仿真验证，仿真结果表明了模型的合理性和算法的有效性，所述方法可以为相应的空战决策提供依据。关键词：自杀式无人机；伴飞诱饵；攻击策略；Lanchester方程；

3、最优控制中图分类号：V271．4；E844文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)09—3137—10随着无人机技术的不断发展，无人机已经从最开始的靶机、侦察和探测等辅助作战手段逐渐被应用到对地攻击和反辐射攻击等直接作战任务中。可以预见，在不久的将来，无人机将逐步参与到空战之中，并成为一股不可忽视的空中打击力量。但由于技术方面的原因，现今的无人机很难挂载导弹进行空战，而以无人机自身作为武器来对敌机进行杀伤，则是一种可供选择的方案。与此同时，为提高战机在战场中的生存能力，相应的诱饵干扰技术也得到了长足发展[1]，在现代空战中，无人飞机和伴飞诱饵二者之间

4、的对抗不可避免。因此，如何在存在伴飞诱饵干扰的情况下，得到一个合理可靠的无人机攻击决策结果，成为亟待解决的问题。迄今为止，国内外的研究者对空战中的作战干扰问题和干扰中的攻击策略问题进行了大量研究。薛羽等心]研究了多架无人机的协同干扰空战决策问题，分析了协同干扰的整体作战性能；张涛等口]针对单机空战中由诱饵弹引起的不确定性问题进行了研究，分析了诱饵弹干扰下的战斗机单机对抗策略，但没有给出多机情况下的对抗策略；郭晓辉和宋笔锋n3对红外干扰情况下飞机的击中概率问题进行了研究；文献[5一_7]分析了存在虚假目标干扰时，一架或几架无人机的对地攻击策略问题。上述工作的研究对象

5、都是一架或者多架飞机，对于几十架甚至上百架飞机参与的大规模空战问题，这些分析方法将会导致异常复杂的计算。因此，对于大规模的无人机作战问题，往往需要从系统的角度对作战过程进行分析。Lanchester方程是由英国工程师Lanchester提出的描述交战双方兵力变化情况的微分方程收稿日期：2014-09—25；退修日期：2014—12-09；录用日期：2015—03—01；网络出版时间：2015．03-1611：30网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20150316．1131002．htmI基金项目：国家自然科学基金(

6、61374032)；航空科学基金(20125853035)*通讯作者．Tel．：029·88431398E-mail：zhangwg@nwpuedu．CR飘雨褡武：WangxG，ZhangWG。LiuY．Suicidedrones’attackstrategyontheconditionofescortfree-flightdecoysinfluenceiJI．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015，36(9)：3137-3146I晓光，章卫国，莉洋．伴飞诱饵干扰下的自杀式无人机攻击策略[J]航空学报，2015，36(9)

7、：3137-3146航空学报Sep252015Vot36No9组。Lanchester方程问世以后，研究人员用它来对历史上的一些战斗进行分析，结果往往与实际作战结果吻合，证明了Lanchester方程的合理性[8]。在空战中，王斯福凹3和汪浩[103等分别采用Lanchester方程对伴飞诱饵支援下的作战飞机突防和反舰导弹突防过程中的效费比和实效性进行了分析，但没有给出合适的对抗策略；牛德智等[1妇则是从飞机作战效能的角度出发，得到了数据链支援下的空战能力计算方法，并且分析了等效实力比和不同增援时刻对空战进程的影响。本文针对伴飞诱饵干扰下的大规模无人机群的攻击策略

8、问题进行了