[发明专利]一种用于编队飞行的数据控制方法

说明书

技术领域

本发明属于仿真技术领域，来源于Computer Generated Forces(CGFs，计算机生成兵力)工程实践。本发明既可用于军用仿真领域又可用于民用仿真领域。

背景技术

在CGFs工程实践中，模拟飞机编队的效果并不是误差越小越好，而是越真实越好。因为，飞行员驾驶飞机不可避免地会产生误差，有效地反映这种误差是“拟人性”的表现。换句话说，编队飞行仿真具有一定的误差，说明它更像真实飞行员驾驶的效果。而这些“真实的误差”只能来源于对真实飞行员驾驶行为的收集。我们发明了一种基于“数据控制”的编队飞行仿真方法就是利用这一特点，即，将飞行员的驾驶行为保存于数据文件中，以备以后在相同的情形下使用。

另一方面，对于一个动力学系统，在一组输入向量序列(时间t的函数)下会产生一组输出效果。如果我们“由果索因”，将产生“完美”效果的输入向量序列保存起来。那么，在特定的时间段，用保存的输入向量序列去控制原动力学系统，就会产生我们想要的效果。这是我们发明基于“数据控制”的编队飞行仿真的另一个动机和依据。

基于“数据控制”的编队飞行仿真需要两种状态“自动控制状态”和“数据控制状态”的交互。在编队飞行过程中，“预测和评估”模块用于预测长机的行为(将要进行的机动)。“预测和评估”模块不停地进行工作，当正确预测了长机下一步的机动时，则进入“数据控制状态”，否则，进入“自动控制状态”。在“数据控制状态”下，飞机由预存于数据文件中的控制量进行控制；在“自动控制状态”下，飞机由自动控制程序进行控制。

与“自动控制”相比较，“数据控制”具有以下优缺点。优点：(1)数据控制准确性高，适合于复杂的特技飞行仿真；(2)数据控制拟人性高，适合于CGFs仿真；(3)数据控制复用性好，可以多次重复利用预存的数据文件。缺点：(1)数据控制灵活性差，只能进行预定的机动；(2)数据控制鲁棒性差，只能适合于仿真再现。

我们发明的基于“数据控制”的编队飞行方法是将“数据控制”和“自动控制”结合起来的方法，它适合于CGFs仿真工程。

举例说明，首先让长机自由飞行，僚机飞行员驾驶僚机跟随长机进行编队飞行；在编队飞行过程中，记录僚机飞行员的驾驶行为并将其保存于数据文件中。接着，让长机进行预定的机动飞行，同样让僚机飞行员进行编队飞行并记录其驾驶行为。最后，在CGFs仿真环境下，让僚机在自动控制程序和数据文件的控制下跟随长机飞行。其中，在进行预定的特殊编队机动时，由预先保存的数据文件来进行控制；在进行常规的编队飞行时，由自动控制程序进行控制。

总之，这种用于编队飞行中的数据控制方法是一种有价值的方法。本发明具有以下特点：(1)拟人性高，通过将飞行员的驾驶行为保存于数据文件中，再由数据文件去控制飞机编队飞行是飞行员驾驶行为的再现；(2)方法易于实现，“数据控制方法”涉及到数据文件的建立、保存和读写，因此很容易通过编程来实现；(3)衔接性好，很容易将数据控制方法和自动控制方法衔接起来，使得数据控制方法“控制”特殊机动的编队飞行，自动控制方法控制常规的编队飞行；(4)在仿真演练中具有广泛的应用价值，不仅可以用于小规模的战术演练而且还可以用于大规模的交互式仿真演练。

发明内容

本发明公开了一种用于编队飞行的数据控制方法，来源于CGFs工程实践。该方法改进了传统的编队飞行仿真方法，将自动控制和数据控制结合起来对飞机编队飞行仿真的整个过程进行控制。该方法对于提高CGFs仿真的真实性具有重要的价值。

传统的编队飞行仿真方法是一种完全基于自动控制的编队仿真方法。传统方法将参与编队的飞机(例如长机和僚机)视为被控制的对象，将编队飞机之间的间隔、距离和高度差视为控制的目标，通过设计控制律来达到保持预定的间隔、距离和高度差。然而，传统方法存在如下问题：(1)编队飞行的机动具有预定的动作要领，根本不需要通过偏差控制来保持队形；(2)一些高难度的机动或特殊的机动很容易使系统发散，致使偏差控制无效，例如，对于蛇形机动，通过偏差控制就很难保持队形；(3)真实飞行员进行的编队飞行，并不是通过“偏差控制”的思想来跟队的，而是同时做预定的机动，在做机动的过程中尽量(不是必须)考虑队形的保持。我们对传统的编队飞行仿真方法进行了改进，发明了一种基于“数据控制”的编队飞行仿真方法。该方法将自动控制方法和“数据控制方法”紧密结合，充分发挥了二者优势。即，在通常情况下，通过自动控制程序来保持编队队形；而在进行预定的“高难度”机动时(预定的特殊编队机动)，通过数据控制来保持编队队形。

下面详细介绍这种方法。

1.预测代价的评估