[发明专利]空战模拟环境中基于三方博弈的动态战术控制域解算方法

说明书

本发明公开了一种空战模拟环境中基于三方博弈的动态战术控制域解算方法，包括：建立三方博弈系统模型并求解，得到最优追逃制导策略；构建三方飞行器的运动模型并设定仿真限制条件得到仿真模型；对获得的每组仿真数据，在空战三方均执行最优追逃制导策略基础上，利用改进进退法搜索动态战术控制域边界，得到外边界动态战术控制距离值和内边界动态战术控制距离值；将同一空战模拟环境下且态势连续的各组仿真数据得到的同一种动态战术控制距离值依次连接得到动态战术控制域的内边界和外边界，构成动态战术控制域。本发明有效弥补了主动防御场景下空战对抗态势信息感知的漏洞，能提高战斗机在空战对抗模拟系统中的作战效能，工程实用性与有效性较强。

技术领域

本发明属于计算机仿真和人工智能技术领域，具体一种涉及空战模拟环境中基于三方博弈的动态战术控制域解算方法。

背景技术

空战对抗游戏和空战模拟系统都是借助于计算机仿真手段对战斗机的整个作战过程进行细致、逼真的模拟。为了有效提高用户体验的真实性以及对抗游戏和模拟系统的易操控性，需要从实际空战角度仿真设计对抗游戏和模拟系统，更为重要的是战术模拟及其便捷性交互设计，从而在还原空战真实度的同时，提高用户在对抗游戏和模拟系统中的操控水平。

在空战对抗游戏和空战模拟系统中，战斗机所处的空战环境一般分为两种：超视距空战与近距空战。相比于近距空战，超视距空战从迎头态势开始且距离较远，其攻击占位的角度条件相对容易满足，更加注重距离层面的博弈与对抗。动态战术控制域围绕空战距离展开，指导战斗机选择恰当的方式与时机进行攻防转换，是指导战术行为的核心信息。动态战术控制域的解算精度对辅助用户准确把握空战进程起着决定性的作用，直接影响了空战仿真环境中超视距空战的作战效能。因此，如何设计高对抗、高时效性的动态战术控制域计算方法，对于提高空战对抗模拟系统的逼真度、可信度以及用户操控水平具有重要意义。

为空战对抗模拟系统设计战术决策的参考量化信息一直是空战仿真领域的重点研究问题之一，目前相关的理论模型主要有空空导弹攻击区与动态逃逸区。

空空导弹攻击区从进攻的层面分析战术控制的距离边界，研究成果主要有协同攻击区、三维攻击区以及全向攻击区等。此类方法基于空空导弹的动力学方程与制导律的数学模型，结合载机三自由度或六自由度模型，对攻击区的边界进行快速搜索，取得了较好的结果，相关研究如张平、方洋旺等提出的《空空导弹攻击区实时解算的新方法》和黄威、任洋等提出的《基于自适应步长的空空导弹攻击区解算方法》，等等。

在解算方法上，攻击区计算方法主要有对分法、指数搜索法、平移数值法、多项式拟合法、查表插值法与神经网络拟合法等。例如，《空空导弹动态攻击区的高精度快速算法研究》利用平移数值法搜索实战环境中存在风场干扰和目标机动条件下的导弹动态攻击区，获得了较为准确的计算效果。《导弹发射包线指数优化搜索仿真分析》在解算攻击区时综合考虑空战运动参数，并构建指数多项式函数粗略估算初始搜索空间，有效避免了搜索攻击区初始值的盲目性。

动态逃逸区从防御的角度分析空战典型事件触发时敌我距离的量化指标，是飞行员进行逃逸机动决策的重要支持信息。该类方法基于微分对策理论与简化几何模型，设计了规避机动时机的快速求解方法，并以此作为划分冒险进攻战术与保守防御战术的依据，从而为超视距空战战术控制中飞机的安全保障提供理论依据。方法相关内容可以参考《Dynamic-escape-zone to avoid energy bleeding coasting missile》、《机载主动防御系统防御区仿真研究》等。