[发明专利]基于飞机生存力的飞行员实时决策预测方法

摘要

本发明提供一种基于飞机生存力的飞行员实时决策预测方法，包括以下步骤：确定红外干扰弹的有效发射区间以及发射‑脱靶关系曲线；确定红外干扰弹最佳发射时刻；立即向飞行员发送投放红外干扰弹的控制指令，使飞行员在红外干扰弹最佳发射时刻发射红外干扰弹。优点：以最高生存力为目标对飞行员的实时决策进行实时预测，并且考虑了数据链性能对飞机生存力及飞行员决策的影响，还考虑了飞行员工作压力对飞行员最终决策的影响，并提出具体的量化公式，从而可以精确的计算出飞行员在飞机为最高生存力时作出投放干扰弹决策的最佳时机，从而实时通知飞行员在红外干扰弹最佳发射时刻发射红外干扰弹，可以使导弹的脱靶距离最大，飞机的战场生存力最高。

主权项

1.一种基于飞机生存力的飞行员实时决策预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设定与实际作战过程对应的仿真初始条件，包括：飞机和导弹之间的初始距离L0、飞机和导弹之间的相对运动速度V、数据链传输的时延T、需传输的数据大小Ca和数据链的传输速率Sp；步骤2，确定红外干扰弹的有效发射区间以及发射‑脱靶关系曲线；在所述仿真初始条件下，设定仿真步长值△L，首先仿真得到发射距离等于L0时对应的导弹脱靶距离；再仿真得到发射距离等于L0‑△L时对应的导弹脱靶距离；再仿真得到发射距离等于L0‑2△L时对应的导弹脱靶距离，以此类推，直至发射距离小于0时，停止仿真，由此得到横坐标为发射距离、纵坐标为导弹脱靶距离的发射‑脱靶关系曲线；在所述关系曲线上，将导弹脱靶距离大于预设导弹脱靶距离极小值时所对应的发射距离区间称为红外干扰弹的有效发射区间；步骤3，飞机员采用与仿真初始条件对应的作战条件进行实际作战，在实时作战过程中，采用以下方法确定红外干扰弹最佳发射时刻：步骤3.1，设定红外干扰弹发射时刻步长值为△t，当前步长数为m；令m＝1；步骤3.2，红外干扰弹发射时刻t＝m△t；步骤3.3，采用以下方法确定在红外干扰弹发射时刻t时，飞行员的工作压力等级：步骤3.3.1，在红外干扰弹发射时刻t，计算得到飞机与导弹的当前实际距离L：L＝L0‑V(t‑△t)步骤3.3.2，采用下式计算得到任务所需时间Tr和任务可用时间Ta：步骤3.3.3，采用下式计算得到时间压力Tp：步骤3.3.4，采用下式计算得到x2和x4的值：x2＝‑0.279+0.903Tpx4＝1.012+0.309Tp‑0.699Tp2给定x1和x3的值；其中：x1为心律参数，x2为主观压力感受，x3为反应时间，x4为操作准确度；步骤3.3.5，设定压力等级评估函数为：y1＝1.019x1+1.010x2+574.625x3+601.659x4‑568.158y2＝1.106x1+1.196x2+622.427x3+571.071x4‑597.648y3＝1.174x1+1.418x2+633.388x3+549.668x4‑610.753其中：y1、y2、y3分别代表低工作压力等级、中等工作压力等级、高工作压力等级；向压力等级评估函数中代入x1、x2、x3、x4，得到y1、y2和y3的值；y1、y2、y3中的最大值所对应的工作压力等级即为飞行员此时的工作压力等级；步骤3.4，根据步骤3.3确定的飞行员的工作压力等级，确定飞行员作出各种决策的前验概率以及作出发射红外干扰弹决策时飞行员的感知距离；利用各种决策的后验概率和效能值确定飞行员作出发射红外干扰弹决策的时刻；具体包括以下步骤：步骤3.4.1，飞行员可能作出以下4种决策，第1种决策：在有效发射区间内发射红外干扰弹；第2种决策：在有效发射区间内未发射红外干扰弹；第3种决策：在有效发射区间外发射红外干扰弹；第4种决策：在有效发射区间外未发射红外干扰弹；步骤3.4.2，计算得到各种工作压力等级下的各条件概率及计算后验概率：设事件u1：发射红外干扰弹；事件u2：不发射红外干扰弹；事件v1：飞机在有效发射区间内；事件v2：飞机在有效发射区间外；给定事件u1的先验概率为P(u1)；事件u2的先验概率为P(u2)；1)如果飞行员的当前工作压力等级为低工作压力等级，则采用以下方法得到各事件的条件概率和计算后验概率：P_low(v_j|u_i)， i,j＝1,2且其中：Plow(vj|ui)为条件概率，代表低工作压力等级下，在事件ui发生的条件下事件vj发生的概率；根据贝叶斯定理，确定低工作压力等级下各事件的后验概率，即飞行员作出各种决策的概率：其中：Plow(ui|vj)为条件概率，代表低工作压力等级下，在事件vj发生的条件下事件ui发生的概率；2)如果飞行员的当前工作压力等级为中等工作压力等级或高工作压力等级，则采用以下方法得到各事件的条件概率和计算后验概率：P_mh(v_j|u_i)， i,j＝1,2且其中：Pmh(vj|ui)为条件概率，代表中等工作压力等级或高工作压力等级下，在事件ui发生的条件下事件vj发生的概率；根据贝叶斯定理，确定中等工作压力等级或高工作压力等级下各事件的后验概率，即飞行员作出各种决策的概率：其中，Pmh(ui|vj)为条件概率，代表中等工作压力等级或高工作压力等级下，在事件vj发生的条件下事件ui发生的概率；步骤3.4.3，采用以下方法得到各种决策作出后的基础效能值：根据步骤3.3.1得到的飞机与导弹的当前实际距离，判断飞机是否处于步骤2确定的有效发射区间内，如果飞机处于有效发射区间外，则执行步骤3.4.3.1；如果飞机处于有效发射区间内，则执行步骤3.4.3.2；步骤3.4.3.1，4种决策对应的基础效能值为：U(1)＝0；U(2)＝0；U(3)＝Dmiss/Dmax；U(4)＝1；其中：U(1)代表飞行员作出第1种决策的基础效能值；U(2)代表飞行员作出第2种决策的基础效能值；U(3)代表飞行员作出第3种决策的基础效能值；U(4)代表飞行员作出第4种决策的基础效能值；Dmax为步骤2确定的发射‑脱靶关系曲线中的导弹脱靶距离的最大值；Dmiss采用以下方法获得：如果飞行员当前工作压力等级为低工作压力等级，则根据飞机与导弹的当前实际距离，直接查找步骤2确定的发射‑脱靶关系曲线，得到与当前实际距离对应的导弹脱靶距离；如果飞行员当前工作压力等级为中等工作压力等级或高工作压力等级，则首先根据下式确定感知距离：其中：DT为飞行员的感知距离，L为飞机与导弹的当前实际距离，TP为时间压力；再以感知距离作为查找条件，查找步骤2确定的发射‑脱靶关系曲线，得到与感知距离对应的导弹脱靶距离；步骤3.4.3.2，如果飞机处于有效发射区间内时，则采用下式得到4种决策对应的基础效能值：U(1)＝Dmiss/Dmax；U(2)＝0；U(3)＝0；U(4)＝0；步骤3.4.4，采用以下方法得到各种决策作出后的期望效能值：各决策的期望效能值为各决策对应的后验概率与基础效能值的乘积，即：J(1)＝P(u1|v1)U(1)J(2)＝P(u2|v1)U(2)J(3)＝P(u1|v2)U(3)J(4)＝P(u2|v2)U(4)其中：J(1)代表飞行员作出第1种决策的期望效能值；J(2)代表飞行员作出第2种决策的期望效能值；J(3)代表飞行员作出第3种决策的期望效能值；J(4)代表飞行员作出第4种决策的期望效能值；将期望效能值最大的决策作为当前时刻对应的本轮飞行员决策；步骤3.4.5，判断步骤3.4.4得到的本轮飞行员决策是否为第1种决策，即：在有效发射区间内发射红外干扰弹的决定，如果不是，飞行员继续作战，使飞机和导弹按照相对运动速度V继续飞行，令m＝m+1，返回步骤3.2，进行下一时刻的预测，如此不断循环迭代，直到得到飞行员决策为第1种决策时，停止迭代；飞行员决策为第1种决策时，对应的红外干扰弹发射时刻t即为红外干扰弹最佳发射时刻，t即为飞行员在飞机为最高生存力时作出投放干扰弹决策的最佳时机，然后执行步骤4；步骤4；立即向飞行员发送投放红外干扰弹的控制指令，使飞行员在红外干扰弹最佳发射时刻发射红外干扰弹。