面向彈群智能協(xié)同的社會性依存模型框架研究
發(fā)布時間：2021-09-08 17:42
彈群智能協(xié)同作戰(zhàn)是智能化戰(zhàn)爭的重要作戰(zhàn)樣式,圍繞導彈集群在復雜動態(tài)環(huán)境中遂行綜合化、對抗性作戰(zhàn)任務的瓶頸問題,以群居性動物的協(xié)同行為為啟發(fā),提出彈群智能協(xié)同社會性依存模型,力圖從"物理域、社會域和作戰(zhàn)域"3個層面揭示群體協(xié)同增效的機理和方法,闡述相關支撐性關鍵技術,構筑面向彈群智能協(xié)同的社會性依存模型框架,為彈群智能協(xié)同作戰(zhàn)提供理論參考。
【文章來源】：西北工業(yè)大學學報. 2020,38(S1)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
美軍無人機發(fā)展路線圖中的自主控制等級
參照導彈自主編隊協(xié)同制導控制等級分級描述,彈群的智能特征逐步從自動化邁向了自主化,最終達到自主態(tài)勢感知、群體特征認知、智能自主決策、自主行動控制于一體的自主自治協(xié)同狀態(tài)。為了將多個能力、智力水平有限的導彈個體組成“高效率、高智慧、成本可控、強自主”的導彈群體,獲得等級CGCL3以上的智能彈群特征,揭示群體智能協(xié)同機理,嘗試從群居性動物協(xié)同性行為中獲得啟發(fā)。自然界中的群居性動物群居而生,相伴發(fā)展,如:魚群、鳥群、蜂群、蟻群、獅群和狼群等,群體中每個個體合同協(xié)作,自我組織形成了具有一定社會性的動物群體,它們具有自主自治的特征。深入挖掘群居性動物的協(xié)同機理,有助于彈群智能協(xié)同問題的研究。圖2所示的是鳥群威脅躲避和狼群圍獵捕食時的場景,展現(xiàn)了群居性動物的集群協(xié)同行為。當鳥群面對老鷹等強大掠食者的威脅時,大量鳥類個體形成了輪廓清晰、疏密有致、協(xié)調有序的飛行陣型,通過群體性的威脅閃避和集中合圍,顯著降低了單個個體被捕食的概率,提升了鳥群整體的生存概率。當狼群面對體型幾倍于自身的美洲野牛,采用圍而不攻、伺機佯攻、集中進攻等群體性戰(zhàn)術行動,將一只體弱的野牛個體從野牛群中分離,從而成功捕獲獵物。鳥群和狼群通過群體性的有機協(xié)同和戰(zhàn)術機動,相較于單個個體或無協(xié)同關系的多個個體,倍增了威脅躲避和食物捕獲的成功率,對群體的繁衍生存具有積極意義。
受群居性動物啟發(fā),參照等級CGCL3以上的導彈智能集群特征,多枚導彈組成協(xié)同彈群遂行作戰(zhàn)任務,需遵循群體動力學和社會學2個層面的協(xié)同原則,形成適合于作戰(zhàn)任務環(huán)境的物理構型和組織結構,將多個能力和智力有限的導彈個體組成“大規(guī)模、高效率、高智慧、強自主”的協(xié)同彈群有機整體。為有效揭示彈群協(xié)同機理,支撐彈群協(xié)同作戰(zhàn),構建由“物理域、社會域和作戰(zhàn)域”組成的彈群協(xié)同社會性依存模型,見圖3。模型中的物理域包含但不限于彈群的協(xié)同飛行隊形、彈間組網通信和協(xié)同探測的電磁波束分布等物理構型集,是彈群的外在物理實體,是彈群協(xié)同作戰(zhàn)的物質基礎。物理域協(xié)同的核心目的在于遵循一定的群體動力學協(xié)同原則,使彈群在時域、空域和頻域上的能量密度和物質分布滿足作戰(zhàn)任務需求和戰(zhàn)場環(huán)境約束,形成對敵最優(yōu)作戰(zhàn)物理構型,即“物理態(tài)”,提升綜合作戰(zhàn)效能。在協(xié)同反艦作戰(zhàn)中,彈群物理構型為彈群反艦作戰(zhàn)奠定物理基礎。協(xié)同目標探測方面,依靠主被動雷達、紅外和可見光等多種體制的導引頭,合適的物理構型能夠使彈群在多方位、多角度獲取目標更全面的探測信息,形成協(xié)同探測“復眼”,提高探測精度;協(xié)同體系突防方面,面對敵方的防御陣型,合適的物理構型能夠使彈群在多方位、多層次形成立體突防態(tài)勢,分散敵方防御力量,提升突防博弈效能;協(xié)同電子對抗方面,面對敵方的干擾對抗手段,合適的物理構型能夠使彈群在時域、空域和頻域上形成整體優(yōu)勢,撥開戰(zhàn)場迷霧,增強對抗效益;協(xié)同打擊毀傷方面,結合多種類型的反艦戰(zhàn)斗部,合適的物理構型能夠使彈群形成多角度、多批次的毀傷陣型,形成立體式組合打擊態(tài)勢,提高毀傷效能;協(xié)同組網通信方面,合適的物理構型不僅能夠滿足彈間無線信號傳輸需求,而且能有效加強彈間組網連通強度[10],提升彈間網絡服務質量,為彈群協(xié)同提供有力支撐。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]從狼群智能到無人機集群協(xié)同決策[J]. 段海濱,張岱峰,范彥銘,鄧亦敏. 中國科學:信息科學. 2019(01)
[2]智能反艦導彈發(fā)展需求及其關鍵技術[J]. 曾家有,吳杰. 戰(zhàn)術導彈技術. 2018(02)
本文編號：3391212
【文章來源】：西北工業(yè)大學學報. 2020,38(S1)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
美軍無人機發(fā)展路線圖中的自主控制等級
參照導彈自主編隊協(xié)同制導控制等級分級描述,彈群的智能特征逐步從自動化邁向了自主化,最終達到自主態(tài)勢感知、群體特征認知、智能自主決策、自主行動控制于一體的自主自治協(xié)同狀態(tài)。為了將多個能力、智力水平有限的導彈個體組成“高效率、高智慧、成本可控、強自主”的導彈群體,獲得等級CGCL3以上的智能彈群特征,揭示群體智能協(xié)同機理,嘗試從群居性動物協(xié)同性行為中獲得啟發(fā)。自然界中的群居性動物群居而生,相伴發(fā)展,如:魚群、鳥群、蜂群、蟻群、獅群和狼群等,群體中每個個體合同協(xié)作,自我組織形成了具有一定社會性的動物群體,它們具有自主自治的特征。深入挖掘群居性動物的協(xié)同機理,有助于彈群智能協(xié)同問題的研究。圖2所示的是鳥群威脅躲避和狼群圍獵捕食時的場景,展現(xiàn)了群居性動物的集群協(xié)同行為。當鳥群面對老鷹等強大掠食者的威脅時,大量鳥類個體形成了輪廓清晰、疏密有致、協(xié)調有序的飛行陣型,通過群體性的威脅閃避和集中合圍,顯著降低了單個個體被捕食的概率,提升了鳥群整體的生存概率。當狼群面對體型幾倍于自身的美洲野牛,采用圍而不攻、伺機佯攻、集中進攻等群體性戰(zhàn)術行動,將一只體弱的野牛個體從野牛群中分離,從而成功捕獲獵物。鳥群和狼群通過群體性的有機協(xié)同和戰(zhàn)術機動,相較于單個個體或無協(xié)同關系的多個個體,倍增了威脅躲避和食物捕獲的成功率,對群體的繁衍生存具有積極意義。
受群居性動物啟發(fā),參照等級CGCL3以上的導彈智能集群特征,多枚導彈組成協(xié)同彈群遂行作戰(zhàn)任務,需遵循群體動力學和社會學2個層面的協(xié)同原則,形成適合于作戰(zhàn)任務環(huán)境的物理構型和組織結構,將多個能力和智力有限的導彈個體組成“大規(guī)模、高效率、高智慧、強自主”的協(xié)同彈群有機整體。為有效揭示彈群協(xié)同機理,支撐彈群協(xié)同作戰(zhàn),構建由“物理域、社會域和作戰(zhàn)域”組成的彈群協(xié)同社會性依存模型,見圖3。模型中的物理域包含但不限于彈群的協(xié)同飛行隊形、彈間組網通信和協(xié)同探測的電磁波束分布等物理構型集,是彈群的外在物理實體,是彈群協(xié)同作戰(zhàn)的物質基礎。物理域協(xié)同的核心目的在于遵循一定的群體動力學協(xié)同原則,使彈群在時域、空域和頻域上的能量密度和物質分布滿足作戰(zhàn)任務需求和戰(zhàn)場環(huán)境約束,形成對敵最優(yōu)作戰(zhàn)物理構型,即“物理態(tài)”,提升綜合作戰(zhàn)效能。在協(xié)同反艦作戰(zhàn)中,彈群物理構型為彈群反艦作戰(zhàn)奠定物理基礎。協(xié)同目標探測方面,依靠主被動雷達、紅外和可見光等多種體制的導引頭,合適的物理構型能夠使彈群在多方位、多角度獲取目標更全面的探測信息,形成協(xié)同探測“復眼”,提高探測精度;協(xié)同體系突防方面,面對敵方的防御陣型,合適的物理構型能夠使彈群在多方位、多層次形成立體突防態(tài)勢,分散敵方防御力量,提升突防博弈效能;協(xié)同電子對抗方面,面對敵方的干擾對抗手段,合適的物理構型能夠使彈群在時域、空域和頻域上形成整體優(yōu)勢,撥開戰(zhàn)場迷霧,增強對抗效益;協(xié)同打擊毀傷方面,結合多種類型的反艦戰(zhàn)斗部,合適的物理構型能夠使彈群形成多角度、多批次的毀傷陣型,形成立體式組合打擊態(tài)勢,提高毀傷效能;協(xié)同組網通信方面,合適的物理構型不僅能夠滿足彈間無線信號傳輸需求,而且能有效加強彈間組網連通強度[10],提升彈間網絡服務質量,為彈群協(xié)同提供有力支撐。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]從狼群智能到無人機集群協(xié)同決策[J]. 段海濱,張岱峰,范彥銘,鄧亦敏. 中國科學:信息科學. 2019(01)
[2]智能反艦導彈發(fā)展需求及其關鍵技術[J]. 曾家有,吳杰. 戰(zhàn)術導彈技術. 2018(02)
本文編號：3391212
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