● 摘要
在超视距空战中，对空战任务进行合理的分配可以有效地利用有限的机载空战资源进行空战，使得取得的空战成果最大。本文主要针对超视距空战中多机协同任务分配问题进行研究，建立了多机协同任务优势和任务分配模型；研究了典型空战想定条件下飞机的轨迹优化问题；对空战中机群编队队形优化问题进行了研究。具体内容包括：
超视距空战中协同干扰、探测、攻击任务分配
针对空战中协同干扰任务分配问题，根据己方飞机的干扰功率、干扰工作频段、干扰样式，敌方飞机雷达的工作功率、工作频段、抗干扰样式，建立了干扰功率优势、干扰频率优势、干扰样式优势；再考虑己方飞机的干扰作战能力以及敌我双方的空战能力指数建立了总的干扰优势，建立了协同干扰任务分配模型。根据干扰后敌方飞机的距离性能以及敌我双方的空战态势，对己方飞机对敌方飞机的探测能力、攻击能力进行了研究，建立了多机协同探测加攻击任务分配模型。以双机协同无源探测几何精度因子最小为基础，同时考虑飞机的安全性建立了多机协同无源探测任务分配模型。采用遗传算法和分布式拍卖算法对建立的任务模型问题进行优化求解。仿真结果表明：这些模型能够有效地完成协同干扰、探测加攻击任务分配。
2. 超视距空战中多机协同制导任务分配
对空空导弹制导权交接的任务分配问题，根据己方飞机与制导权需交接的导弹的态势建立了对导弹的态势优势模型；根据己方飞机对该导弹攻击目标的态势建立了对目标的探测能力模型；根据敌方飞机对己方飞机的态势建立了己方飞机受到的威胁度模型；根据敌我双方飞机的空战能力建立了空战效能优势模型；在这4种模型的基础上建立了己方飞机对导弹的总的制导优势模型。在总的制导优势的基础上建立了多机协同制导任务分配模型，并采用分布式拍卖算法和遗传算法对协同制导任务分配问题进行优化求解。仿真结果表明该方法能够实时地计算制导优势和进行任务分配，有效地完成多机协同制导。
3. 双机协同无源目标跟踪轨迹优化
针对双机协同无源跟踪精度要求较高的问题，根据双机与目标的几何态势，分析了双机几何态势对双机无源探测精度的影响，给出了几何精度因子的公式，得出了双机的最优几何配置。提出了双机协同无源目标跟踪系统的控制结构，采用扩展信息滤波对目标状态进行估计，以信息熵最大为轨迹优化的最优性能指标，采用了滚动时域优化来实时地控制飞机的运动。仿真结果表明：该轨迹优化算法能够使飞机按满足最优几何配置的轨迹飞行，说明基于几何精度因子的最优几何配置的正确性，降低目标位置的估计误差，提高双机协同无源跟踪的精度。
4.双机协同静默攻击轨迹优化
针对双机协同静默攻击对目标进行快速隐蔽攻击的问题，根据静默攻击的特点，将静默攻击过程分为搜索阶段、接敌阶段、导引阶段。在搜索阶段，以探测机快速搜索到目标和攻击机快速接敌为优化目标，并考虑探测机、攻击机的安全约束以及己方飞机之间的通信约束；在接敌阶段，探测机采用扩展卡尔曼滤波对目标状态进行估计，以攻击机快速接敌为优化目标，在搜索阶段的约束基础上增加探测机探测约束；在导引阶段，采用比例导引法对导弹进行导引，同时在接敌阶段的约束条件上增加攻击机与导弹的导引约束。采用滚动时域优化对来对飞机轨迹进行实时优化求解。仿真结果表明：该最优控制算法能有效地得到满足双机协同静默攻击作战需求的飞机轨迹。
5.机群编队队形优化
针对机群编队优化计算复杂的问题，提出了一种分层优化算法。根据敌我双方的距离、角度、速度以及飞机导弹、雷达的性能，建立了多机协同任务分配模型。根据空战中常用的基本飞机队形，敌方机群编队进行分层，对每层分别计算己方对选取各种基本队形时的任务分配结果和队形优化优势值，通过比较得到己方机群编队的每层最优队形，当得到己方每层的最优队形之后，将己方每层最优队形进行组合解码就可得到己方机群编队的最优队形。仿真结果表明该方法能有效地解决机群编队队形优化问题，并且该算法具有较好的实时性。