CN113536528A - 一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法及系统，包括：基于执行预警探测任务的预警机实时探测所面临的空中、海上和地面威胁目标以及各威胁目标的打击范围；利用预警机探测巡逻路径规划算法计算预警机避开所有威胁目标到达探测区域所选择的最短路径；本发明相对于常规预警机战术行为模拟方法，预警机采取无战斗机护航的“自生存”作战模式，增加了主动规避敌方空中、海上和地面威胁的功能，如果发现被敌方导弹瞄准，可优先规避敌方空空、舰空导弹和地空导弹。基于增强行为树将预警机探测巡逻路径规划、探测识别敌方目标、规避敌方威胁、规避敌方导弹攻击等功能分层化设计，提高了预警机“自生存”率和情报获取能力。

Description

一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法及系统。

背景技术

海空联合作战仿真推演中，预警机可机动探测识别敌方目标态势，有效减小战场迷雾影响，对战争胜利起到关键性作用，是需要重点保护的高价值武器装备。然而实际作战仿真过程中经常遇到以下两种情况：一是因作战构想设置中战斗机兵力有限，采用较少数量战斗机护航预警机效果欠佳，而增加护航战斗机数量必然分散战斗机执行空中拦截和主动进攻的力量；二是作战过程中，因战斗机损耗较大，无法有效分配足够的战斗机资源为预警机空中护航。为有效处理以上联合作战推演仿真过程中出现的极端复杂情况，本发明设计了预警机无护航模式下的“自生存”战术行为模拟方法，使得有限的战斗机资源能够全部投入到空中攻击和拦截任务之中，从而提高我方获胜概率。

传统仿真推演中的预警机战术行为主要采用任务规划的方法实现资源配置：首先为预警机分配足够数量的战斗机作为空中护航编队，然后采用运筹学方法为预警机编队进行路径规划。这种方法由于要占用稀缺的空中作战资源，势必制约了其它空中作战任务的执行，在战斗机资源极度紧张的情况下，这将严重降低我方作战任务的获胜概率。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法，包括：

基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；

基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算所述预警机当前航行路径；

其中，所述探测任务包括巡逻时长和巡逻区域；所述威胁目标包括：空中、海上和地面威胁目标；所述预警机探测巡逻路径规划算法以规避威胁目标为约束以巡逻路径最短为目标确定预警机当前航行路径。

优选的，所述基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，包括：

基于预警机的侦查范围寻找威胁目标并获取威胁目标信息；

基于所述威胁目标信息融合生成态势信息，并计算所述威胁目标打击范围。

优选的，所述威胁目标信息包括：威胁目标的类型、数量、位置、航向、速度、所属军别、武器平台型号、存活状态和受损百分比。

优选的，所述预警机探测巡逻路径规划算法，包括：

基于探测任务的目标初始区域确定所述预警机的巡逻目标点；

以当前位置为起点，以巡逻目标点为终点，确定所述预警机的参照航行路径；

以航行路径距离最短为目标，以航行路径避开威胁目标的打击范围为约束，确定预警机当前目标点；

基于所述预警机的当前位置和当前目标点规划航行路径。

优选的，所述以路径距离最短为目标，以所述航行路径避开威胁目标的打击范围为约束，确定预警机当前航行路径，包括：

当所述预警机的参照航行路径处于所有威胁目标打击范围之外时，预警机当前目标点为所述预警机的巡逻目标点，参照航行路径为预警机当前航行路径；

当所述预警机的参照航行路径处于1个威胁目标的威胁范围之内时，根据威胁目标的类型并基于最短路径计算使预警机远离所述威胁范围的目标点，所述目标点为所述威胁范围的当前目标点，以预警机当前位置为起点当前目标点为终点，确定所述预警机的航行路径；

当所述预警机的参照航行路径处于至少2个威胁目标的威胁范围之内时，对于每个威胁目标，根据威胁目标的类型并基于最短路径计算使预警机远离所述威胁范围的目标点；基于所有的目标点，利用增强行为树的冲突消解节点确定所述威胁范围的当前目标点，以预警机当前位置为起点当前目标点为终点，确定所述预警机的航行路径。

优选的，所述威胁目标类型包括但不限于：空中战斗机、空中电子干扰机编队、水面驱逐舰、地面防空作战平台。

优选的，当威胁目标为空中战斗机或空中电子干扰机编队时，所述威胁范围的目标点的计算式如下：

P_next,x＝x_air,x

r_{air,威胁范围}＝r_{air,攻击范围}+(x_air,SPEED-v_awacs)×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示路径规划下一点横、纵坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，x_air,x表示威胁目标的横坐标，r_{air,威胁范围}表示威胁目标对于预警机的威胁区域半径，r_{air,攻击范围}表示威胁目标的攻击范围半径，x_air,SPEED表示威胁目标机动速度，v_awacs表示预警机的机动速度，t_escape表示预警机规避威胁目标所需的时间。

优选的,当威胁目标为水面驱逐舰时，所述威胁范围的目标点的计算式如下：

P_next,x＝x_ship,x

r_{ship,威胁范围}＝r_{ship,攻击范围}+x_ship,SPEED×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示预警机路径规划的下一个目标点横、纵坐标，x_ship,x表示威胁目标的横坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，r_{ship,威胁范围}表示威胁目标对于预警机的威胁区域半径，r_{ship,攻击范围}表示威胁目标的攻击范围半径，x_ship,SPEED表示威胁目标的速度，t_escape表示预警机规避威胁目标所需的时间。

优选的，当威胁目标为地面防空作战平台时，所述威胁范围的目标点的计算式如下：

P_next,x＝x_ground,x

r_{ground,威胁范围}＝r_{ground,攻击范围}+x_ground,SPEED×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示预警机路径规划的下一个目标点横、纵坐标，x_ground,x表示威胁目标的横坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，r_{ground,威胁范围}表示威胁目标对于预警机的威胁区域半径，r_{ground,攻击范围}表示威胁目标的攻击范围半径，x_ground,SPEED表示威胁目标的速度，t_escape表示预警机规避威胁目标所需的时间。

优选的，所述基于所有的目标点，利用增强行为树确定所述威胁范围的当前目标点，包括：

在基础行为树上构建冲突消解节点；

基于预警机当前位置和每个目标点分别生成威胁方向向量，并作为所述冲突消解节点的下级节点；

基于构建了冲突消解节点的增强行为树，对所有目标点的威胁方向向量进行合成，并寻找最近的安全区域，使合成的向量落入所述安全区域内所确定的目标点。

优选的，所述巡逻区域包括安全区域和威胁目标区域。

优选的，所述确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围之前，还包括：

通过向选定预警机下达指令，打开所述预警机雷达；

基于执行的探测任务设定所述预警机的探测模式、探测时长；

其中，所述探测模式包括：对空探测模式、对海探测模式、海空交替模式。

基于同一种发明构思，本发明还提供一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟系统，包括：

探测模块，用于基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；

路径计算模块，用于基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算所述预警机当前航行路径；

其中，所述探测任务包括巡逻时长和巡逻区域；所述威胁目标包括：空中、海上和地面威胁目标；所述预警机探测巡逻路径规划算法以规避威胁目标为约束以巡逻路径最短为目标确定预警机当前航行路径。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法及系统，包括：基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算所述预警机当前航行路径；其中，所述探测任务包括巡逻时长和巡逻区域；所述威胁目标包括：空中、海上和地面威胁目标；所述预警机探测巡逻路径规划算法以规避威胁目标为约束以巡逻路径最短为目标确定预警机当前航行路径；本发明相对于常规预警机战术行为模拟方法，预警机采取无战斗机护航的“自生存”作战模式。在实际仿真推演过程中，预警机增加了主动规避敌方空中、海上和地面威胁的功能，如果发现被敌方导弹瞄准，可优先规避敌方舰空导弹和空空导弹。基于增强行为树对将预警机探测巡逻路径规划、探测识别敌方目标、规避敌方威胁、规避敌方导弹攻击等功能分层化设计，提高了预警机“自生存”率和情报获取能力。

相比于传统仿真推演中利用战斗机护航的预警机战术行为模型，采取无护航的“自生存”模式，节省战斗机力量用于空中打击，采用了主动规避敌方空中、海上威胁，主动规避敌方空空导弹、舰空导弹和地空导弹打击，大大提高了预警机生存概率和获取情报能力。

本发明提高了预警机行为决策的精度、可扩展性，使得模型层次结构清晰，容易进行模型迭代开发，解决了传统行为树无法解决联合作战复杂战术行动知识表达难题。

附图说明

图1为本发明的一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法流程图；

图2预警机战术行为模拟流程图；

图3基于行为树的预警机战术行为逻辑；

图4我方预警机遇到敌方迎面威胁时回撤至己方火力范围内；

图5我方预警机根据敌方战斗机航向预判威胁提前规划路径；

图6行为树冲突消解节点示意；

图7基于增强行为树的预警机多重威胁冲突消解；

图8无敌方威胁时路径规划；

图9存在敌方空中战斗机作战单元威胁；

图10我方预警机同时遭遇敌方多个威胁时的冲突消解；

图11预警机生存概率；

图12推演结束时预警机寻路长度；

图13预警机成功到达目标区域概率；

图14为本发明的一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟系统框图。

具体实施方式

本发明提供一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法及系统，包括：基于执行的预警探测任务预警机实时探测所面临的空中和海上威胁目标以及各威胁目标的打击范围；利用预警机探测巡逻路径规划算法计算预警机避开所有威胁目标到达探测区域所选择的最短路径；本发明相对于常规预警机战术行为模拟方法，预警机采取无战斗机护航的“自生存”作战模式，增加了主动规避敌方空中、海上和地面威胁的功能，如果发现被敌方导弹瞄准，可优先规避敌方空空导弹、舰空导弹和地空导弹。基于增强行为树对将预警机探测巡逻路径规划、探测识别敌方目标、规避敌方威胁、规避敌方导弹攻击等功能分层化设计，提高了预警机“自生存”率和情报获取能力。区别于传统的有限状态机、规则系统、控制论等行为模拟方法，本发明的基本思路如下：首先对海空联合作战条件下的无护航编队预警机路径规划问题进行形式化建模；其次，基于行为树设计预警机战术行为规划模型框架，解决预警机战术决策规则的层次化和模块化；再次，设计了探测路径规划算法，在预警机战术行为动作空间中搜索最佳路径规划方法；最后提出了增强行为树概念，扩展了传统行为树设计方法，解决了联合作战条件下预警机复杂行为动作空间知识表达问题。

本发明的提供的一种新型的无护航编队预警机战术行为模拟方法可以利用建模的手段实现，下面进行概要介绍：

(一)路径规划问题的描述

以海空联合作战岛屿争夺为仿真推演任务背景，采用预警机获取战场态势和进行防空预警，引导地面防空、水面舰艇和空中飞机等作战力量进行重点目标防守。为解决采用战斗机护航预警机分散执行空中拦截和主动进攻的战斗机力量和因战斗机损耗较大，无足够战斗机资源为预警机空中护航的问题，本发明提出的预警机战术行为模拟方法，无需额外战斗机对预警机进行护航，预警机在保证自身存活的情况下进行目标侦察获取战场态势，以利于进行其他海空作战力量的兵力规划和实时指挥决策，提高复杂多变战场环境下预警机行为模拟速度和预警探测收益。

预警机可探测的有限战场空间设定为可以是完全可行的安全区域，也可以是有空中、海上或地面威胁的障碍区域。假设预警机的整个任务空间为

其中m表示战场空间的维度，为方便表述，在本发明中海空联合作战仿真推演中战场空间定义为2维空间，主要考虑战场的经纬度(如果是3维的话可以利用两个二维空间叠加计算，如果是多维的话以此类推这里不再累述)。X_SAFE表示战场空间中的安全可行区域，即无敌方威胁的安全战场空间，包含战场空间中所有预警机可巡逻探测点的集合；X_TRA表示战场空间中的障碍区域，即预警机执行战场探测过程中遇到敌方空中战斗机、电子干扰机、和海上舰艇威胁的区域。

X_TRA和X_SAFE同为X的子集，且满足：

X_TRA＝X_air,TRA∪X_jam,TRA∪X_ship,TRA

X_SAFE＝X\X_TRA

预警机巡逻探测的起始位置在我方机场，P_init＝P_airport且(P_init∈X_SAFE)，探测的目标位置P_goal∈X_SAFE。在海空联合作战仿真推演过程中，对于t∈[0,T],T为推演结束时间，预警机在仿真推演过程中每个Step进行探测巡逻路径规划时需要满足以下条件：

1)寻找从起始位置(t＝0时为机场)到目标区域可行路径；

2)避开敌方空中火力打击；

3)避开敌方海上火力打击；

4)避开敌方地面火力打击；

5)防止被敌方空中或海上作战单元迂回攻击；

6)巡逻路径尽可能短；

由函数f(t)∈X_SAFE计算满足约束条件的预警机由起始点到目标区域的探测路径。

(二)路径规划建模

战场态势信息I_t＝{x₁(t),x₂(t),…,x_n(t)}其中n指t时刻战场态势中可见作战单元的数量，x_i(t)是表示t时刻敌方某一作战单元态势信息，其中x_i.ID(t),x_i.pos(t),x_i.HX(t),x_i.SPEED(t),x_i.JB(t),x_i.LX(t),x_i.XH(t),x_i.WH(t),x_i.DA(t)用分别表示t时刻敌方作战单元的ID、位置信息、航向、速度、所属军别、类型、武器平台型号、存活状态和受损百分比。

1敌方作战平台威胁约束条件

预警机探测巡逻过程中，面临敌方空中战斗机、干扰机编队、水面驱逐舰、地面防空等作战平台的直接威胁，因我方无专门空中战斗机对预警机进行护航，故预警机探测巡逻时必须主动躲避最近的敌方空中战斗机单元。

预警机面临敌方威胁使用预警机与最近的战斗机的靠近程度来表示，设计了指数型威胁程度评估方法函数，主要参数为距离和激进程度调节因子。

式中，ET_x表示敌方x武器平台的威胁，x包括敌方空中战斗机、电子干扰机、海上驱逐舰、地面地导营等作战平台。α_awacs表示根据我方作战任务战场情报需求所定的激进程度调节因子，值默认设为1，当需要更多情报辅助作战指挥决策时，值小于1，相当于减小敌方武器平台的威胁程度，当预警机自身存活需求更大时，值大于1，相当于同等条件下增加敌方武器平台的威胁程度。dis表示我方预警机与敌方武器平台x的距离。β_x表示敌方武器平台x的威胁距离，用如下表达式计算：

式中，R_x表示敌方武器平台x的最大射程，V_x表示敌方武器平台x的最大机动速度，V_awacs表示我方预警机的最大机动速度，t_escape表示我方预警机主动规避敌方威胁的缓冲时间。

用ET表示我方预警机面临的威胁度，分三种情况，第一，我预警机处于所有敌方空中、海上、地面作战单元的威胁范围之外，只考虑威胁度最大的敌方作战单元；第二，我方预警机只处于其中1个敌方作战单元威胁范围之内时，只考虑具有威胁的敌方作战单元；第三，如果我方预警机同时处于两个以上敌方作战单元威胁范围之内，就需要考虑多重威胁处理。

当我方预警机处于敌方所有空中、海上、地面作战单元探测范围之外：

ET＝max(ET_x)ET_x<THR_air，ET_x＜THR_x，ET_x＜THR_ship,ET_x＜THR_ground

式中，ET_x表示敌方任一作战单元的威胁度，THR_air，THR_jam，THR_ship，THR_ground分别表示我方预警机承受敌方空中战斗机单元、电子干扰单元、海面舰艇单元和地面地导作战单元的威胁阈值。

我方预警机只处于其中1个敌方作战单元威胁范围之内时：

式中，ET_air,ET_jam,ET_ship,ET_ground分别表示敌方战斗机，电子干扰机，驱逐舰地导营对于我方预警机的威胁度，THR_air，THR_jam，THR_ship，THR_ground分别表示我方预警机承受敌方空中战斗机单元、电子干扰单元、海面舰艇单元和地面地导作战单元的威胁阈值。

当我方预警机处于敌方两个或两个以上空中、海上作战单元探测范围之内时，预警机面临的总威胁为：

ET＝{ET₁＞THR₁ and ET₂＞THR₂...}

式中，ET表示t时刻我方预警机遭遇的敌方总威胁，ET₁和ET₂分别表示t时刻我方预警机遭遇的敌方第1和第2个威胁，有可能是空中威胁，也有可能是海上威胁，THR₁和THR₂分别是我方预警机遭遇的第1和第2个威胁的阈值。上述THR₁和THR₂两个威胁阈值有可能相等，也有可能不相等，取决于ET₁和ET₂是否为同种威胁。…表示我方预警机可能同时遭遇3个或以上的敌方威胁目标。

本发明用到的符号系统如表1所示

表1发明所用符号系统

2求解算法

总体思路：使用增强行为树模拟预警机任务级战术行为，基于受限条件下的路径规划算法解决预警机探测巡逻路径规划问题。

(1)行为树战术任务行动模拟

在执行任务之前，先遍历己方作战单元，选择预警机执行探测任务；预警机雷达开机；设定预警机探测模式、探测时长等参数；

然后，基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算预警机。本步巡逻目标区域及到达巡逻目标区域的路径；预警机根据上步求得的路径执行探测巡逻指令，前往指定区域执行探测任务；如图1所示；

接着重复上面的步骤执行探测任务；

预警机持续探测敌方空海和导弹目标，融合生成战场态势

预警机执行预警探测任务全程主动规避敌方导弹、空中、海上和地面威胁目标。

预警机战术行为模拟流程如图2所示，行为树逻辑实现如图3所示。

(2)探测路径规划算法

预警机探测路径规划算法目标函数，表示计算得出的预警机探测路径终点位置与探测目标区域中心点的距离最小，条件是满足不能进入被敌方空中、海上或地面目标的打击范围。

f(A)＝min(dis(Awacs_pos,P_goal))

且满足：ET_air＜THR_air

ET_jam＜THR_jam

ET_ship＜THR_ship

ET_ground＜THR_ground

ET_all＜THR_all

式中，f(A)表示预警机探测路径规划算法总收益，A为预警机探测路径规划的动作空间，dis(Awacs_pos,P_goal)表示预警机探测路径终点与作战任务设定的探测目标区域中心点的距离，ET_air，ET_jam，ET_ship，ET_ground，ET_all分别表示预警机面临敌方的空中战斗机单元、电子干扰单元、海面舰艇单元、地面防空单元及综合威胁，THR_air，THR_jam，THR_ship，THR_ground，THR_all分别表示预警机承受敌方空中战斗机单元、电子干扰单元、海面舰艇单元、地面防空单元和多个敌方武器作战单元的威胁阈值。

路径规划求解算法的目的是求出状态空间中的满足限定条件的最短路径，即我方预警机以最快的速度到达作战任务给定的探测巡逻目标区域。路径规划算法的目标函数为：

f(A)＝g^*(A)+h^*(A)

式中，g^*(A)表示预警机路径规划起点P_start到下个路径规划点P_next的满足约束条件的最短路径的值，h^*(A)表示预警机下个路径规划点P_next到作战任务给定的预警机探测巡逻目标点P_goal的最短路径的启发值。

启发函数h^*(A)可用点P_next到P_goal的欧氏距离来计算：

路径规划时，确定启发函数决定了路径规划算法搜索路径时的启发能力，实际运行过程中，应该选择能使得规划到路径值(距离)、规划得到路径的节点数并和估值函数的计算量三者最佳的平衡。

(3)回撤安全区域

因我方预警机无专门空中战斗单元为其护航，故当预警机在探测巡逻过程遇到敌方空中或海上作战单元威胁时，预警机需要提前判断并回撤至己方安全区域。在本发明中，预警机回撤安全区域为我方海面舰艇、空中战斗机单元和地面防空作战力量的火力范围内。

如图4所示，例如我方预警机面临敌方战斗机单元威胁，满足：

ET＝ET_air＞THR_air

此时，我方预警机探测巡逻路径规划的下一个目标点：P_next∈X_safe

(4)提前预判主动规避敌方威胁

我方预警机执行探测巡逻路径规划时，常规情况下，敌方战斗机速度大于预警机速度，因此根据敌方战斗机航向和距离进行威胁预判，提前作出规避敌方战斗机作战单元威胁，可有效提高我方预警机存活概率。

如图5所示，我方预警机沿原定探测巡逻方向机动至目标位置P_goal，在t时刻，预警机探测到的敌方战斗机单元x_air相关态势信息如下：

x_air＝{x_air.ID(t),x_air.pos(t),x_air.HX(t),x_air.SPEED(t),x_air.JB(t),x_air.LX(t),x_air.XH(t),x_air.WH(t),x_air.DA(t)}

根据探测情报显示敌方战斗机单元x_air从t-n至t时刻的航向为x_air,HX,从t-n至t时刻的速度为x_air,SPEED其中航向指从战场中心点正北方向顺时针旋转的角度。我方预警机为在t时刻根据敌方战斗机单元的速度和前n个step内的航向信息预估n个step后的位置，并提前进行预警机探测巡逻路径规划。

预估t+n时刻敌方战斗机单元的位置x_air,pos(t+n)为：

x_air,x(t+n)＝x_air,x(t)-x_air,SPEED×n×|cos(x_air,HX)|

x_air,y(t+n)＝x_air,y(t)+x_air,SPEED×n×|cos(x_air,HX)|

根据探测路径规划算法中规避敌方空中战斗机单元方法进行探测巡逻路径规划，可以看到图5中，我方预警机偏离目标位置的原定探测巡逻方向，沿预估的t+n时刻敌方战斗机单元的威胁范围切线路径至探测巡逻目标位置。

(5)增强行为树解决复杂战术行为逻辑知识表达

行为树是一种包含逻辑节点和行为节点的树型结构，用模块化方式描述任务及任务间的切换，相比于传统有限状态机(FSM)、规则系统等来说，具有可扩展、能复用、逻辑直观等优点。传统行为树包含条件节点、行为节点、装饰节点、顺序节点、选择节点、并行节点共6类节点。其中，条件节点判断条件是否满足，返回真或假；行为节点执行相应动作向父节点返回执行结果；装饰节点用来添加额外条件；顺序节点从左到右执行每个子节点并返回执行结果；选择节点从左到右选择条件为真的子节点执行；并行节点并行执行所有子节点或子树。

海空联合作战仿真推演对抗场景中，对于我方预警机同时面临多个敌方威胁时的战术行为使用传统行为树进行模拟时，以上6类节点均无法科学合理模拟前述冲突消解操作。因此，本发明在传统行为树已有6类节点的基础上引入第7类节点，称为冲突消解节点。

冲突消解节点的子节点执行逻辑既不同于顺序节点按顺序执行，返回执行结果至上级节点，也不同于并行节点，同时执行其子节点，返回执行结果至上级节点。冲突消解节点的叶节点执行类似并行节点，只是其叶节点执行结果返回上级节点后还需进行进一步冲突消解处理，如图6所示。

本发明中，我方预警机同时面临敌方空中战斗机、干扰机、海上驱逐舰和地面防空等多重威胁时，基于增强行为树的预警机多重威胁冲突消解如图7所示。当我方预警机面临敌方空中战斗机威胁范围时，预警机生成规避敌方空中战斗机的规避向量，如同时存在其他多个威胁时，同样只生成针对当前威胁的规避向量。此时预警机同时生成多个规避向量，如何确定按哪个规避向量执行主动规避动作？此时，顶端的冲突消解节点汇集子节点生成的所有规避向量，进行向量合成，最终，预警机将冲突消解节点合成的规避向量作为参数计算预警机的探测巡逻路径下个目标点。

下面以具体实例进行介绍

实施例1：本发明提出一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法，包括：

步骤S1，首先，遍历我方所有作战单元，选择预警机执行海空预警探测任务；

其中，所述我方所有作战单元，包括：海空联合作战仿真推演场景设定我方的地面防空单元、地面雷达、空中作战单元和海上作战单元。

优选地，步骤S1中“遍历我方所有作战单元，选择预警机执行海空预警探测任务”指，循环我方作战单元obs['units']，选择类型为'AWACS'的unit单元为预警机；

awacs_unit＝unitif(unit['LX']＝＝'AWACS',unit∈obs['units'])

步骤S2，设置我方预警机雷达开机，即通过向预警机下达指令make_awcs_radarcontrol(awacs_unit['ID'],ON)打开我方预警机雷达，其中awacs_unit['ID']为我方预警机ID；

步骤S3，设定我预警机执行海空预警探测任务所需的探测模式、探测时长等相关参数；

优选地，步骤S3中“设定我预警机执行海空预警探测任务所需的探测模式、探测时长等相关参数”包括：

步骤S31，基于海空联合作战仿真推演场景设计和我方作战战场态势信息需求，指定我方预警机探测模式为空海交替模式，即同时探测敌方空中和海上目标信息；

步骤S32，设定我方预警机预警探测时长time为海空联合仿真推演设定总时长T；

步骤S4，从作战任务获取预警机的探测巡逻目标中心点，设定巡逻目标区域相关参数，启动预警机探测巡逻路径规划算法进行路径规划得到预警机探测巡逻路径下一目标点，作为当前Step预警机执行探测巡逻指令的探测区域中心点；

优选的，步骤S4中“从作战任务获取预警机的探测巡逻目标区域”包括：

步骤S41，从作战任务获取当前Step我方预警机初始探测区域中心点坐标(px,py,pz)，作为预警机探测巡逻路径规划的目标点，进行预警机探测巡逻路径规划；

步骤S42，设定我方预警机的探测区域参数，包括探测区域长度length,探测区域宽度width,探测区域长轴与正北方向顺时针的夹角direction，需要综合考虑我方预警机规避威胁时的转弯调头等实际气动模型性能，敌方空中、海上和地面作战力量与我方预警机的速度差，尽可能保证我方预警机探测识别范围覆盖敌方机场，有利于尽早发现敌方起飞作战飞机，同时需要确保设定的预警探测区域长和宽不会导致预警机巡逻进入敌方空中或海上作战平台的火力打击范围；

步骤S43，执行预警机探测巡逻路径规划算法进行路径规划：

步骤S431，如果预警机当前位置与目标位置连线与敌方空中，海上作战目标的威胁范围内不相交，则两点之间，直线最短，得出预警机探测巡逻路径为当前位置到目标位置的直线距离。如图8所示，威胁范围大于敌方空中战斗作战单元的攻击范围，是因为敌方空中战斗机速度大于我方预警机的速度，需要留出规避威胁的空余量，保证存活率。

此时存在P_start＝P_init,P_next＝P_goal，即预警机一跳直接到达作战任务设定的预警机目标区域。

路径规划算法目标函数值为：

步骤S432，如果预警机与目标位置连线与距离最近的敌方空中战斗机作战单元威胁范围；此时，如果我方预警机沿直线前往目标位置，则会进入敌方空中战斗机作战单元的威胁范围和火力攻击范围。如图9所示，此时我方预警机面临的敌方威胁ET＝ET_air＞THR_air，即预警机进行探测路径规划时面临敌方空中战斗机的直接威胁。此时我方预警机向远离敌方战斗机作战单元威胁的方向偏转，计算预警机探测巡逻路径点为P_next，满足：

P_next,x＝x_air,x

r_{air,威胁范围}＝r_{air,攻击范围}+(x_air,SPEED-v_awacs)×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示路径规划下一点横、纵坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，x_air,x表示敌方空中战斗机的横坐标，r_{air,威胁范围}表示敌空中战斗机对于我预警机的威胁区域半径，r_{air,攻击范围}表示敌空中战斗机的攻击范围半径，x_air,SPEED表示敌方空中战斗机机动速度，v_awacs表示我方预警机的机动速度，t_escape表示预警机规避敌方威胁所需的时间。

步骤S433，如果预警机与目标位置连线与距离最近的敌方空中电子干扰机编队的威胁范围；此时，如果我方预警机沿直线前往目标位置，则会进入敌方空中电子干扰机编队的威胁范围和火力攻击范围。此时我方预警机面临的敌方威胁ET＝ET_jam＞THR_jam，即预警机进行探测路径规划时面临敌方空中电子干扰机编队的直接威胁。此时我方预警机向远离敌方电子干扰机编队威胁的方向偏转，计算预警机探测巡逻路径点为P_next，满足：

P_next,x＝x_air,x

r_{jam,威胁范围}＝r_{air,攻击范围}+r_{jam,干扰范围}+(x_jam,SPEED-v_awacs)×t_escape

式中，P_next,x，P_next,x分别表示路径规划下一个目标点横、纵坐标，x_jam,x表示敌方空中战斗机的横坐标，r_{air,威胁范围}表示敌空中战斗机对于我预警机的威胁区域半径，r_{air,攻击范围}表示敌空中战斗机的攻击范围半径，r_{jam,干扰范围}表示敌方干扰机的干扰范围半径，x_jam,SPEED表示敌方干扰机编队的机动速度，v_awacs表示我方预警机的机动速度，t_escape表示预警机规避敌方威胁所需的时间。

步骤S434，如果预警机与目标位置连线与距离最近的敌方海上作战舰艇的威胁范围相交；此时，如果我方预警机沿直线前往目标位置，则会进入敌方海上作战舰艇的威胁范围和火力攻击范围。此时我方预警机面临的敌方威胁ET＝ET_ship＞THR_ship，即预警机进行探测路径规划时面临敌方海上作战舰艇的直接威胁。此时我方预警机向远离敌方海上作战舰艇威胁的方向偏转，计算预警机探测巡逻路径点为P_next，满足：

P_next,x＝x_ship,x

r_{ship,威胁范围}＝r_{ship,攻击范围}+x_ship,SPEED×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示路径规划下一个目标点横、纵坐标，x_ship,x表示敌方海面舰艇的横坐标，r_{ship,威胁范围}表示敌方海面舰艇对于我预警机的威胁区域半径，r_{ship,攻击范围}表示敌方海面舰艇攻击范围半径，x_ship,SPEED表示敌方海面舰艇的速度，t_escape表示预警机规避敌方威胁所需的时间。

步骤S435，如果预警机与目标位置连线与距离最近的敌方地面防空作战单元的威胁范围相交，此时，如果我方预警机沿直线前往目标位置，则会进入敌方地面防空作战单元的威胁范围和火力攻击范围。此时我方预警机面临的敌方威胁ET＝ET_ground＞THR_ground，即预警机进行探测路径规划时面临敌方地面防空作战单元的直接威胁。此时我方预警机向远离敌方地面防空作战单元威胁的方向偏转，计算预警机探测巡逻路径点为P_next，满足：

P_next,x＝x_ground,x

r_{ground,威胁范围}＝r_{ground,攻击范围}+x_ground,SPEED×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示路径规划下一个目标点横、纵坐标，x_ground,x表示敌方地面防空单元的横坐标，r_{ground,威胁范围}表示敌方地面防空单元对于我预警机的威胁区域半径，r_{ground,攻击范围}表示敌方地面防空单元的攻击范围半径，x_ground,SPEED表示敌方地面防空单元移动的速度，t_escape表示预警机规避敌方威胁所需的时间。

步骤S436，如果预警机当前位置处于1个或多个敌方空中或海上作战单元探测范围内，即与目标位置连线与2个或2个以上的敌方空中或海上作战单元威胁范围相交，如图10所示，则进行路径规划的冲突消解逻辑。

此时我方预警机面临的敌方威胁：

式中，ET_t表示t时刻我方预警机遭遇的敌方总威胁，

和

分别表示t时刻我方预警机遭遇的敌方第1和第2个威胁，有可能是空中威胁，也有可能是海上威胁，THR₁和THR₂分别是我方预警机遭遇的第1和第2个威胁的阈值。上述THR₁和THR₂两个威胁阈值有可能相等，也有可能不相等，取决于

和

是否为同种威胁。…表示我方预警机可能同时遭遇3个或以上的敌方威胁。

第1个敌方威胁作战单元与我方预警机当前位置的连线形成第1个威胁方向；同理，第n个敌方威胁作战单元与我方预警机当前位置的连线形成第n个威胁方向向量。此时，我方预警机需要对前述多个威胁方向向量进行合成，并寻找最近的我方火力打击范围内的安全区域X_SAFE。

设第i个敌方威胁作战单元位置表示为x_i，将第i个敌方威胁作战单元x_i与我方预警机实时位置P_start的威胁向量进行合成，我方预警机向合成的向量方向进行规避，完成对于同时多个敌方作战单元威胁的冲突消解操作。

步骤S44，将步骤S43中预警机探测巡逻路径规划算法求得的可行路径下一节点P_next设置为当前Step预警机执行探测巡逻指令的探测目标区域中心点；

步骤S5，向我方预警机下达到步骤S4中设定区域的区域巡逻指令，预警机前往设定区域执行预警探测任务；

优选地，步骤S5所述的“向我方预警机下达到步骤S4中设定区域的区域巡逻指令，预警机前往设定区域执行预警探测任务”，包括：预警机执行区域巡逻指令make_awcs_areapatrol前往设定预警探测点执行空海探测任务:

make_awcs_areapatrol(awacs_unit['ID'],pos,direction,length,width,speed,patrol_time)

其中，awacs_unit['ID']为我方预警机编号，pos为预警机探测区域中心点三维坐标，direction表示区域长轴与正北方向顺时针夹角、length和width分别表示探测区域的长和宽，speed表示探测巡逻速度，patrol_time表示探测巡逻时间。

步骤S6，我方预警机持续探测敌方空中、海上目标及来袭导弹信息，融合生成战场态势信息；

优选地，步骤S6中“我方预警机持续探测敌方空中、海上目标及来袭导弹信息，融合生成战场态势信息”包括：

步骤S61,预警机探测敌方空海目标；

步骤S611,设定一个空的用于存储战场上敌方空中和海上目标、民用空中和海上目标等态势信息的数据结构obs['qb']，为列表内嵌字典结构：

[{key1:value1,key2:value2},{key1:value3,key2:value4}]

步骤S612,我方预警机持续探测敌方战斗机、轰炸机、干扰机等空中目标，即探测类型('LX'字段)为AIR,BOM,JAM的敌方目标，获取其平台ID、实时位置(pos:X,Y,Z)、航向(HX)、速度(SPEED)、所属军别(JB)、武器平台类型(LX)、武器平台型号(XH)、存活状态(WH)、毁伤状态(DA)，每个敌方目标生成一个字典，作为元素追加至战场态势数据结构obs['qb']；

obs['qb'].append(x_i)if(x_i['LX']＝＝"AIR"|x_i['LX']＝＝"BOM"|x_i['LX']＝＝"JAM")

其中，AIR类型表示战斗机，BOM表示轰炸机，JAM表示电子干扰机；

步骤S613,我方预警机持续探测敌方驱逐舰等海上目标，即探测类型('LX'字段)为SHIP的敌方目标，获取其平台ID、实时位置(pos:X,Y,Z)、航向(HX)、速度(SPEED)、所属军别(JB)、武器平台类型(LX)、武器平台型号(XH)、存活状态(WH)、毁伤状态(DA)，每个敌方目标生成一个字典，作为元素追加至战场态势数据结构obs['qb']；

obs['qb'].append(x_i)if(x_i['LX']＝＝"SHIP")

其中，SHIP类型表示驱逐舰；

步骤S614,我方预警机持续探测敌方未知空中目标,即探测类型('LX'字段)为UNKNOW_AIR的敌方目标，获取其平台ID、实时位置(pos:X,Y,Z)、航向(HX)、速度(SPEED)、所属军别(JB)、武器平台类型(LX)、武器平台型号(XH)、存活状态(WH)、毁伤状态(DA)，每个敌方目标生成一个字典，作为元素追加至战场态势数据结构obs['qb']；

obs['qb'].append(x_i)if(x_i['LX']＝＝"UNKNOW_AIR")

式中，UNKNOW_AIR表示未知空中目标；

步骤S615,我方预警机持续探测敌方未知海上目标,即探测类型('LX'字段)为UNKNOW_SHIP的敌方目标，获取其平台ID、实时位置(pos:X,Y,Z)、航向(HX)、速度(SPEED)、所属军别(JB)、武器平台类型(LX)、武器平台型号(XH)、存活状态(WH)、毁伤状态(DA)，每个敌方目标生成一个字典，作为元素追加至战场态势数据结构obs['qb']；

obs['qb'].append(x_i)if(x_i['LX']＝＝"UNKNOW_SHIP")

步骤S616,我方预警机持续探测并识别空中或海上民用目标，即探测类型('LX'字段)为CIVIL的敌方目标，获取其平台ID、实时位置(pos:X,Y,Z)、航向(HX)、速度(SPEED)、所属军别(JB)、武器平台类型(LX)、武器平台型号(XH)、存活状态(WH)、毁伤状态(DA)，每个敌方目标生成一个字典，作为元素追加至战场态势数据结构obs['qb']；

步骤S617,融合生成当前战场上敌方空中、海上作战单元，敌方未知空中、海上目标，以及民用飞机和船只态势信息的战场态势数据obs['qb']，结构为[{"ID":1122,"X":-131943.35938,"Y":83707.59375,"Z":154.34856,"JB":0,"HX":90.00397,"SP":296.2321,"LX":32,"XH":"SU-27-A2A","WH":1,"DA":0,"TMID":7778,"TM":672.6},{ID":1102,"X":-69320.04892,"Y":-63877.95306,"Z":7999.98926,"JB":3,"HX":114.9185,"SP":166.40455,"LX":19,"XH":"civil-aircraft","WH":1,"DA":0,"TMID":9842,"TM":672.6}，{…},…]；

步骤S62,我方预警机探测敌方来源导弹信息；

步骤S621,设定一个空的存储战场上敌方发射导弹信息的数据结构obs['rockets']，为列表内嵌字典数据结构：

[{key1:value1,key2:value2},{key1:value3,key2:value4}]；

步骤S622,预警机探测敌方来袭导弹信息，获取导弹ID、实时三维坐标(X,Y,Z)、俯仰角(FY)、横滚角(HG)、航向(HX)、来袭导弹所属军别(GJSX)、目标平台编号(N2)、是否存活(WH)等信息，每枚敌方来袭导弹生成一个字典，作为元素追加至战场态势数据结构obs['rockets']；

obs['rockets'].append(x_i)if(x_i['LX']＝＝"ROCKET")

步骤S623,生成当前Step战场上所有敌方来袭导弹信息的战场态势数据obs['rockets'],结构为[{"ID":307,"X":6794.3693,"Y":-4084.9532,"Z":7127.2579,"FY":-1.3079,"HG":-0.0975,"HX":-62.924,"GJSX":1,"N2":1549,"WH":1,"TM":672.6},{…},…]；

步骤S63，预警机融合探测并识别到的敌方战斗机，轰炸机，干扰机，驱逐舰，探测到的未知空中和海上目标态势信息obs['qb']，及来袭导弹信息obs['rockets']，生成综合战场态势信息，分发至所有我方作战单元；

步骤S7，我方预警机全程主动规避敌方来袭导弹威胁；

步骤S71，获取所有敌方来袭导弹ID、实时坐标(X,Y,Z)、航向(HX)、等信息，生成obs['rockets']列表嵌套字典结构；

步骤S72，过滤obs['rockets']字典，获取导弹打击目标为我方预警机ID的所有导弹信息，生成missle_list列表

missle_list.append(rocket_unitif(rocket_unit['N2']＝＝awacs_unit['ID'],rocket_unit∈obs['rockets']))

步骤S73，判断missle_list列表是否为空，如果不为空，说明当前有导弹打击我方预警机，转步骤S74；否则，说明无来袭导弹打击我方预警机，转步骤S8；

步骤S74，遍历敌方来袭导弹列表missle_list；

步骤S741，计算当前来袭导弹与我方预警机的距离distance_missle_to_awacs，并将距离distance_missle_to_awacs追加至导弹与预警机距离列表missile_distance_list中；

步骤S742，判断我方预警机是否已经机动规避过当前ID的导弹，如果已规避过，说明当前导弹为旧导弹，转步骤S75；否则，说明当前导弹为新导弹，转步骤S743；

步骤743，设置规避向量属性escape_vector[(AWACS_ID,missle['ID'])]值为嵌套列表[distance_missle_to_awacs,missle['HX'],False]，其中，AWACS_ID表示我方预警机ID，missle['ID']表示当前导弹ID，distance_missle_to_awacs表示当前导弹与我方预警机的距离，missle['HX']表示当前导弹航向，False表示暂未规避过当前导弹；

步骤S75，从missile_distance_list中获取距离我方预警机最近的导弹ID的索引index,missle_list[index]对应距离我方预警机最近的导弹；

步骤S76，从missle_list中获取距我方预警机最近的导弹实时坐标(X,Y,Z)，航向(HX)信息,实时更新最近导弹距我方预警机的距离min_distance；

步骤S77,判断步骤S76中得到的min_distance是否小于或等于设定的预警机机动规避导弹距离MANEUVER_DIS,如果是，则转步骤S78执行机动规避敌方来袭导弹威胁任务；否则，转步骤S8；

步骤S78，当前导弹是否为新导弹，如果为新导弹，转步骤S781，否则，转步骤S79；

步骤S781，判断我方预警机Y坐标是否大于来袭导弹Y坐标，如果是，则预警机处于导弹上方，转步骤S7811；否则，转步骤S782；

步骤S7811，我方预警机机动规避导弹航向顺时针转MANEUVER_angle,即航向加

MANEUVER_angle度计算航线巡逻参数；

步骤S7812，记录本次我方预警机规避机动偏航角顺时针机动；

步骤S782，我方预警机处于敌方来袭导弹之下时机动规避；

步骤S7821，我方预警机机动规避导弹航向逆时针转MANEUVER_angle,即航向减MANEUVER_angle度计算航线巡逻参数；

步骤S7822，记录本次我方预警机规避机动偏航角逆时针机动；

步骤S79，判断因预警机机动规避航向变化后，敌方来袭导弹航向变化值是否大于设定的临界值MANEUVER_VAR,若是，转到步骤S791；否则，转步骤S792；

步骤S791,如果敌方来袭导弹航向变化值大于设定的临界值MANEUVER_VAR；

步骤S7911，判断预警机最近一次规避导弹时的偏航角增加还是减小，即判断预警机最近一次采取顺时针或逆时针偏航规避当前导弹；

步骤S79111，如果预警机上一次顺时针偏航规避导弹(即导弹航向增加MANEUVER_angle度),预警机本次采取逆时针偏航规避当前导弹(即导弹航向减MANEUVER_angle度)；

步骤S79112，如果预警机上一次逆时针偏航规避导弹(即导弹航向减小MANEUVER_angle度),预警机本次采取逆时针偏航规避当前导弹(即导弹航向减MANEUVER_angle度)；

步骤S792,敌方导弹航向变化值小于设定的临界值MANEUVER_VAR时预警机处理逻辑,如果敌方来袭导弹航向变化值大于设定的临界值MANEUVER_VAR,预警机沿原航向继续机动；

步骤S8，我方预警机全程主动规避敌方空中、海上作战单元威胁；

优选地，步骤S8中“我方预警机全程主动规避敌方空中、海上作战单元威胁”包括：

步骤S81,初始化预警机规避向量escape_array为numpy中的空二维数组array([0,0])；

步骤S82，判断是否有敌方空中战斗机威胁到预警机；

步骤S821,遍历战场态势信息中的所有敌方空中战斗机obs['qb']中类型为AIR的敌方作战单元；

步骤S8211,获取敌方空中战斗机实时二维位置信息enemy_air_pos，计算当前循环中敌方空中战斗机与我方预警机的距离dis_enemy_air_to_my_awacs,若dis_enemy_air_to_my_awcs小于等于设定的敌方战斗机对我方预警机威胁距离DANGER_DISK_FROM_AIR,则转步骤S8212；否则，转步骤S821；

步骤S8212,更新预警机逃避向escape_array：

escape_array+numpy.array(my_awacw_pos)-numpy.array(enemy_air_pos)

步骤S822，如果obs['qb']中类型为AIR的敌方战斗机遍历完成，则转步骤S83；否则，则转步骤S821；

步骤S83，判断是否有敌方空中电子干扰机(干扰机下隐藏有敌方战斗机)威胁到预警机；

步骤S831,遍历战场态势信息中的所有敌方空中电子干扰机obs['qb']中类型为JAM的敌方作战单元；

步骤S8311,获取敌方空中电子干扰机实时二维位置信息，计算当前循环中敌方空中电子干扰机与我方预警机的距离dis_enemy_jam_to_my_awacs,若dis_enemy_jam_to_my_awcs小于等于设定的敌方电子干扰机对我方预警机威胁距离DANGER_DISK_FROM_JAM则转步骤S8322；否则，转步骤S832；

步骤S8312,更新预警机逃避向量escape_array：

escape_array+numpy.array(my_awacw_pos)-numpy.array(enemy_jam_pos)；

步骤S832，如果obs['qb']中类型为JAM的敌方战斗机遍历完成，则转步骤S84；否则，则转步骤S831；

步骤S84，判断是否有敌方海上作战力量威胁到预警机；

步骤S841,遍历战场态势敌方信息obs['qb']中类型为SHIP的敌方海上作战单元；

步骤S8411,获取敌方海上作战单元实时二维位置信息enemy_ship_pos，计算当前循环中敌方海上作战单元与我方预警机的距离dis_enemy_ship_to_my_awacs,若dis_enemy_ship_to_my_awac小于等于设定的敌方海上作战单元对我方预警机威胁距离DANGER_DISK_FROM_SHIP,则转步骤S8412；否则，转步骤S841；

步骤S8412,更新预警机逃避向量escape_array：

escape_array+numpy.array(my_awacs_pos)-numpy.array(enemy_ship_pos)

步骤S842，如果obs['qb']中类型为SHIP的敌方海上作战单元遍历完成，则转步骤S85；否则，则转步骤S841；

步骤S85，设计预警机规避点规避敌方空中、海上作战单元威胁；

步骤S851，判断预警机规避向量escape_array的长度escape_array_length是否大于1，若大于1，转步骤S852；否则，转步骤S6；

步骤S852,

第1个规避点二维坐标计算:

escape_target_point1＝numpy.array(my_awacs_pos)

+ESCAPE_DIS_1

/escape_array_length×escape_array

第2个规避点二维坐标计算:

escape_target_point2＝numpy.array(my_awacs_pos)

+ESCAPE_DIS_2

/escape_array_length×escape_array

如果面临敌方1个空中或海上作战单元威胁时，此时两个规避点处于敌方作战单元与我方预警机连线的反向延长线上，如果面临敌方多个空中或海上作战单元威胁时，此时多个敌方作战单元生成的规避向量之和，保证预警机同时规避敌方多个作战单元威胁；

步骤S853，生成预警机规避敌方空中、海上威胁所执行航线巡逻的规避点参数,其中AWACS_PARTOL_HEIGHT为设定的预警机飞行高度；

步骤S854，我方预警机执行指令规避敌方空中、海上作战单元：

make_awcs_linepatrol(awacs_unit['ID'],speed,escape_lineparams)

其中awacs_unit['ID']为己方预警机ID,speed为预警机飞行速度，escape_lineparams为步骤S853生成的预警机巡逻规避点参数；

步骤S9，预警探测任务结束，我方预警机返航至我方机场；

为测试本发明的实际效果，在典型海空联合作战仿真推演环境中，设定有限战场区域为600Km×600Km,仿真推演时间为3小时，我方1架预警机，飞行速度为900Km/h，由我方2艘护卫舰、3部地导营提供5个可供预警机可依托的安全区域。敌方作战武器平台由战斗机、干扰机、驱逐舰和地导营构成，其中驱逐舰固定2艘，地导营1部，干扰机1架，剩余全为战斗机。按敌方作战武器平台数量按10、20、30、40、50共5组配置，每个配置进行仿真推演100次。

在此条件下得出我方预警机在100次仿真推演中的平均生存概率如图11所示，可以看到，在敌方作战武器平台数目在30以上时，预警机“自生存”率达90％以上，在敌方作战武器平台数量到50时，预警机“自生存”率仍达85％以上。而采用推演仿真系统默认的自带少量战斗机为预警机护航模式，在敌方作战平台数量大于20时，预警机生存概率下降幅度增大，当敌方作战平台数量为50时，预警机生存概率仅为60％左右，可以看出采用少量战斗机护航预警机效果有限，还会分散执行其他空中作战任务的战斗机力量。可以看出，本发明提出的不依托空中战斗机护航前提下，预警机主动规避敌方威胁的战术行为模拟方法在小规模战役级海空作战仿真推演中基本可以保证在完成预警探测任务的同时保证自身较高的存活率。

100次仿真推演中，我方预警机与初始探测目标区域距离大约为240Km，预警进行探测路径规划时，在全场仿真时间内(3小时)行进的总长度如图12所示，可以看出，无战斗机护航的预警机在敌方目标数量在10个左右时，预警机行进距离基本与初始设定的预警机初始位置与目标区域距离基本相等。在敌方作战武器平台数目达30以上时，预警机总行进距离处于急速上升状态，但最高达到372Km，与初始设定的预警机与探测目标区域相比多走132Km左右。而采取少量战斗机护航的预警机，因为未主动规避敌方威胁，在敌方武器平台数量增大时，生存概率下降，故探测巡逻的路径呈下降趋势。可以看出，无护航主动规避威胁的预警机巡逻路径更长，生存时间更长，获取战场态势也更多。

100次仿真推演中，我方预警机与初始探测目标区域距离大约为240Km，预警进行探测路径规划时，在全场仿真时间内(3小时)判断预警机成功到达设定的目标探测区域的概率如图13所示。可以看出，无护航和少量战斗机护航的预警机在敌方目标数量在20个以内时，预警机成功到达设定目标探测区域的概率都维持在90％以上，但当敌方目标数量增加时，无护航主动规避的预警机成功抵达目标区域的概率要大于少量战斗机护航的预警机；当敌方目标增加时，无护航主动规避预警机到达目标区域概率的下降速度也要明显慢于少量战斗机护航的预警机。

为了实现无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法，本发明还提供一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟系统，如图14所示，包括：

探测模块，用于基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；

路径计算模块，用于基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算所述预警机当前航行路径；

其中，所述探测任务包括巡逻时长和巡逻区域；所述威胁目标包括：空中、海上和地面威胁目标；所述预警机探测巡逻路径规划算法以规避威胁目标为约束以巡逻路径最短为目标确定预警机当前航行路径。

上述模块实现功能的设计就是为了实现无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法，具体实施过程如前所述，这里不再累述。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟方法，其特征在于，包括：

基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；

基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算所述预警机当前航行路径；

其中，所述探测任务包括巡逻时长和巡逻区域；所述威胁目标包括：空中、海上和地面威胁目标；所述预警机探测巡逻路径规划算法以规避威胁目标为约束以巡逻路径最短为目标确定预警机当前航行路径。

2.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，包括：

基于预警机的侦查范围寻找威胁目标并获取威胁目标信息；

基于所述威胁目标信息融合生成态势信息，并计算所述威胁目标打击范围。

3.如权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，所述威胁目标信息包括：威胁目标的类型、数量、位置、航向、速度、所属军别、武器平台型号、存活状态和受损百分比。

4.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述预警机探测巡逻路径规划算法，包括：

基于探测任务的目标初始区域确定所述预警机的巡逻目标点；

以当前位置为起点，以巡逻目标点为终点，确定所述预警机的参照航行路径；

以航行路径距离最短为目标，以航行路径避开威胁目标的打击范围为约束，确定预警机当前目标点；

基于所述预警机的当前位置和当前目标点规划航行路径。

5.如权利要求4所述的模拟方法，其特征在于，所述以路径距离最短为目标，以所述航行路径避开威胁目标的打击范围为约束，确定预警机当前航行路径，包括：

当所述预警机的参照航行路径处于所有威胁目标打击范围之外时，预警机当前目标点为所述预警机的巡逻目标点，参照航行路径为预警机当前航行路径；

当所述预警机的参照航行路径处于1个威胁目标的威胁范围之内时，根据威胁目标的类型并基于最短路径计算使预警机远离所述威胁范围的目标点，所述目标点为所述威胁范围的当前目标点，以预警机当前位置为起点当前目标点为终点，确定所述预警机的航行路径；

当所述预警机的参照航行路径处于至少2个威胁目标的威胁范围之内时，对于每个威胁目标，根据威胁目标的类型并基于最短路径计算使预警机远离所述威胁范围的目标点；基于所有的目标点，利用增强行为树的冲突消解节点确定所述威胁范围的当前目标点，以预警机当前位置为起点当前目标点为终点，确定所述预警机的航行路径。

6.如权利要求3或5所述的模拟方法，其特征在于，所述威胁目标类型包括但不限于：空中战斗机、空中电子干扰机编队、水面驱逐舰、地面防空作战平台。

7.如权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，当威胁目标为空中战斗机或空中电子干扰机编队时，所述威胁范围的目标点的计算式如下：

P_next,x＝x_air,x

r_{air,威胁范围}＝r_{air,攻击范围}+(x_air,SPEED-v_awacs)×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示路径规划下一点横、纵坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，x_air,x表示威胁目标的横坐标，r_{air,威胁范围}表示威胁目标对于预警机的威胁区域半径，r_{air,攻击范围}表示威胁目标的攻击范围半径，x_air,SPEED表示威胁目标机动速度，v_awacs表示预警机的机动速度，t_escape表示预警机规避威胁目标所需的时间。

8.如权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，当威胁目标为水面驱逐舰时，所述威胁范围的目标点的计算式如下：

P_next,x＝x_ship,x

r_{ship,威胁范围}＝r_{ship,攻击范围}+x_ship,SPEED×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示预警机路径规划的下一个目标点横、纵坐标，x_ship,x表示威胁目标的横坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，r_{ship,威胁范围}表示威胁目标对于预警机的威胁区域半径，r_{ship,攻击范围}表示威胁目标的攻击范围半径，x_ship,SPEED表示威胁目标的速度，t_escape表示预警机规避威胁目标所需的时间。

9.如权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，当威胁目标为地面防空作战平台时，所述威胁范围的目标点的计算式如下：

P_next,x＝x_ground,x

r_{ground,威胁范围}＝r_{ground,攻击范围}+x_ground,SPEED×t_escape

式中，P_next,x，P_next,y分别表示预警机路径规划的下一个目标点横、纵坐标，x_ground,x表示威胁目标的横坐标，P_start，x表示预警机探测巡逻路径规划开始位置的横坐标，r_{ground,威胁范围}表示威胁目标对于预警机的威胁区域半径，r_{ground,攻击范围}表示威胁目标的攻击范围半径，x_ground,SPEED表示威胁目标的速度，t_escape表示预警机规避威胁目标所需的时间。

10.如权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述基于所有的目标点，利用增强行为树确定所述威胁范围的当前目标点，包括：

在基础行为树上构建冲突消解节点；

基于预警机当前位置和每个目标点分别生成威胁方向向量，并作为所述冲突消解节点的下级节点；

基于构建了冲突消解节点的增强行为树，对所有目标点的威胁方向向量进行合成，并寻找最近的安全区域，使合成的向量落入所述安全区域内所确定的目标点。

11.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述巡逻区域包括安全区域和威胁目标区域。

12.如权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，所述确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围之前，还包括：

通过向选定预警机下达指令，打开所述预警机雷达；

基于执行的探测任务设定所述预警机的探测模式、探测时长；

其中，所述探测模式包括：对空探测模式、对海探测模式、海空交替探测模式。

13.一种无护航编队情况下预警机战术行为模拟系统，其特征在于，包括：

探测模块，用于基于执行的预警探测任务确定预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围；

路径计算模块，用于基于所述探测任务、所述预警机所面临的威胁目标和各威胁目标的打击范围，利用预警机探测巡逻路径规划算法计算所述预警机当前航行路径；

其中，所述探测任务包括巡逻时长和巡逻区域；所述威胁目标包括：空中、海上和地面威胁目标；所述预警机探测巡逻路径规划算法以规避威胁目标为约束以巡逻路径最短为目标确定预警机当前航行路径。

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