兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240113-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0113
收稿日期:
2024-02-18
上线日期:
2025-02-28
通讯作者:
基金资助:
LI Yangjun, HUANG Qilong*(), YANG Li, CHEN Xu
Received:
2024-02-18
Online:
2025-02-28
摘要:
针对集群目标空间特性多元时变和传统数据驱动模型过分依赖经验样本等问题,提出一种针对集群目标的数据和知识双驱动作战意图识别方法。考虑集群目标空间形态等编队特点,构造基于目标编队外包络线和最小外接矩形的集群特征向量,增强敌情数据的特征表达效果;建立基于专家经验的知识模型和结合注意力机制的长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)网络模型,基于专家经验的知识模型根据约束规则生成意图预识别向量,LSTM模型预测输出意图概率分布的残差;利用一种可学习的残差估计器结构,自适应调整双模型的融合比率,并设计多目标损失函数控制双模型的影响权重,最终通过双模型的融合有效克服传统数据模型高精度和数据样本不足的矛盾。实验表明,提出方法的精度相比LSTM和Attention-LSTM分别提升约5.34%和4.98%,且对样本量的依赖性显著低于传统数据驱动方法。
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LI Yangjun, HUANG Qilong, YANG Li, CHEN Xu. Combat Intention Recognition of Air Cluster Targets Driven by Data and Knowledge[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240113-.
运动学特征 | 状态特征 | 电磁频谱特征[ |
---|---|---|
水平位置 | 方位角 | 脉冲宽度 |
速度 | 航向角 | 脉冲重复频率 |
加速度 | 高度 | 载波频率 |
表1 考虑的目标特征
Table 1 Target features considered in this paper
运动学特征 | 状态特征 | 电磁频谱特征[ |
---|---|---|
水平位置 | 方位角 | 脉冲宽度 |
速度 | 航向角 | 脉冲重复频率 |
加速度 | 高度 | 载波频率 |
参数 | 速度/(m·s-1) | 加速度/ (m·s-2) | 高度/m | 航向 变化率/(°) | 脉冲宽度/μs | 脉冲重复 频率/MHz | 载波频率/GHz | 意图 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
典型值 | 30~50 | 0.15~1.5 | 300~1600 | 0~15 | 4~8 | 5~9 | 1.5~4.5 | 突防 |
允许值 | 20~90 | 0~1.6 | 250~2000 | 0~50 | 0~12 | 0~11 | 0~7.5 |
表2 典型无人战斗机的突防意图模板
Table 2 Template for penetration intention of typical unmanned fighter
参数 | 速度/(m·s-1) | 加速度/ (m·s-2) | 高度/m | 航向 变化率/(°) | 脉冲宽度/μs | 脉冲重复 频率/MHz | 载波频率/GHz | 意图 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
典型值 | 30~50 | 0.15~1.5 | 300~1600 | 0~15 | 4~8 | 5~9 | 1.5~4.5 | 突防 |
允许值 | 20~90 | 0~1.6 | 250~2000 | 0~50 | 0~12 | 0~11 | 0~7.5 |
LSTM | 注意力 机制 | 集群 特征 | 残差估 计器 | 准确率/% | 标准差/% |
---|---|---|---|---|---|
P | 91.76 | 0.62 | |||
P | P | 92.12 | 0.47 | ||
P | P | 95.68 | 0.28 | ||
P | P | P | 96.32 | 0.25 | |
P | P | P | P | 97.10 | 0.19 |
表3 模型消融实验
Table 3 Model ablation experiment
LSTM | 注意力 机制 | 集群 特征 | 残差估 计器 | 准确率/% | 标准差/% |
---|---|---|---|---|---|
P | 91.76 | 0.62 | |||
P | P | 92.12 | 0.47 | ||
P | P | 95.68 | 0.28 | ||
P | P | P | 96.32 | 0.25 | |
P | P | P | P | 97.10 | 0.19 |
阶段 | 作战情形 | 实际意图 |
---|---|---|
(a)~(b) | 蓝方目标保持纵队并开始接近红方基地A。 | - |
(b)~(c) | 该目标在红方基地A的上空徘徊飞行并实施电子干扰,以配合蓝方的其余空中作战力量对基地A实施打击。 | 电子干扰 |
(c)~(d) | 红方基地A在(c)时刻被摧毁,红方开始在基地B上空部署一些空中防御兵力。该蓝方目标变换队形为菱形,欲缓缓下降高度并靠近红方基地B,发动佯攻战术以吸引红方的攻击火力。 | 佯攻 |
(d)之后 | 该目标在(d)时刻开始加速飞行,试图配合蓝方的其余空中作战力量共同对红方基地B实施打击,飞行一段时间后开启雷达追踪模式,转弯朝向红方空中兵力发起突袭进攻。 | 攻击 |
表4 作战想定描述
Table 4 Description of combat scenarios
阶段 | 作战情形 | 实际意图 |
---|---|---|
(a)~(b) | 蓝方目标保持纵队并开始接近红方基地A。 | - |
(b)~(c) | 该目标在红方基地A的上空徘徊飞行并实施电子干扰,以配合蓝方的其余空中作战力量对基地A实施打击。 | 电子干扰 |
(c)~(d) | 红方基地A在(c)时刻被摧毁,红方开始在基地B上空部署一些空中防御兵力。该蓝方目标变换队形为菱形,欲缓缓下降高度并靠近红方基地B,发动佯攻战术以吸引红方的攻击火力。 | 佯攻 |
(d)之后 | 该目标在(d)时刻开始加速飞行,试图配合蓝方的其余空中作战力量共同对红方基地B实施打击,飞行一段时间后开启雷达追踪模式,转弯朝向红方空中兵力发起突袭进攻。 | 攻击 |
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