兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 240928-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0928
张传昊, 李豪杰*(), 李长生, 张凌云, 乔诗翔, 于航
收稿日期:
2024-10-05
上线日期:
2025-08-28
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Chuanhao, LI Haojie*(), LI Changsheng, ZHANG Lingyun, QIAO Shixiang, YU Hang
Received:
2024-10-05
Online:
2025-08-28
摘要:
针对巡飞弹集群智能决策与同步打击的需求,为实现理论算法在弹药弱硬件平台中的应用,提高集群弹药协同作战的智能化水平,提出适用于可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的威胁评估数学模型与分配方法。基于层次分析法、熵值法与逼近理想解的排序方法,通过基数排序、等效替代等方法建立基于FPGA的威胁评估模型。基于分布式的通信结构与数据多跳传输策略,提出多节点低时延自适应延时起爆方法。基于软件平台与硬件平台的数值对比仿真,验证了FPGA实现威胁评估的快速性与准确性,每次求解仅需要50μs;通过全流程仿真,验证了多节点任务分配、节点安全与收发状态转换以及自适应延时起爆的可行性。最终进行了多节点协同决策动态试验,验证四节点协同决策的可行性与结果的准确性;通过静态全流程试验验证了节点同步起爆的精确性,采集到四节点起爆信号输出总时延不超过200μs。
中图分类号:
张传昊, 李豪杰, 李长生, 张凌云, 乔诗翔, 于航. 基于可编程门阵列的集群弹药协同决策与同步起爆方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(8): 240928-.
ZHANG Chuanhao, LI Haojie, LI Changsheng, ZHANG Lingyun, QIAO Shixiang, YU Hang. Collaborative Decision-making and Synchronized Detonation Method for Swarm Munitions Based on FPGA[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(8): 240928-.
目标 | 类型 | 搜索 | 机动 | 打击 | 距离 |
---|---|---|---|---|---|
防空导弹车 | 8 | 6 | 6 | 2 | 4 |
火箭炮 | 9 | 5 | 5 | 8 | 4 |
单兵 | 3 | 3 | 3 | 3 | 5 |
坦克 | 6 | 5 | 6 | 7 | 4 |
步战车 | 5 | 4 | 7 | 6 | 7 |
表1 各目标对应各属性的威胁度值
Table 1 Threat values corresponding to each attribute for each objective
目标 | 类型 | 搜索 | 机动 | 打击 | 距离 |
---|---|---|---|---|---|
防空导弹车 | 8 | 6 | 6 | 2 | 4 |
火箭炮 | 9 | 5 | 5 | 8 | 4 |
单兵 | 3 | 3 | 3 | 3 | 5 |
坦克 | 6 | 5 | 6 | 7 | 4 |
步战车 | 5 | 4 | 7 | 6 | 7 |
仿真情况 | 相对重要程度 | 威胁度矩阵 | 权重值 | 威胁度值 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
软件平台仿真 | 硬件平台仿真 | 软件平台仿真 | 硬件平台仿真 | ||||
1 | 8,6,5,7,6 | 8,6,6,2,6;9,5,5,8,6;3,3,3,3,3;6,5,6,7,4;5,4,7,6,7 | 0.23,0.14,0.14,0.30,0.17 | 478,438,436,500,449 | 0.40,0.86,0.12,0.66,0.59 | 79,252,5,200,171 | |
2 | 8,6,5,7,6 | 9,7,6,8,6;8,5,5,2,6;3,3,3,6,5;6,5,6,2,4;5,4,7,2,7 | 0.21,0.14,0.12,0.38,0.11 | 465,435,424,558,419 | 0.95,0.24,0.54,0.19,0.18 | 255,45,117,24,16 | |
3 | 6,4,5,6,7 | 8,6,6,2,6;9,5,5,8,6;3,3,3,3,3;6,5,6,7,4;5,4,7,6,7 | 0.22,0.12,0.15,0.30,0.20 | 468,426,441,498,465 | 0.40,0.85,0.12,0.65,0.62 | 77,251,5,200,177 | |
4 | 6,4,5,6,7 | 9,7,6,8,6;8,5,5,2,6;3,3,3,6,5;6,5,6,2,4;5,4,7,2,7 | 0.19,0.12,0.14,0.38,0.15 | 455,423,429,556,435 | 0.94,0.24,0.55,0.18,0.20 | 254,44,128,19,23 |
表2 更改不同的输入参数仿真结果对比
Table 2 Comparison of simulation results with different input parameter changes
仿真情况 | 相对重要程度 | 威胁度矩阵 | 权重值 | 威胁度值 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
软件平台仿真 | 硬件平台仿真 | 软件平台仿真 | 硬件平台仿真 | ||||
1 | 8,6,5,7,6 | 8,6,6,2,6;9,5,5,8,6;3,3,3,3,3;6,5,6,7,4;5,4,7,6,7 | 0.23,0.14,0.14,0.30,0.17 | 478,438,436,500,449 | 0.40,0.86,0.12,0.66,0.59 | 79,252,5,200,171 | |
2 | 8,6,5,7,6 | 9,7,6,8,6;8,5,5,2,6;3,3,3,6,5;6,5,6,2,4;5,4,7,2,7 | 0.21,0.14,0.12,0.38,0.11 | 465,435,424,558,419 | 0.95,0.24,0.54,0.19,0.18 | 255,45,117,24,16 | |
3 | 6,4,5,6,7 | 8,6,6,2,6;9,5,5,8,6;3,3,3,3,3;6,5,6,7,4;5,4,7,6,7 | 0.22,0.12,0.15,0.30,0.20 | 468,426,441,498,465 | 0.40,0.85,0.12,0.65,0.62 | 77,251,5,200,177 | |
4 | 6,4,5,6,7 | 9,7,6,8,6;8,5,5,2,6;3,3,3,6,5;6,5,6,2,4;5,4,7,2,7 | 0.19,0.12,0.14,0.38,0.15 | 455,423,429,556,435 | 0.94,0.24,0.55,0.18,0.20 | 254,44,128,19,23 |
[1] |
|
[2] |
赵新路, 熊西军, 张涛, 等. 基于IAM的巡飞弹群分布式协同侦察方法研究[J]. 战术导弹技术, 2022(3):47-53,97.
|
|
|
[3] |
曹立飞. 巡飞弹协同攻击决策算法及作战仿真研究[D]. 太原: 中北大学, 2021.
|
|
|
[4] |
张婷婷, 杨学军. 基于强化学习的城市场景下巡飞弹自主协同饱和攻击方法[J]. 指挥与控制学报, 2023, 9(4):457-468.
|
|
|
[5] |
徐艺博, 于清华, 王炎娟, 等. 基于多源信息融合的巡飞弹对地目标识别与毁伤评估[J]. 系统仿真学报, 2024, 36(2):511-521.
doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1130 |
|
|
[6] |
张传昊, 李豪杰, 宫雪峰, 等. 基于电子安全系统的巡飞弹引信多态安全逻辑控制方法设计及验证[J]. 兵工学报, 2023, 44(10):3079-3090.
doi: 10.12382/bgxb.2022.0522 |
|
|
[7] |
李少卿, 彭志凌, 赵河明, 等. 巡飞弹电子安全系统程序设计与仿真[J]. 兵器装备工程学报, 2022, 43(5):303-308.
|
|
|
[8] |
|
[9] |
宫雪峰, 李豪杰, 陈志鹏, 等. 基于能量域的引信环境识别[J]. 探测与控制学报, 2023, 45(1):11-16.
|
|
|
[10] |
吕斯宁, 肖川, 冯恒振, 等. 集群协同作战技术现状与战争应用综述[J/OL]. 探测与控制学报,1-16[2024-09-29].
|
|
|
[11] |
杨璐, 刘付显, 张涛, 等. 基于组合赋权TOPSIS法的舰艇编队空中目标威胁评估模型[J]. 电光与控制, 2019, 26(8):6-11.
|
|
|
[12] |
张堃, 周德云. 熵权与群组AHP相结合的TOPSIS法多目标威胁评估[J]. 系统仿真学报, 2008, 20(7):1661-1664.
|
|
|
[13] |
常天庆, 赵立阳, 郭理彬, 等. 坦克战场环境多目标威胁评估方法研究[J]. 兵器装备工程学报, 2019, 40(5):88-93.
|
|
|
[14] |
周瑞, 黄长强, 黄汉桥, 等. 多巡飞弹协同攻击目标优化分配研究[J]. 计算机仿真, 2017, 34(8):110-114,416.
|
|
|
[15] |
谭宇晓. 封控弹药组网引信传输技术研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2015.
|
|
|
[16] |
郭诚欣, 陈红, 孙辉, 等. 基于现代硬件的并行内存排序方法综述[J]. 计算机学报, 2017, 40(9):2070-2092.
|
|
|
[17] |
邓雪, 李家铭, 曾浩健, 等. 层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J]. 数学的实践与认识, 2012, 42(7):93-100.
|
|
|
[18] |
张传昊, 李豪杰, 于航, 等. 基于合同网的巡飞弹任务分配算法及模型[J]. 探测与控制学报, 2023, 45(1):84-90.
|
|
|
[19] |
唐强, 骆海涛, 郑小燕, 等. 基于无线传感器网络节点的高速无线组网传输方法[J]. 探测与控制学报, 2014, 36(2):69-73.
|
|
|
[20] |
李辉, 方丹, 高伟伟, 等. 巡飞弹蜂群关键技术与战术构想研究[J]. 战术导弹技术, 2020(4):58-63.
|
|
[1] | 娄文忠, 阚文星, 冯恒振, 范晨阳, 吕斯宁, 卢奕. 快速烤燃引信安全性分析与等效试验方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(6): 240463-. |
[2] | 张骢, 陆俊桦, 岳明凯. 成像引信仿生复合减振结构设计与仿真[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240021-. |
[3] | 阚文星, 冯恒振, 娄文忠, 田中旺, 范晨阳, 史永慧. 飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆性能仿真[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 10-19. |
[4] | 王卿硕, 郭磊, 高洪寅, 何源, 王传婷, 陈鹏翔, 何勇. 梯度弹体结构轴向振动仿真研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 191-199. |
[5] | 史博, 陈曦, 李鹏斐, 韩若愚, 秦泗超, 贺中正, 孙颢洋. 基于弹丸旋转规律的弹道终点辨识和引信全弹道安全控制方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 3105-3113. |
[6] | 原红伟, 李豪杰, 戴可人, 陈荷娟, 张合. 基于哈里斯鹰优化算法的引信装定系统参数优化方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2594-2606. |
[7] | 张安, 李长生, 张合, 马少杰, 杨本强. 仿竹型侵彻引信防护微结构缓冲吸能试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2260-2269. |
[8] | 李昊, 李豪杰, 原红伟, 岳中豪, 马海涛. 分布电容对引信共线装定系统信息传输特性的影响及其优化[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 319-327. |
[9] | 张传昊, 李豪杰, 宫雪峰, 陈志鹏, 于航. 基于电子安全系统的巡飞弹引信多态安全逻辑控制方法设计及验证[J]. 兵工学报, 2023, 44(10): 3079-3090. |
[10] | 张合, 于航, 戴可人, 刘鹏, 杨宇鑫, 马翔. 复杂广域战场下灵巧引信精准起爆控制问题[J]. 兵工学报, 2022, 43(10): 2527-2533. |
[11] | 李晓雄, 张淑宁, 赵惠昌, 陈思. 基于1DC-CGAN和小波能量特征的引信小样本地形目标识别[J]. 兵工学报, 2022, 43(10): 2545-2553. |
[12] | 马孟新, 李蓉, 牛兰杰. 侵彻引信加速度信号目标特征中干扰叠加程度的评价指标[J]. 兵工学报, 2022, 43(1): 20-28. |
[13] | 张锦明, 张合, 戴可人, 蔚达, 杨本强. 多孔弹性复合材料研制及其吸能缓冲特性[J]. 兵工学报, 2022, 43(1): 159-168. |
[14] | 李长生, 董文杰, 曹娟, 朱传俊, 张合. 引信非线性宇称时间对称无线装定系统信息双向传输方法[J]. 兵工学报, 2021, 42(12): 2565-2574. |
[15] | 吉童安, 娄文忠, 付胜华, 汪金奎, 刘伟桐. 燃料空气炸药二次起爆引信与爆轰云雾动态交会浓度检测方法[J]. 兵工学报, 2021, 42(11): 2327-2332. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||