有人、無人化系統(tǒng)發(fā)展2023

目錄

1.研究背景...........................................................................................

1.1.未來戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)..................................................................................1

1.2.發(fā)展分析........................................................................................1

2.發(fā)展趨勢(shì)...........................................................................................1

3.未來展望...........................................................................................2

1.研究背景

1.1.未來戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)

“空海/地一體戰(zhàn)”“全頻譜作戰(zhàn)”“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”“快速?zèng)Q定性作戰(zhàn)”“馬賽克戰(zhàn)爭(zhēng)

人_L智能技術(shù)

計(jì)算機(jī)算力的提升海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理智能算法工程化應(yīng)用

1.2.發(fā)展分析

根據(jù)美軍一項(xiàng)有人/無人協(xié)同試驗(yàn)分析，有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，可使任務(wù)成功率上提升

35%,作戰(zhàn)效率提升25%,生存力提升25%,作戰(zhàn)時(shí)間縮短50%。

1重視有人/無人協(xié)同的頂層規(guī)劃與體系建設(shè)

重視有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同體系設(shè)計(jì)工程化、規(guī)范化的設(shè)計(jì)方法；

重視協(xié)同體系框架的軟件開放化、接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化。

2提升控制層級(jí)和互操作性

從“機(jī)■站■鏈”封閉式系統(tǒng)到高等級(jí)互操作協(xié)同系統(tǒng)

以裝備能力提升為基礎(chǔ)，開展集成演示驗(yàn)證。

3推動(dòng)協(xié)同作戰(zhàn)走向?qū)嵱没?/p>

重點(diǎn)突破平臺(tái)、感知、鏈路通信、決策、火控協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)

開展面向任務(wù)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下協(xié)同試驗(yàn)，有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)具備實(shí)戰(zhàn)化能力。

2.發(fā)展趨勢(shì)

更高的自主能力、更強(qiáng)的平臺(tái)能力、更先進(jìn)的載荷能力

具備在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下實(shí)時(shí)感知與在線自主決策能力

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具備更高的隱身性、更長(zhǎng)的航時(shí)、更高的速度、更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性

具備看的更遠(yuǎn)、更清楚、打得更遠(yuǎn)、更精確。

更高效的人機(jī)智能融合、動(dòng)態(tài)資源管理、更低的人機(jī)比

具備“人-機(jī)”之間行為默契、信息融合，共同完成使命任務(wù)的能力；

具備異構(gòu)平臺(tái)/傳感器/武器的動(dòng)態(tài)資源高效管理能力，實(shí)現(xiàn)能力涌現(xiàn)；

更少的指揮人員，控制更多數(shù)量的無人平臺(tái)。

更強(qiáng)的群體智能、更魯棒的體系結(jié)構(gòu)、更高的效費(fèi)比

從單體智能實(shí)現(xiàn)群體智能的能力涌現(xiàn)：

由簡(jiǎn)單的“互聯(lián)■互通■互操作”升級(jí)為“互理解-互遵守■互信任”

低成本、高可靠、抗損毀、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力強(qiáng)。

聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)(JMPS)

MQ-1/9AllC130sE-3,E-8

A-10.F-16技術(shù)體系

AH-64C/D阿帕奇0H-58D奇奧瓦CH-47D支效

F/A-18F-14AH-1R0-4AB-lB-52

3.未來展望

深入研究人機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)概念、作戰(zhàn)樣式、戰(zhàn)斗力規(guī)律及制勝機(jī)理協(xié)同作戰(zhàn)理論；

(2)梳理人機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)條件下的無人系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求目錄，系統(tǒng)地加速提升智能協(xié)同作戰(zhàn)

技術(shù)水平；

⑶重視現(xiàn)有裝備的智能化改造，構(gòu)建“有人/無人”協(xié)同作戰(zhàn)裝備體系，節(jié)省時(shí)間和經(jīng)費(fèi)成本;

(4)發(fā)展有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵支撐技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)面向任務(wù)具備實(shí)戰(zhàn)能力有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)

系統(tǒng)綜合集成。

(5)整體布局和創(chuàng)新謀劃，有人/無人機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)是智能化程度很高的高層級(jí)聯(lián)合作戰(zhàn)，很

大程度異于傳統(tǒng)作戰(zhàn)，需學(xué)科與專業(yè)建設(shè)、人員培養(yǎng)與訓(xùn)練機(jī)制等方面改革

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有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)所需的關(guān)鍵技術(shù)

政方無謙?期余統(tǒng)對(duì)我方機(jī)箕射*信號(hào)構(gòu)成了產(chǎn)支?

(I)具備全方位、0.3?18GHz的探力

力(A、/ALR?94);

(2)具備被動(dòng)探測(cè)460公里、被動(dòng)定但

217公里機(jī)栽雷達(dá)信號(hào)的能力；

(3)具備多機(jī)協(xié)同繇默制導(dǎo)打擊的能;

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工作波段

序號(hào)型號(hào)名稱作用距1

/GHz

1F?22機(jī)就無源態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)A、/ALR?9J2Tx46(1

美國(guó)機(jī)栽信號(hào)情報(bào)系統(tǒng)（SIGI、T）35(1

20.02-18

ES5（H>0(lOknir

捷克Borap（伯拉普）電子情報(bào)偵察/電子

30.1-19''?45(1

支援系統(tǒng)（ELINT/ESM）

4烏克蘭“鎧甲?雷達(dá)系統(tǒng)OJ-18>?0

5機(jī)戰(zhàn)有源相控陣火控雷達(dá)的無源探測(cè)模式>30

6空空導(dǎo)彈引導(dǎo)頭0.4-1?

面對(duì)現(xiàn)代化的空天地海一體化偵察探測(cè)手段，飛行器面臨的無源威脅也越來越嚴(yán)峻。不僅飛行

器的主動(dòng)雷達(dá)信號(hào)容易暴露飛行器的狀態(tài)，飛行器上的高度表衛(wèi)通、遠(yuǎn)程通信、飛行器間數(shù)據(jù)鏈和

電子對(duì)抗也都可能成為敵方無源探測(cè)系統(tǒng)捕捉的目標(biāo)。

因此，針對(duì)國(guó)外軍事力量對(duì)我國(guó)構(gòu)成的嚴(yán)峻威脅迫切需要發(fā)展有人機(jī)/無人機(jī)混合集群的全域

隱身能力其中射頻隱身技術(shù)是對(duì)抗敵方無源探測(cè)系統(tǒng)威脅的主要手段。

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無源探測(cè)系統(tǒng)已形成

［機(jī)載電子設(shè)番］

天、地）海的體系配

田國(guó)H-

地面無源探測(cè)系統(tǒng)

飛機(jī)對(duì)氣修身技術(shù)是指機(jī)我射總輻射付號(hào)的Q標(biāo)對(duì)

求縮技制技術(shù)，口的是增加敵方豺步無深探測(cè)東線付

謝.分也例別和文伉的難度，實(shí)現(xiàn)機(jī)式電子衩鈉就

方豺身無源探瀏東統(tǒng)的“臉身”o

典型戰(zhàn)機(jī)隱身前后被探測(cè)距離

隱、身種類隱身前隱身后

雷達(dá)隱身300km100km左右

紅外隱身200km100總左右

射頻隱身400km短板

我國(guó)射頻隱身技術(shù)研究晚于國(guó)外軍事強(qiáng)國(guó)，需，

理上加強(qiáng)研究.開展射頻隱身技術(shù)研究具有基礎(chǔ)性

新性和緊迫性.

―在當(dāng)今世界軍事強(qiáng)國(guó)中，莢國(guó)在射頻隱身技術(shù)和隱身匕行器研究上處:主導(dǎo)地位“已公開資料

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顯示，自20世紀(jì)70年代開展“HaveBlue”項(xiàng)目以來，美軍已經(jīng)成功研制了F-117、B2、F22、

F-35等多種型號(hào)的隱身飛行器。

射頻隱身技術(shù)實(shí)驗(yàn)最早出現(xiàn)在美軍F-117轟炸機(jī)上。

1973年美軍開啟了“HaveBlue”研究計(jì)劃，開始了低截獲概率雷達(dá)系統(tǒng)的試飛試驗(yàn)，其中部

分研究?jī)?nèi)容是將不同型號(hào)雷達(dá)進(jìn)行評(píng)估對(duì)比。最后，試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用射頻隱身技術(shù)的雷達(dá)被截

獲概率顯著降低。

到了20世紀(jì)80年代，射頻隱身技術(shù)得到了大力發(fā)展。在美軍秘密研制的B-2隱身轟炸機(jī)上進(jìn)

行了大量的射頻隱身實(shí)驗(yàn)，B-2上裝備有APO-18機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)，該雷達(dá)具有五級(jí)功率控制和發(fā)

射波形選擇功能，相比傳統(tǒng)機(jī)載雷達(dá)其射頻隱身性能有較大改善

第二階段，美軍己經(jīng)部分掌握了射頻隱身技術(shù)

從上世紀(jì)90年代開始，美軍以F-22戰(zhàn)斗機(jī)為平臺(tái)，開展了機(jī)載AN/APG-77雷達(dá)和IFDL（機(jī)

載數(shù)據(jù)鏈）技術(shù)裝備的研制

綜合一體化隱身理論在F-35戰(zhàn)斗機(jī)上得到了重視。F-35戰(zhàn)斗機(jī)裝備的AN/APG-81機(jī)載雷達(dá)

將有源相控陣?yán)走_(dá)和電子對(duì)抗進(jìn)行了高度融合。

第三階段，美軍的射頻隱身技術(shù)已經(jīng)具備作戰(zhàn)能力，己熟練掌握射頻隱身技術(shù)

射頻隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑

1、低副瓣天線：一般情況下，主瓣照射截獲接收機(jī)平臺(tái)的概率很低，即使截獲接收再采用寬

口徑、寬頻段的工作方式，也基本上依靠天線副瓣對(duì)目標(biāo)進(jìn)行截獲。

2、低輻射能量：降低輻射功率，可以降低無源探測(cè)系統(tǒng)的截獲距離;減少輻射時(shí)間（采樣間隔、

駐留時(shí)間），可以降低無源探測(cè)系統(tǒng)的積累截獲概率。

3、射頻隱身信號(hào)：采用大時(shí)間帶寬積的發(fā)射信號(hào)，通過頻率跳變、多相編碼等功能實(shí)現(xiàn)機(jī)載

雷達(dá)發(fā)射波形的多樣性并盡可能采用寬帶調(diào)制技術(shù)去減少單位帶寬內(nèi)的頻譜密度以降低被分選識(shí)別

的概率，進(jìn)一步提高平臺(tái)傳感器的射頻隱身性能。

多平臺(tái)協(xié)同是戰(zhàn)術(shù)體系對(duì)抗發(fā)展的必然趨勢(shì)

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⑴增強(qiáng)的探測(cè)/定位/跟蹤/制導(dǎo)能力;

(2)增強(qiáng)的復(fù)雜電磁環(huán)境中態(tài)勢(shì)感知、抗干擾能力;

(3)保持火力打擊能力，提高作戰(zhàn)效果。

多平臺(tái)協(xié)同射頻隱身可有效對(duì)抗敵方無源探測(cè)系統(tǒng)

敵

方

無源探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)1

濾除友方信號(hào)、探測(cè);

我方射頻信號(hào)

(1)保持“低信號(hào)或無信號(hào)特征”的空中突防；

(2)對(duì)抗敵方“低-零功率”的電磁頻譜戰(zhàn)；

(3)針對(duì)敵方無源探測(cè)系統(tǒng)提高我方飛行器的戰(zhàn)斗生存能力。

協(xié)同探測(cè)/跟蹤國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

⑴態(tài)勢(shì)感知時(shí)間縮短10倍以上;探測(cè)區(qū)域擴(kuò)大10倍以上

探測(cè)距離提高55%以上;定位精度提高10倍以上(3對(duì)1);1007

(2)美國(guó)約翰?霍普金斯大學(xué)已于2002年開發(fā)了分布式武器協(xié)同交戰(zhàn)決策仿真系統(tǒng)；

(3)美國(guó)已經(jīng)主導(dǎo)了F-22、F-35EA-18G、F-16、臺(tái)風(fēng)、陣風(fēng)等戰(zhàn)機(jī)之間的各種射頻隱身的協(xié)同

訓(xùn)練與軍演。

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國(guó)內(nèi)尚未形成復(fù)雜環(huán)境中多平臺(tái)協(xié)同的射頻輻射特征控制方法。

二、射頻隱身指標(biāo)體系擬定

射頻多域隱身指標(biāo)體系的構(gòu)建原則一

可測(cè)性、可分性。

可測(cè)性是指評(píng)估指標(biāo)的合理性能夠通過仿真與物理試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試;可分性是指評(píng)估指標(biāo)中的

關(guān)鍵參數(shù)能夠用仿真與物理試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試。

射頻多域隱身指標(biāo)體系的構(gòu)建原則二：

評(píng)估軍事斗爭(zhēng)效果的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系和指導(dǎo)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的技術(shù)指標(biāo)體系

戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系是基于確定場(chǎng)景和設(shè)備參數(shù)，多方面評(píng)估戰(zhàn)術(shù)效果的一組指標(biāo)，可用于分析裝備

應(yīng)用策略的射頻隱身性能。技術(shù)指標(biāo)體系是根據(jù)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系，分解出適應(yīng)于戰(zhàn)術(shù)發(fā)展需求的技術(shù)

指標(biāo)，指導(dǎo)裝備的工業(yè)技術(shù)發(fā)展方向。

射頻目標(biāo)表征與射疑隱身性能表征

t.

射頻目標(biāo)特征參量只與己射頻隱身性能表征

方傳，

及奇美

射

?

輻

射

強(qiáng)

度

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射頻多域特征表征只與己方傳富至有關(guān)

。射*M射會(huì)衣

RFI=^IL

47r

射頻輻射強(qiáng)度是輻射源在確定方向確定時(shí)間確;

率上的功率孔徑積。

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射頻多域特征表征I只與己方傳*K才關(guān)

。信號(hào)肱內(nèi)不?文姓

0

骼

枚

機(jī)

。

n?

lft

信號(hào)的不確定性與截獲接收機(jī)的時(shí)頻處理方法有生,“由

本身來說，只有通過警低信號(hào)的能量來提升信號(hào)的不確定性；

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射頻多域特征表征I只與己方傳席及本關(guān)

■:?信號(hào)麻河不《文柱

用炳來衡量不確定性已經(jīng)被普遍應(yīng)用.雷達(dá)每個(gè)脈沖二

的各個(gè)參數(shù)（如栽頻，脈寬）都有可能不同，且存在前后脈;

一參數(shù)相關(guān)聯(lián)的情況.因此采用條件端來衡量脈間各個(gè)參數(shù)，

確定性.假設(shè)各參數(shù)間相互獨(dú)立，則整個(gè)雷達(dá)的不確定性可I

個(gè)參數(shù)的聯(lián)合條件嫡來表征.

nnnn口口n口n口

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r個(gè)脈沖錢中?樣.r個(gè)脈沖域中?樣.

”（4）=〃（“）+"（工）+...+”（天）工^

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與己方傳感及和敵方

射頻隱身性能指標(biāo)

長(zhǎng)接收機(jī)有關(guān)

?:?機(jī)莪因孑

目標(biāo)

RDmux

0匚R

-'Imax

機(jī)我雷達(dá)一-—詼

截獲接收機(jī)

CX<\?不易被截獲

a>\:容易被截獲

：R。；

?=1：處于臨界狀龜

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與己方1傳感及和敵方

射頻隱身性能指標(biāo)

機(jī)獲接收機(jī)有關(guān)

。第族固華桎和葛裝京率桎

CE\R-JzAie[([>)T<化乂)I]A

=/[(&>)1,但/咐」

SEVR-&；Jj￡(a.6)C<H(0>J，dG

傳感器1的傳'?冷據(jù)峰

截獲球鈕

故獲球半徑

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與己才傳扁及和敵方

射頻穩(wěn)身性能指標(biāo)

也砍林收機(jī)有關(guān)

。此段也率

-------1

偵察中心頓率

wA\

搜

能

量域

E索

,步蚓率投,，

進(jìn)

域

頻

時(shí)

域

Pd

拽索W期

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觀合集算體同

射樂除身技術(shù)

射片“射野度.信號(hào)時(shí)

定也?信號(hào)空域不』定性.

曼土.4L&Ra.藏茨球

機(jī)設(shè)％福射時(shí)網(wǎng)拉制、

MLIUR4.如ta識(shí)刷猊

里.低文位精度流影設(shè)計(jì)

三、相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀

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有人機(jī)/無人機(jī)混合集群協(xié)同作戰(zhàn)可以彌補(bǔ)無人才

行特定任務(wù)過程中應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況時(shí)的短板，同E

免有人機(jī)執(zhí)行高危任務(wù)的作戰(zhàn)成本，提升整體集群《

能化水平，極大程度地提高信息時(shí)代體系對(duì)抗的作J

能。

有人機(jī)/無人機(jī)混合集琳的同作戰(zhàn)

r

忠勢(shì)*知［文互般制I在各分配＞I"曬面

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有人九/無人九混合泉環(huán)的同件加

西北工業(yè)大學(xué)的史國(guó)

合肥工北大學(xué)的胡第慶.式凡等人找出了

基于編隊(duì)或H間的信一種基于組合改權(quán)法

息交互虛立了有人的MU?CEC計(jì)算方

無人機(jī)箱合修隊(duì)協(xié)同法.葉有人無人機(jī)

品〃的評(píng)估模型和優(yōu)協(xié)同作戰(zhàn)的木軟體系

化模型.____________和去化指標(biāo)都加以分

析并計(jì)算確定.

2016年2018年2020年

2019年

空軍工程大學(xué)的仲贊,空軍工程大學(xué)的撲博海軍航空大學(xué)6,

姓做陽等人研究了有文等人基于Holon姐僅柒等人議計(jì)了一

人無人機(jī)*隊(duì)決發(fā)構(gòu)建理論林討并構(gòu)建徑跟瓊為主.過

分配過程中的屬性伍了最優(yōu)的有人無人機(jī)°，節(jié)為輔的有人"

和專宰建況的不確定理的作戰(zhàn)我，L

性問盟.

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最低輻射能量控制可以有效地降低敵方無源探以

統(tǒng)的截獲概率，是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)射頻隱身的主要技術(shù)必

之一。

豺身除身兼低粗豺能量拄制研究

拽京覆火下專達(dá)跟除模代下專機(jī)龕墨

-粗射能量枝制」粗耐能量拴?杯豺

技京饃K下專達(dá)輻射能量拉出

南京航空航天大學(xué)的

研究

MnnhicenDJ張貞凱等人為了提高

了如何通過調(diào)處雷達(dá)

宙達(dá)射強(qiáng)跑4枚能.

波束播向.議計(jì)投索

首次研究了基于射假

時(shí)間和技冰空域來優(yōu)

E24的雷達(dá)披索技術(shù).

化目標(biāo)檢涮技能.

1996年2005年2015年

2011年

美國(guó)的DuncanPHJr英國(guó)的Gi心印icB手人空軍工肛大學(xué)的

研究了以最小化目標(biāo)通過改交宙達(dá)脈沖童宇箏人提出了一

收索時(shí)間為目的的由艮周期和波夫融留時(shí)于我合微旋收肺

達(dá)波支熔排方式.間提升目標(biāo)找索性能.筑除身后必

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取徐康為下專達(dá)粗射能量拉，

美國(guó)的DaeinourE等ZwagaJ11半人￥太宇等人研究了電劉宏強(qiáng)§

人采用1MM亍法.青次研力了日波頻率時(shí)飛機(jī)射軟E2提出了展

提出了機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤標(biāo)跟蹤過.比中身性能的影響,分析紜患身趾

的門適應(yīng)采樣間隔算的宙達(dá)波會(huì)期了機(jī)茯花離與業(yè)波蟆單次幅4

法.留時(shí)間問瑟率之間的關(guān)系.控制犀以

1990年1998年2013年

I小"F2003年2012年2015年

美國(guó)的GilsonW迂KimbaraT和Bkur張小加等人什空軍工把大

立了宙達(dá)跟蹤模式WD等人提出了一對(duì)基干?然隱的劉宏強(qiáng)等

下的功率消托與百系列算法.將目標(biāo)我的功強(qiáng)|制實(shí)現(xiàn)了自適

標(biāo)跟蹤精度.采樣跟蹤與雷達(dá)奏源營(yíng)問遁,找出了采樣間晶與

同陶及體噪比的函理岫合起來并戊立目標(biāo)距琮時(shí)的

數(shù)模型.了一ft統(tǒng)一的框架.功率分級(jí)％則.

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機(jī)氯效搪被粗豺能量拴?

楊宇曉等人從數(shù)據(jù)他信息交互劉淑慈從時(shí)域.頻域.

的角度.分別研究了氐于射頻功率域

隱身的數(shù)據(jù)伍合作功率控制方^

法和非合作功率控制方法身性能的因素.

2014年/

2013年2015年

武漢大學(xué)的謝桂輝專

據(jù)通信距離和機(jī)獲鼾

楊宇曉等人針對(duì)數(shù)據(jù)住的楊宇曉等人通過最大化通

先聆信息,對(duì)編碼及

射頻隱身問題.提出了忠信信號(hào)發(fā)射時(shí)刻、工作領(lǐng)

調(diào)制方式.消息序E

于空間信息的數(shù)據(jù)使最優(yōu)率.波影參數(shù)等的不確定

擴(kuò)頻因子手通信信：；

抬射能量控制算法.性，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)他的

抗分選識(shí)別能力.進(jìn)行優(yōu)化設(shè)工/佛空

第20頁共54頁

飛機(jī)射頻慮身信號(hào)波形設(shè)計(jì)不僅要滿足一定的雷達(dá)性能

和作戰(zhàn)任務(wù)，還要保證雷達(dá)發(fā)射佶號(hào)波形的的抗檢測(cè)、抗分

別性能。

射第隱身信號(hào)波給設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是在滿足雷達(dá)功能和性能

的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)具有射荻輻射峰值功率低、信號(hào)時(shí)頻域不確

大的機(jī)栽雷達(dá)信號(hào)波形O

法國(guó)的KassahR提出了泡連

線波手達(dá)的模糊函數(shù)和信號(hào)

美國(guó)的WiticED等人研究了超波彩談?dòng)?jì)耳法.

低考釁宙達(dá)信號(hào)波形，造非戰(zhàn)

性調(diào)贖信號(hào)其花?70dB的分電

2003年2005年2010年

2008年

南洋霓工大學(xué)的SunHB和LuY美國(guó)的DiedG葉對(duì)雙通道美國(guó)的GcrolcoF(

L研究了起寬帚信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)信道模型，時(shí)究了艮于波Brandt-PearceMA

的樸點(diǎn),并將兩者結(jié)合,提出長(zhǎng)彩成和堂時(shí)分組搞嗎的底于代世理與海!

了一計(jì)超寬帶隨機(jī)混合信號(hào).足合波森段計(jì)方法，達(dá)佶號(hào)的x向內(nèi)

第21頁共54頁

國(guó)內(nèi)射氣泣身信號(hào)次彩謾計(jì)

西安電子科技大學(xué)的南京就空就天大耳

也長(zhǎng)華常人根據(jù)LPI

張依升等人"無了反

雷達(dá)信號(hào)的特點(diǎn).分紅兵等人提出了I

于拉41調(diào)I*和Tavlor作三角母性調(diào)發(fā)包

析了信號(hào)的相關(guān)函4t四相結(jié)嗎的混合山財(cái)

和模拗函4t.的；?*號(hào).M

古達(dá)信號(hào).的時(shí)寬帶司欽.

2001年2008年

20022()06年2011年

國(guó)防科技大學(xué)的打舍芋人分

空軍工漢大學(xué)的孫析了施里海爾版彼因子與古哈爾濱工鈕大學(xué)的

東足等人提出了一達(dá)信號(hào)系數(shù)的關(guān)系,提出了休云等人設(shè)出了一

件將三相如碼和線一料具有大時(shí)寬帶寬枳的雷時(shí)恭昆脈沖土復(fù)間

隔步:「：；；

姓步進(jìn)調(diào)發(fā)相結(jié)合達(dá)信號(hào).

的混合方達(dá)液彩.，低空

第22頁共54頁

Stackelberg博弈是一個(gè)兩階段的完全信息動(dòng)態(tài)博弈，看

博弈模型中，先做出決策的一方稱為L(zhǎng)eader,在Leader之

剩余的Players根據(jù)Leader的決策進(jìn)行決策，被稱為Follow

接而Leader再根據(jù)Followers的決策對(duì)自己的決策做出調(diào)要

如此往復(fù)，直到達(dá)到納什均衡。近年來，Stackelbergif^

被廣泛地應(yīng)用在認(rèn)知無線電及雷達(dá)信號(hào)處理等問題中。

Stackelberg14奔

號(hào)號(hào)號(hào)

代用設(shè)計(jì).于M及分M.能在笈用仔

第23頁共54頁

Stackelberg<4與無端通信

北京郵業(yè)大學(xué)的都區(qū)圭慶郵業(yè)大學(xué)的朱

嬋號(hào)人則運(yùn)用江芋人什H認(rèn)知七

Stackelberg博奔理論式網(wǎng)絡(luò)功耗過大的

H完了從于物理層安同建.建立主次用

全的林作干擾黛略.戶雙屋博弄崔曼.

2010年2016年2018年“

2019年

C.

南京郵電大學(xué)的羅Yin3人研究了D2D通王汝言號(hào)人什計(jì)虛擬

榮華和楊我提出了信與蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存下傳感器網(wǎng)絡(luò)中的資源

認(rèn)知尤戰(zhàn)也中氐于的M語與功率奏對(duì)我題.概出了A于Slat

Stackelberg押棄的合分M問題.忤棄的虛擬化無線傳

分布大功率分出印絡(luò)責(zé)著分M三喉|

法.

第24頁共54頁

Stackelberg博界與電子對(duì)抗

SongXF等人首次利用

Stadcelberg博弈理論研究了目

標(biāo)與分布式MIMO宙達(dá)之間的

業(yè)子對(duì)抗問題.

2015年

2012年

空軍工程大學(xué)的蘭星等人提出了看

Stackclbcrg博弈的MIMO雷達(dá)信用

目標(biāo)干擾優(yōu)化算法,將環(huán)境中的，

因素考慮進(jìn)博弈模型中,分別獲W

強(qiáng)朝雜波球境下目標(biāo)占優(yōu)與守道I

為種Stackelberg^B。島主

一

考慮由一架有人

機(jī)與多架無人機(jī)組

成的有人機(jī)/無人機(jī)

混合集群,如右

所示?

四、系統(tǒng)模型與數(shù)學(xué)建模

第25頁共54頁

＞系統(tǒng)中各無人機(jī)載雷達(dá)工作于同一頻段.

X由于各無人機(jī)難以做到精確同步，從而造成不同雷士

的發(fā)射信號(hào)互相相關(guān).

〃敵方截獲接收機(jī)只能接收到各無人機(jī)發(fā)射的直達(dá)波彳

低空I

第26頁共54頁

當(dāng)目標(biāo)存在時(shí)，無人機(jī)j接收到的信號(hào)為：

S/=E&.J眄?f

當(dāng)目標(biāo)不存在時(shí)，無人機(jī)煤收到的信號(hào)為:

s,=%"、+Z"亞，+、”，

第27頁共54頁

定義信道增益的方差如下:

"（4萬）以：一（4淄曉段

『_%萬口_G；附

〃，/—j「，&-r

（4埒/（4萬）,4

第28頁共54頁

無人機(jī)，的目標(biāo)檢測(cè)概率加（》7）和虛警概率%":

義如下：

〃叱卜%）=|+7^77—7—

If1+NyJ,

檢測(cè)門限/^^=（田）=（1一句）'______他

匕是無人機(jī)i所獲得的SINR值，定義為：

=LE%（*力+%

無一\總干擾加噪聲

Z%代/+優(yōu)/）+/

六|?尸，,七低生

第29頁共54頁

以最小化系統(tǒng)中各無人機(jī)載雷達(dá)的輻射功率為目

以給定目標(biāo)探測(cè)性能以及系統(tǒng)輻射功率資源為約束條

建立基于Stackelberg博弈的有人機(jī)/無人機(jī)混合集群

射功率控制模型，控制各無人機(jī)的輻射功率，從而提

有人機(jī)/無人機(jī)混合集群的射頻隱身性能。

考慮截獲接收機(jī)所接收到的無人機(jī)射頻輻射，設(shè)計(jì)博

領(lǐng)導(dǎo)者的效用函數(shù)為各無人機(jī)支付給有人機(jī)的費(fèi)用為：

單位搐射功率價(jià)格

UL1

'MA\(￡P(guān))金

min

乙住生

救獲接收機(jī)靈敏度

第30頁共54頁

作為博弈領(lǐng)導(dǎo)者，有人機(jī)的主要目的是根據(jù)截獲接收機(jī)用

到各無人機(jī)的射頻輻射，通過調(diào)整單位功率價(jià)格，最大化審

效用函數(shù)。于是，有人機(jī)的效用函數(shù)優(yōu)化模型為：

m.axUA\(W，

■M

yt

s.t.:

c，Imin

0,V/.

二。低空

綜合考慮目標(biāo)探測(cè)性能需求、無人機(jī)輻射功率資源約束.

截獲接收機(jī)所接收到無人機(jī)射頻輻射，設(shè)計(jì)無人機(jī)/的效用￡

數(shù)為：

UUAV.,仍，P*"％出("—)3峭夕

/\值

除無人機(jī);外其他無人機(jī)的輻射功率矢量、1\R閾值

各無人機(jī)既要通過增大輻射功率來提高目標(biāo)探測(cè)S1、R,

又必須為無人機(jī)輔射射麻信號(hào)給有人機(jī)支付一定的專用，i

一定程度上保證了混合集邛的射笈晦身柱能。之低空

第31頁共54頁

博弈跟隨者通過合作博弈，采用妥協(xié)和討價(jià)還價(jià)的方式,

升系統(tǒng)的整體效能。根據(jù)納什定理，合作博弈模型下無人機(jī);

的綜合效用函數(shù)為：

UuAVS.i（L，P常）金女公.,（”1芯）

${/h（匕-Xmn）-奴即

:低空.

于是，在有人機(jī)對(duì)各無人機(jī)單位輻射功率價(jià)格已知的情力

基于合作博弈的無人機(jī)集群分布式功率控制模型為：

pax1/必\0,仍,p_*）,

<1??f

St：匕N/nun，'〃，

0"4/\1

M

/

無人機(jī);輻射功率的上映

無人機(jī)集群總輻射功率的上限

第32頁共54頁

在此采用牛頓迭代法來推導(dǎo)各無人機(jī)的最優(yōu)發(fā)射功率迭

式.功率控制模型是一個(gè)具有多重約束條件的最優(yōu)化問題，

用拉洛朗日泉子法進(jìn)行求解，引入拉格朗日乘子優(yōu)化模型，

得到無人機(jī)/的輻射功率,為：

P=Ly+----------也____

忙皿“%

M---0,+0-T

°?J七,低空

____________

借助牛頓迭代法，得到無人機(jī)7的輻射功率迭代表達(dá)式為：

0一七低空

第33頁共54頁

在證明功率控制算

具有唯一納什議價(jià)解

基礎(chǔ)上，給出基

Stackelberg博弈的有人

/無人機(jī)混合編隊(duì)輻射

率迭代算法流程。

0

第34頁共54頁

為了驗(yàn)證算法的正確性和有效性，在此進(jìn)行如下彷

各無人機(jī)在空間中的相對(duì)位置分布

I'ablfITlw|M>siti(?n(listnlnilionofeach<ln>nrin

無人機(jī)編號(hào)空間位置/km

C,

無人機(jī)I|5().0|

無人機(jī)2|25/>/2.257\/2|

無人機(jī)3(0.50)

無人機(jī)4|-25/\/2.25/v2|

無人機(jī)5|-5().()|

無人機(jī)6卜25/V1.-25/6]

無人機(jī)7|0.-50]

尤人機(jī)X|25/\2.-25/\2|低至

第35頁共54頁

t

AfCxtB

(u)目標(biāo)位置［。⑼km和RCS慢里(b)目標(biāo)位置［O.O］km和RCS模型c

4(17??C

(c)目標(biāo)位置［2。.?3(冰口】和RCS模型＜＜小(d)目標(biāo)位司2O;3O］km和RC鎖

二J任空

1不同情況下各無人機(jī)輻射功率收斂性

從圖1中可以看出，所提算法大致經(jīng)過3-5次迭代計(jì)算可以達(dá)到Stackelberg均衡點(diǎn)，從而驗(yàn)

證了算法的收斂性

第36頁共54頁

(n)目標(biāo)位宜[O.O]km和RCS饃型(b)目標(biāo)位置[0.0]km和RCS模型

■

(c)R標(biāo)位酉[2O.?3O]kmfflRCS模型ulH?口?M】"'？嗦得I

2不同情況下無人機(jī)發(fā)射功一率分「配比\JH

從圖2中可以看出，基于Stackelberg博弈的有人機(jī)/無人機(jī)混合集群輻射功率控制算法的無人

機(jī)載雷達(dá)輻射功率與目標(biāo)相對(duì)系統(tǒng)中各無人機(jī)的位置關(guān)系以及目標(biāo)相對(duì)各無人機(jī)視角下的RCS有

關(guān)，且距離目標(biāo)較遠(yuǎn)相對(duì)目標(biāo)視角RCS較小的無人機(jī)需要輻射較大的功率從而滿足其設(shè)定的目標(biāo)探

測(cè)SINR性能要求

第37頁共54頁

?<

?

三

?

?<&-

a

三

1.

4?

M

“結(jié)果顯示，經(jīng)過3?5次迭代計(jì)算，各無人機(jī)所得的§

收斂到預(yù)先設(shè)定的S1、R閱值，從而驗(yàn)證了算法可

控制各無人機(jī)載雷達(dá)輻射功率的同時(shí)，滿足給定

標(biāo)探測(cè)S1NR性能要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了各無人機(jī)之間

平性.

引.

????—T

■

、]14IK9f>?W

(c)目標(biāo)位削20「叫km和RCS楨型,<(d)目標(biāo)位司2Q.?3O]km和RCS瞋型匿'

圖3不同情況下個(gè)無人機(jī)S1、R收斂性能—

第38頁共54頁

f，■???，■■??

⑷目標(biāo)位宜|O.O|km和RCS模上。:八

（。目標(biāo)位置［2?！?呼m和RCS模型,:“工［20；“km和。

圖4不同情況下截獲接收機(jī)接收到各無人機(jī)總輻射功

在不同目標(biāo)位置和RCS模型條件下，經(jīng)過3?5次左右的1861

迭代計(jì)算，采用本文算法所得的截獲接收機(jī)接收到各無人機(jī)總輻射功率收斂到截獲接收機(jī)靈敏

度以下，旦低于平均功率分配算法下截獲接收機(jī)所接收的無人機(jī)輻射功率

基于Stackelberg博弈的有人機(jī)/無人機(jī)混合集群輻射功1861

率控制算法能夠在滿足一定目標(biāo)探測(cè)性能和系統(tǒng)輻射功率資源約束的條件下，有效降低各無人

機(jī)的輻射功率，不僅減少了各無人機(jī)間的相互干擾，而且有效提升了混合集群的射頻隱身性能。

第39頁共54頁

缺乏效能驗(yàn)證與評(píng)估方法

半物理仿真

9^'七低空

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頻譜共存環(huán)境下的射頻輻射控制

第41頁共54頁

偵干探通一體化射叛愿身

共享禮役

其享賽源

第42頁共54頁

無人機(jī)/巡航導(dǎo)彈武器系統(tǒng)射頻隱身

末段探測(cè)攔檻

與電子對(duì)抗或月

尚喇P

版前亡存、運(yùn)輸、末段

4都群階段巡航段今索、伸默

交際路控

輻射控制H

第43頁共54頁

[1]時(shí)11心周在江?溫3??冷”.■敘畬達(dá)H岡川發(fā)鼻身枝去,國(guó)外工及出?以2019.

|2|<b?BKuantfsbi,Id\hlhiniScllalhuniLJUajiunx、f、*lou、J.cmpnibabilit%ofintrrcc

upHnulp<i”，rall<KaiHoBMhrm<forAninlnsnHrdmulthljilicradjiramicommunkaHi<?nIIII

Journal.2020.14(1):W994.

|3|<shhIinUol>ing.卜HUans,、?■?、-h>3上JbinjUi■鼠Zliou.Lowprubahilil%ofinlcrrc

rollaboralhrpoMerandbawd^idlballocalioa%trate<)formulti-tarxcttrackingiadhtributrdracbr

n%lrm|J|.IFELSrnwMJoura?l,2020.2(MI2)：636^-6377.

|4|<hr?*?，，?、liLl.inUoDiait.Fei、■■?Sakni*.JuinjkiiixZbov.JointTargrtA**isamcntandI

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10.11W/JSYSTJO2OJO2M67.”

|5|(lirMKUJiaie、Z?'、■1>然.Iriang.、■(>,SalousJUtnjhm*/b<?u.J<*inlOpUmi/AliunXchrinc(or、&

SrlrctioBandPowerAlhKalionin\lullk?rricrFactionRadaMomnittnkstioBS%%trm|J|.IEEE

Jovrml.dot:10.1HI9/JS^S1.2020.291M637.

|6|<、IU.Fei、、??￡?、?■?Salou%.JhajhaeZbo?.Joial%ubcarrirra%%igaiiicBtisdpowera

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2019.|9(D>:1116741179.

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