[高等教育]现代战斗机智能火力与指挥控制系统研究.pdf

西 北 工 业 大 学 博 士 学 位 论 文 （学位研究生） 题目： 现代战斗机智能火力与指 挥控制系统研究 作 者： 汤 志 荔 学科专业： 系统工程 指导教师： 张 安 2008 年 6 月 Northwestern Polytechnical University Dissertation for the Doctor Degree in Systems Engineering Study on Intelligent Fire and Command Control System of Modern Fighters By Tang Zhi-li Supervisor: Prof. Zhang An Jun, 2008 ???????????I 摘 要 为了适应网络中心战的需求，现代战斗机作为其中的关键节点正在向第四代发展在新军事需求的推动下，机载火力与指挥控制系统也逐步向综合化、模块化、标准化和智能化的方向发展智能火力与指挥控制系统是将人工智能技术与机载武器系统火力与指挥控制技术相结合的产物它的引入将大大提高现代战斗机的整体作战能力，实现空中作战优势，从而满足我军对未来战争的指挥控制需求。

因此，智能火力与指挥控制系统的设计和研制就成为当前国防装备现代化建设亟需解决的课题 本论文在“十五”国防预研项目和高校博士点基金的支撑下，深入分析了现代战斗机智能火力与指挥控制系统的作战任务需求，结合系统工程、人机智能系统、人因工程、人工智能、自动化与控制论等多个学科的理论和技术，对系统的总体设计和一些关键技术进行了分析和研究论文的研究工作主要包括以下几个方面： 1））））现代战斗机现代战斗机现代战斗机现代战斗机智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统总体研究总体研究总体研究总体研究 在对一些典型作战任务分析的基础上，选取其中关键性的任务作为智能火力与指挥控制系统的设计需求，以系统工程和人机智能系统理论等为指导思想提出了系统的研究进程建立了基于人机协同的智能火力与指挥控制系统体系结构模型，确定了系统的组成和功能，重点描述系统中人、机之间在各层次的交互关系，并讨论了系统研究进程中的关键技术 2））））智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统人机功能分配人机功能分配人机功能分配人机功能分配理论理论理论理论研究研究研究研究 讨论了人机功能分配的一般原则，并总结了常用的人机功能分配方法存在的利弊，进而建立了一种适合智能火力与指挥控制系统的人机功能分配模型，并详细描述了该模型的工作原理。

3））））智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统人机功能预分配方法人机功能预分配方法人机功能预分配方法人机功能预分配方法研究研究研究研究 建立了智能火力与指挥控制系统功能模型，作出了各层次模型图根据系统的功能特点，提出了系统智能程度分级的概念分析了影响人机功能分配的主要因素，如驾驶员工作负荷、情境意识、可靠性等提出了基于不确定性语言型多属性决策和基于理想点的人机功能预分配方法，并进行了实例计算和分析 4））））智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统智能火力与指挥控制系统的的的的威胁估计理论威胁估计理论威胁估计理论威胁估计理论研究研究研究研究 根据智能火力与指挥控制系统的特点，给出了一个以用户为中心的信息融合模型，在此框架下通过分析威胁估计的主要内容和常用技术手段方法，建立了具???????????II 有人机交互能力并能够利用知识进行推理的战场威胁估计模型 5））））战场威胁估计知识的获取和不确定性推理研究战场威胁估计知识的获取和不确定性推理研究战场威胁估计知识的获取和不确定性推理研究战场威胁估计知识的获取和不确定性推理研究 以产生式规则作为战场威胁估计知识的表达方式，根据粗糙集理论建立了战场威胁估计信息系统，通过决策逻辑语言对信息系统进行处理，得到了极小化的威胁估计规则集。

对于知识的不确定性表示和推理，本文以覆盖度和置信度来表示威胁估计知识的不确定性，采用多数优先和少数优先算法构成了多准则冲突消解策略最后通过仿真算例对上述方法进行了验证 研究结果表明，文中所提出的智能火力与指挥控制系统体系结构模型符合作战任务的需求；人机功能分配模型和预分配方法构建了智能化的人机关系；对威胁估计知识的获取方法和不确定性推理的研究实现了战场威胁估计的主要功能这些工作都为智能火力与指挥控制系统的设计和研制提供了一定的理论基础和依据，对提高我国现代战斗机火力与指挥控制系统总体技术起到了积极的推进作用 关键词关键词关键词关键词：：：：智能火力与指挥控制系统，人机协同，人机功能分配，威胁估计，决策逻辑语言，决策规则，不确定性推理 ???????????Abstract III Abstract As a key node of Network Centric Warfare (NCW), modern fighters are developing toward the fourth generation for the demands of NCW. The new military requirements also gradually drive the airborne fire and command control system to integrated, modular, standardized and intelligent direction. Intelligent Fire and Command Control System (IFCCS) is a product combined Artificial Intelligence (AI) and the technique of fire and command control. IFCCS will greatly enhance the overall combat capacity of modern fighters, and realize the superiority in air combat, thus meet to command and control needs of the future war. So the design and development of IFCCS become urgent issues of the modernization of current national defense equipments development. Sustained by the National Defense Preliminary Research Project and Doctoral Program Foundation, this paper analyzed the needs of combat missions, studied on the problems of system design and key technologies of IFCCS with novel theories and technique of Systems Engineering, Human-machine Intelligent System, Human Factors Engineering, AI, Automation and Cybernetics. The main contributions of this dissertation are as follows:1) Study on Design of IFCCS On the basis of analysis of typical combat missions, we chose some pivotal tasks as the design demands of IFCCS. In order to avoid the misunderstanding in the former researches on system, a course of system research was put forward under the guide of theories of Systems Engineering and Human-machine Intelligent System, etc. A model of system configuration was constructed based on Human-machine Cooperation. Then we confirmed the components and their correlation in the model. The key technologies in system research were also discussed. 2) Study on Human-machine Function Allocation Theory of IFCCS Human-machine Functions Allocation (HMFA) determines the inner relation between every element which affects the external function of system. Since appropriate Functions Allocation (FA) makes whole system more effective, reliable and inexpensive, it is one of the basic tasks of decision making when we study on IFCCS. The paper put forward a model of FA suitable for IFCCS and described its ???????????Abstract IV operational process after specified normal FA principles and summarized characteristics of FA methods. 3) Study on Methods of Primary Allocation in HMFA A function model of IFCCS was presented by the method of IDEF0. According to the characteristics of system functions, they were divided into three types: Perceive Decide and Act, which were different at the levels of intelligence. Because at the preliminary stage of system design we can only roughly estimate the value of variables that impact FA such as pilot workload, situation awareness, reliability and so on, we adopted methods based on Uncertain Linguistic Multiple Attribute Decision Making (ULMADM) and Ideal Schem。