基于狼群角色匹配-勞動(dòng)分工機(jī)制的無(wú)人機(jī)集群空戰(zhàn)策略

張慶昌，梁曉龍*，楊愛(ài)武，吳 傲，王 寧

(1.空軍工程大學(xué)航空集群技術(shù)與作戰(zhàn)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，西安，710051；2.陜西省電子信息系統(tǒng)綜合集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安，710051)

未來(lái)空戰(zhàn)朝著無(wú)人化、網(wǎng)絡(luò)化和多維化的方向發(fā)展，作戰(zhàn)場(chǎng)景更加復(fù)雜，作戰(zhàn)內(nèi)涵更加豐富，作戰(zhàn)方式更加多樣[1]。單個(gè)無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)有魯棒性差、效率不高和容錯(cuò)性不足等缺點(diǎn)。相比之下，無(wú)人機(jī)集群通過(guò)自組織協(xié)同機(jī)制，產(chǎn)生作戰(zhàn)能力涌現(xiàn)，具有更高的魯棒性和容錯(cuò)性。在集群空戰(zhàn)任務(wù)中，合理的任務(wù)分工和目標(biāo)分配機(jī)制能夠使集群協(xié)調(diào)有序地完成任務(wù)，對(duì)作戰(zhàn)效能的發(fā)揮具有重要作用。生物集群具有高度智能的任務(wù)分工和目標(biāo)分配機(jī)制，能夠?yàn)闊o(wú)人機(jī)集群空戰(zhàn)策略提供借鑒和支撐。

狼群是依靠團(tuán)隊(duì)合作捕食獵物的高級(jí)群體，具有嚴(yán)格的等級(jí)結(jié)構(gòu)，是一種機(jī)會(huì)主義捕食群體[2-3]。文獻(xiàn)[2]通過(guò)分析狼群跟蹤和包圍行為，研究了狼群的認(rèn)知和協(xié)作特性，并將其應(yīng)用到無(wú)人機(jī)集群對(duì)抗決策中，對(duì)提升無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)對(duì)抗機(jī)制具有重要意義。針對(duì)無(wú)人機(jī)集群在感知范圍受限的協(xié)同控制問(wèn)題，文獻(xiàn)[3]通過(guò)分析圍捕獵物時(shí)狼群的空間布局和交互行為特征，提出了分層結(jié)構(gòu)的狼群交互動(dòng)力學(xué)模型，映射到無(wú)人機(jī)集群，得到無(wú)人機(jī)集群異構(gòu)合圍控制策略，提高了集群合圍控制的可靠性。針對(duì)無(wú)人機(jī)集群協(xié)同多目標(biāo)攻防決策問(wèn)題，文獻(xiàn)[4]通過(guò)狼群算法建立了攻防決策模型，得到基于狼群算法的多目標(biāo)攻防滿意決策方法，通過(guò)仿真驗(yàn)證了其在空戰(zhàn)中具有可行性。文獻(xiàn)[5]提取狼群的游走、召喚和圍攻行為，并結(jié)合狼群算法，對(duì)起始點(diǎn)和終點(diǎn)都已知的航跡進(jìn)行規(guī)劃。結(jié)果顯示運(yùn)用基于狼群的無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃方法能夠有效躲避威脅，航跡路程短，所用時(shí)間少。

受自然界狼群生物學(xué)行為啟發(fā)，本文建立了狼群的角色匹配-勞動(dòng)分工模型，并結(jié)合空戰(zhàn)中無(wú)人機(jī)集群分工機(jī)制，得到無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工模型。考慮到任務(wù)與目標(biāo)的耦合關(guān)系，分別針對(duì)攻擊和制導(dǎo)任務(wù)提出了目標(biāo)分配模型，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法、專家評(píng)價(jià)法和匈牙利方法[6-9]求解目標(biāo)分配方案。最后，通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提出的角色匹配-任務(wù)分工和目標(biāo)分配方法在無(wú)人機(jī)集群空戰(zhàn)決策中的有效性和可行性。

1 狼群角色匹配-勞動(dòng)分工機(jī)制

1.1 狼群協(xié)同圍捕行為特性

狼群是有極強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性和嚴(yán)格社會(huì)等級(jí)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)群。狼群圍捕任務(wù)分工[10]如下：頭狼是狼群首領(lǐng)，關(guān)系到狼群的生存和繁衍，負(fù)責(zé)組織和指揮獵捕行動(dòng)，為其他狼分配任務(wù)[11]。探狼僅次于頭狼，是狼群精英，負(fù)責(zé)在某區(qū)域搜尋獵物，并將信息報(bào)告給頭狼。猛狼具有較強(qiáng)攻擊力，負(fù)責(zé)攻擊獵物。巨狼充當(dāng)隨機(jī)因素，預(yù)先布設(shè)在逃跑路線上，負(fù)責(zé)襲擾獵物?；诓煌巧ヅ洳煌瑒趧?dòng)的分工機(jī)制，不論是在強(qiáng)群攻擊強(qiáng)群，如圍捕力量強(qiáng)悍的牦牛群，還是強(qiáng)群攻擊弱群，如獵捕機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的羚羊群時(shí)，均有較高的成功率。

通過(guò)對(duì)狼群圍捕過(guò)程分析，可以總結(jié)出狼群個(gè)體具有專業(yè)性、均衡性和靈活性3種特性。

從個(gè)體的專業(yè)性來(lái)看，狼群個(gè)體自身特點(diǎn)不同，適合不同角色，承擔(dān)不同任務(wù)。這有利于發(fā)揮每匹狼的優(yōu)勢(shì)，協(xié)作配合。也有利于強(qiáng)化某匹狼的學(xué)習(xí)能力。專業(yè)性使各個(gè)體趨于一種角色，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的生存能力。

從個(gè)體承擔(dān)任務(wù)的均衡性來(lái)看，在頭狼分配任務(wù)時(shí)，會(huì)將任務(wù)分為若干個(gè)子任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)時(shí)每個(gè)狼都會(huì)承擔(dān)適合自身的部分任務(wù)，且任務(wù)數(shù)量和難度相對(duì)均衡。任務(wù)的均衡性保證不會(huì)因?yàn)槟骋黄ダ堑氖軅麑?dǎo)致獵捕失敗，同時(shí)也避免某匹狼的過(guò)度承擔(dān)而造成損害。

從狼群個(gè)體的靈活性來(lái)看，隨著圍捕態(tài)勢(shì)變化和外界任務(wù)需求改變，狼群個(gè)體會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)變角色來(lái)滿足需求變化。

1.2 狼群角色匹配-勞動(dòng)分工原理

狼群在執(zhí)行任務(wù)時(shí)多個(gè)任務(wù)既不交叉也不重合，彼此獨(dú)立共同形成子任務(wù)集合。如圖1所示，狼群個(gè)體進(jìn)行角色匹配與任務(wù)分工的概念一致，由態(tài)勢(shì)變化對(duì)角色進(jìn)行調(diào)整是與任務(wù)需求變化一致，可以通過(guò)個(gè)體角色調(diào)整方案來(lái)反映狼群任務(wù)分工方案。在狼群個(gè)體獲得任務(wù)后還需對(duì)相應(yīng)任務(wù)的具體目標(biāo)進(jìn)行分配，進(jìn)而狼群個(gè)體獲得具體任務(wù)目標(biāo)。

圖1 狼群角色匹配與任務(wù)分工的映射關(guān)系

具體過(guò)程以個(gè)體i進(jìn)行說(shuō)明，個(gè)體i初期角色為猛狼，個(gè)體變量xi在區(qū)間(xc～xd)內(nèi)。在圍捕時(shí)，每個(gè)任務(wù)都會(huì)對(duì)個(gè)體i產(chǎn)生聚集作用ψg和分離作用ψs，兩者之比形成相對(duì)聚集作用ψk*。此時(shí)襲擾任務(wù)的聚集作用ψg較大，分離作用ψs較小，其比值ψk*是所有任務(wù)中最大的，達(dá)到觸發(fā)條件后襲擾任務(wù)會(huì)形成調(diào)節(jié)量Δxi，改變個(gè)體變量xi至區(qū)間(xd～xe)范圍內(nèi)，匹配巨狼角色，承擔(dān)襲擾任務(wù)。轉(zhuǎn)變?yōu)榫蘩墙巧臄?shù)量根據(jù)羚羊群數(shù)量和隊(duì)形而調(diào)整。

1.3 狼群角色匹配-勞動(dòng)分工模型

假設(shè)狼群個(gè)體數(shù)量為N，任務(wù)數(shù)量為M。按任務(wù)流程排列任務(wù)，任務(wù)集合為A=[A1,A2,…,AM]。定義整個(gè)區(qū)間為(x0-1,xM-M+1)，并等分成M個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間長(zhǎng)度d：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

圖2 基本模型流程圖

2 狼群?jiǎn)l(fā)的無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工機(jī)制

2.1 狼群機(jī)制到無(wú)人機(jī)集群機(jī)制映射

在空戰(zhàn)攻防演變中，根據(jù)各無(wú)人機(jī)任務(wù)流程，對(duì)應(yīng)任務(wù)有指揮兼攻防、跟蹤敵機(jī)、攻擊敵機(jī)和導(dǎo)彈制導(dǎo)，然后根據(jù)自身性能將無(wú)人機(jī)集群角色分為指揮機(jī)、攻擊無(wú)人機(jī)、制導(dǎo)無(wú)人機(jī)和跟蹤無(wú)人機(jī)。將無(wú)人機(jī)設(shè)定為固定角色承擔(dān)單一任務(wù)不利于戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的調(diào)整和無(wú)人機(jī)資源的有效利用。個(gè)體與個(gè)體特性相似，均具有專一性和靈活性；通過(guò)分析，狼群與無(wú)人機(jī)集群的行為相似，均是圍捕攻擊行為。通過(guò)狼群與無(wú)人機(jī)集群行為以及個(gè)體間相同特點(diǎn)建立映射關(guān)系，具體映射如圖3所示。

圖3 狼群到無(wú)人機(jī)集群角色映射

2.2 無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工模型

在空戰(zhàn)場(chǎng)演變過(guò)程中，如圖4所示，首先獲取環(huán)境信息和敵方信息，如戰(zhàn)場(chǎng)位置，戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域大小、敵方集群規(guī)模、飛機(jī)類型和飛機(jī)性能等。然后根據(jù)態(tài)勢(shì)信息決策層會(huì)制定我方集群調(diào)整方案，更新任務(wù)層任務(wù)。無(wú)人機(jī)則根據(jù)需求變化和自身狀況進(jìn)行調(diào)整，在滿足任務(wù)需求和調(diào)整到符合無(wú)人機(jī)自身狀況的前提下，更新基于角色層的角色分配方案。

圖4 無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工模型示意圖

根據(jù)無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工模型有4類角色，指揮機(jī)角色的任務(wù)區(qū)間為(0～1)；跟蹤無(wú)人機(jī)任務(wù)區(qū)間為(1～2)；攻擊無(wú)人機(jī)角色任務(wù)區(qū)間為(2～3)；制導(dǎo)無(wú)人機(jī)角色為對(duì)應(yīng)的任務(wù)區(qū)間為(3～4)。假設(shè)在執(zhí)行任務(wù)初始時(shí)刻，不同角色對(duì)應(yīng)的數(shù)量為1，2，2，2。隨著戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化，敵我雙方逐漸拉近，敵方無(wú)人機(jī)進(jìn)入我方攻擊區(qū)域，不同任務(wù)的需求量變?yōu)榱?，1，4，1。之前匹配跟蹤任務(wù)(跟蹤無(wú)人機(jī))和制導(dǎo)任務(wù)(制導(dǎo)無(wú)人機(jī))的無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)換為攻擊無(wú)人機(jī)，承擔(dān)需求大的攻擊任務(wù)，從而對(duì)敵機(jī)進(jìn)行攻擊，示意圖如圖5所示。

圖5 任務(wù)變化和角色轉(zhuǎn)變示意圖

3 無(wú)人機(jī)集群目標(biāo)分配機(jī)制

通過(guò)借鑒狼群角色匹配-勞動(dòng)分工機(jī)制，提出了無(wú)人機(jī)集群空戰(zhàn)角色匹配-任務(wù)分工模型，能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化實(shí)時(shí)調(diào)整集群個(gè)體的任務(wù)分工。在空戰(zhàn)中，針對(duì)具體目標(biāo)進(jìn)行有效打擊對(duì)空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)朝著有利于我方局勢(shì)的方向發(fā)展具有重要意義。對(duì)于擔(dān)負(fù)攻擊和制導(dǎo)任務(wù)的無(wú)人機(jī)，需要根據(jù)敵我態(tài)勢(shì)進(jìn)行合理的目標(biāo)分配，本節(jié)分別給出攻擊和制導(dǎo)的目標(biāo)分配策略。

3.1 攻擊無(wú)人機(jī)目標(biāo)分配策略

攻擊無(wú)人機(jī)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)時(shí)，對(duì)攻擊目標(biāo)實(shí)時(shí)分配是有效攻擊的前提。對(duì)空戰(zhàn)場(chǎng)敵我雙方對(duì)峙優(yōu)勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，包括空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)和空戰(zhàn)能力優(yōu)勢(shì)兩個(gè)方面[12]。

圖6為空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)對(duì)比。從角度、高度差、相對(duì)距離和速度等方面來(lái)分析空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，構(gòu)建效益值函數(shù)得到效益值。

圖6 敵我態(tài)勢(shì)分析圖

1)相對(duì)角度優(yōu)勢(shì)函數(shù)：

(8)

式中:θj為敵機(jī)j速度方向與兩機(jī)連線的夾角；θi為我機(jī)i速度方向與兩機(jī)連線的夾角。

2)高度優(yōu)勢(shì)函數(shù)：

(9)

式中，zij=zi-zj，為我機(jī)與敵機(jī)的高度差。

3)距離優(yōu)勢(shì)函數(shù)：

ydis=e-((Dij-d0)/τ)2

(10)

4)速度優(yōu)勢(shì)函數(shù)：

(11)

式中:Vi為我機(jī)i的速度；Vj為敵機(jī)j的速度。

5)飛機(jī)類型效益值：

(12)

(13)

(14)

式中:C為作戰(zhàn)效能；ε1,ε2為操縱效能系數(shù)和生存能力系數(shù)；B為機(jī)動(dòng)參數(shù)；A1為火力參數(shù)；A2為探測(cè)能力參數(shù)。

(15)

不同系數(shù)對(duì)效益函數(shù)的影響不同，通過(guò)采用客觀評(píng)價(jià)和主觀分析相結(jié)合的方式，即通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析和專家評(píng)價(jià)結(jié)合得到客觀實(shí)際的數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1。

表1 攻擊無(wú)人機(jī)目標(biāo)分配相關(guān)系數(shù)

3.2 制導(dǎo)無(wú)人機(jī)目標(biāo)分配策略

主動(dòng)式雷達(dá)尋的制導(dǎo)的過(guò)程為飛機(jī)鎖定目標(biāo)，導(dǎo)彈發(fā)射后飛機(jī)照射目標(biāo)進(jìn)行制導(dǎo)，導(dǎo)彈進(jìn)入末制導(dǎo)階段自主制導(dǎo)，制導(dǎo)結(jié)束。這增加了我機(jī)受敵機(jī)威脅的危險(xiǎn)，應(yīng)用載機(jī)發(fā)射他機(jī)協(xié)同制導(dǎo)方法降低威脅。

協(xié)同制導(dǎo)優(yōu)勢(shì)包含相對(duì)威脅機(jī)j態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)、相對(duì)制導(dǎo)導(dǎo)彈態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)和制導(dǎo)機(jī)自身綜合性能三方面。首先是敵我態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)考慮相對(duì)距離、相對(duì)速度和相對(duì)夾角三方面[13]。相對(duì)距離優(yōu)勢(shì)函數(shù)：

y′dis=e-3d/Dmax

(16)

(17)

(18)

式中:θ為導(dǎo)彈與制導(dǎo)無(wú)人機(jī)連線的夾角;φ為制導(dǎo)無(wú)人機(jī)與導(dǎo)彈速度方向軸線的夾角。制導(dǎo)機(jī)自身綜合性能函數(shù)：

yself=y′tui

(19)

(20)

表2 制導(dǎo)無(wú)人機(jī)目標(biāo)分配相關(guān)系數(shù)

4 仿真分析

開(kāi)展空戰(zhàn)仿真驗(yàn)證，作戰(zhàn)場(chǎng)地為300 km×300 km的區(qū)域，戰(zhàn)場(chǎng)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，向右為x軸正半軸，向上為y軸正半軸。作戰(zhàn)想定：紅藍(lán)雙方均出動(dòng)1架有人機(jī)和4架無(wú)人機(jī)，有人機(jī)與有人機(jī)、無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性能相同。共攜有12枚空空導(dǎo)彈，其中有人機(jī)4枚，無(wú)人機(jī)各2枚。首先紅藍(lán)雙方進(jìn)行初始化，5 s后初始化結(jié)束，雙方在戰(zhàn)場(chǎng)空域內(nèi)開(kāi)始空戰(zhàn)，敵我雙方都可獲得所有飛機(jī)數(shù)據(jù)。獲勝規(guī)則為敵方有人機(jī)被擊落或到達(dá)規(guī)定時(shí)間(20 min)我方戰(zhàn)機(jī)損失少。設(shè)飛機(jī)初始高度9 000～10 000 m，速度0.9Ma。

仿真實(shí)驗(yàn)為紅方飛機(jī)在數(shù)量、載荷、雷達(dá)性能和機(jī)動(dòng)性能均相同的情況下采用不同策略與藍(lán)方進(jìn)行對(duì)戰(zhàn)。方案1采取無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工方法，方案2采取基于規(guī)則的固定角色方法。

基于無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工機(jī)制的紅方對(duì)戰(zhàn)藍(lán)方時(shí)，角色匹配圖見(jiàn)圖7。

圖7 角色匹配變換圖

由角色匹配與任務(wù)分工的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到無(wú)人機(jī)集群任務(wù)分工，如圖8所示。

圖8 任務(wù)分工圖

因?yàn)槿蝿?wù)階段的交叉以及角色與態(tài)勢(shì)轉(zhuǎn)變較快，取具有代表性的某一時(shí)刻的任務(wù)分工來(lái)說(shuō)明此階段的任務(wù)分工狀況。初始階段，在2 s時(shí)各角色數(shù)量為1，2，1，1。如圖13和14所示，第一階段，在200 s時(shí)無(wú)人機(jī)全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦櫉o(wú)人機(jī)，任務(wù)分工為1，4，0，0。第二階段，在365 s時(shí)前方飛機(jī)相遇，攻擊任務(wù)需求增加，任務(wù)分工為1，2，1，1。分工有人機(jī)，無(wú)人機(jī)1和無(wú)人機(jī)2跟蹤任務(wù)，無(wú)人機(jī)3攻擊任務(wù)，無(wú)人機(jī)4跟蹤任務(wù)。第三和第四階段，分別在460 s和550 s時(shí)，任務(wù)分工為1，0，3，1和1，0，1，3。分別是分工有人機(jī)，無(wú)人機(jī)1、無(wú)人機(jī)2和無(wú)人機(jī)4攻擊任務(wù)，無(wú)人機(jī)3制導(dǎo)任務(wù)和分工有人機(jī)，無(wú)人機(jī)4攻擊任務(wù)，無(wú)人機(jī)1、無(wú)人機(jī)2和無(wú)人機(jī)3制導(dǎo)任務(wù)。第五階段，在600 s時(shí)為交戰(zhàn)后期階段，任務(wù)分工為1，0，2，2，為分工有人機(jī)，無(wú)人機(jī)3和無(wú)人機(jī)4攻擊任務(wù)，無(wú)人機(jī)1和無(wú)人機(jī)2制導(dǎo)任務(wù)。結(jié)束階段為作戰(zhàn)結(jié)束后回到初始角色，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)2被摧毀，任務(wù)分工為1，1，1，1。

當(dāng)無(wú)人機(jī)的任務(wù)分工發(fā)生變化時(shí)，需要更新分配目標(biāo)，應(yīng)用目標(biāo)分配模型得到空戰(zhàn)過(guò)程中目標(biāo)分配方案，如圖9所示。

圖9 目標(biāo)分配圖

在初始階段，任務(wù)分配根據(jù)前期經(jīng)驗(yàn)得來(lái)，目標(biāo)為高價(jià)值的有人機(jī)。在空戰(zhàn)開(kāi)始后，以第一階段為例，任務(wù)分工為1，4，0，0，通過(guò)目標(biāo)分配矩陣和匈牙利算法求解得到目標(biāo)分配方案。即無(wú)人機(jī)1跟蹤敵無(wú)人機(jī)2，無(wú)人機(jī)2跟蹤敵有人機(jī)，無(wú)人機(jī)3跟蹤敵無(wú)人機(jī)1，無(wú)人機(jī)4跟蹤敵無(wú)人機(jī)4，攻擊無(wú)人機(jī)和制導(dǎo)無(wú)人機(jī)具體目標(biāo)分配如圖9(b)和(c)所示。

對(duì)照組為基于規(guī)則的固定角色方案，是按照跟蹤、攻擊和制導(dǎo)規(guī)則依次進(jìn)行，通過(guò)距離和流程取最近的1架飛機(jī)承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)，固定角色在對(duì)戰(zhàn)過(guò)程中未進(jìn)行角色轉(zhuǎn)變。圖15為固定角色匹配圖，每個(gè)角色都是固定不變的，通過(guò)規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)敵打擊。

因?yàn)橄到y(tǒng)中存在隨機(jī)變量，如導(dǎo)彈命中率，飛機(jī)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，彈藥消耗等。故每一局的戰(zhàn)果有一定的隨機(jī)性。為驗(yàn)證無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工模型的普適性，兩種方案均進(jìn)行了300次蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖10所示，為平均值數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖。

圖10 作戰(zhàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖

角色匹配-任務(wù)分工是基于戰(zhàn)場(chǎng)需求匹配的，無(wú)人機(jī)快速轉(zhuǎn)變角色更有利于提高作戰(zhàn)效率。應(yīng)用角色匹配策略的平均敵機(jī)戰(zhàn)損量為4.12架，而無(wú)角色匹配的平均敵機(jī)戰(zhàn)損量為3.88架，作戰(zhàn)效率提高了6.19%。在基于角色的聚集作用和分離作用下，剩余導(dǎo)彈量作為相關(guān)因素得到應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中平均導(dǎo)彈命中率為56.4%，而無(wú)角色匹配則為45.9%，說(shuō)明添加該因素使導(dǎo)彈能夠得到充分利用。導(dǎo)彈消耗量為10.2和10.8，基于角色匹配-任務(wù)分工模型的無(wú)人機(jī)集群角色使用導(dǎo)彈利用效率更高，提高了5.56%。任務(wù)具有一定的連續(xù)性，而且前后任務(wù)之間具有關(guān)聯(lián)性，單架機(jī)攻擊任務(wù)所用平均時(shí)間分別為138.4 s和126.9 s，導(dǎo)彈發(fā)出后單架機(jī)制導(dǎo)任務(wù)所用平均時(shí)間分別為165.8 s和154.6 s，基于角色匹配-任務(wù)分工模型的無(wú)人機(jī)能夠快速轉(zhuǎn)變，滿足相應(yīng)需求，故所需時(shí)間更短且時(shí)間分配更加合理。進(jìn)行角色匹配作戰(zhàn)時(shí)間為675.6 s，無(wú)角色變換的作戰(zhàn)時(shí)間為699.3 s，基于角色匹配-任務(wù)分工策略所用的時(shí)間更短?？梢钥闯觯诮巧ヅ?任務(wù)分工模型的無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)導(dǎo)彈命中率較高，攻擊、制導(dǎo)時(shí)間較短，消耗彈藥較少，在戰(zhàn)場(chǎng)中具有較好的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用基于狼群的生物學(xué)特性和行為機(jī)制，將狼群角色匹配-勞動(dòng)分工模型應(yīng)用于無(wú)人機(jī)集群，得到基于狼群的無(wú)人機(jī)集群角色匹配-任務(wù)分工模型，并進(jìn)行任務(wù)分工，通過(guò)目標(biāo)分配模型得到分配目標(biāo)。通過(guò)空戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)，比較了有角色匹配模型和無(wú)角色匹配模型的差異。結(jié)果表明角色匹配-任務(wù)分工方法能更加合理地運(yùn)用戰(zhàn)場(chǎng)資源，提高作戰(zhàn)效能。