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基于卷积神经网络的无人作战飞机飞行轨迹实时预测张宏鹏瞥で，唐上钦，轩永波猼摘要：飞行轨迹预测是空战技术的一部分，预测方结合轨迹预测结果可以选择出更有预见性的机动。为快速、准确地获得无人作战飞机在未来时刻的位置，提出了基于卷积神经网络的飞行轨迹预测方法。原始动力学模型不能正确仿真滚转角有偏差的筋斗机动，采取限制角速度的方式对该模型进行改进；使用改进后的模型在不同条件下进行飞行仿真，得到大量轨迹样本；训练并测试具有不同层数和卷积核数的网络，从中找出预测误差最小的网络；对比卷积神经网络与长短时记忆网络、循环神经网络、全连接网络的运算速度和误差，结果表明：卷积神经网络预测方法在没有增加运算用时情况下，蟮钠骄げ馕蟛钤谑≈岱较蛟嘉．琘轴方向约为瑉轴方向约为．椅蟛罹∮谄渌种方法。关键词：无人作战飞机；飞行轨迹预测；卷积神经网络；循环神经网络；动力学模型；飞行中图分类号：文献标志码：文章编号：—第卷第报仿真痡．．：月兵工学．空军工程大学航空工程学院，陕西西安；空军研究院，北京琀．珺，，瓵甌．，．瑀甌戈．．国家自然科学基金项目张宏鹏，男，硕士研究生。：甤黄长强，男，教授，博士生导师。猰篽．琓琗珹，’，珻；．，收稿日期：基金项目：作者简介：通信作者：瓵．
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引言慕尚卸ρＰ自主空战的关键技术主要有龇矫妫耗勘旮踪技术、威胁评估技术、目标轨迹预测技术和机动决策技术。其中，机动决策技术是指通过机动动作改变空战双方相对位置，从而获得有利的攻击位置或逃离敌机攻击范围，是自主空战的核心技术。目前，大多数机动决策方法¨“。主要根据空战双方当前状态选择有利的机动。例如，根据对方当前坐标计算出相对角度、相对距离和高度差庑计算量统称为状态菡庑┳刺菇ㄌ坪从动作库中找出使态势函数值最大的动作。另一种更先进的机动决策方法建立在准确预测对方轨迹的基础上，首先预测出对方的轨迹，即对方在未来时刻可能的位置，然后根据预测结果选择有利机动，由此保证所选择的机动具有一定的预见性。另一方面，近距空战的双方轨迹变化较为剧烈，具有明显的对抗性，要求准确预测较短时间内的敌机飞行轨迹。文献岢龌贓网络的轨迹预测方法，对一段一对一空战轨迹每隔裳淮危⒋又取前隽笨痰奈恢梦M缡淙耄个时刻的位置为输出，训练了轨迹预测网络。文献文献∩鲜褂没旌媳湟炝Ｗ尤河呕法优化预测网络的初始权值，减小了网络训练时间和预测误差。文献茸允视劾嗄勘攴尚泄旒＃使用反向传播神经网络方法预测目标轨迹，但网络结构自身的局限性导致预测结果误差较大。文献颖匆端构兰平嵌妊芯抗旒Ｔげ馕侍猓⒃动力学模型中考虑气象和随机风场的影响，利用粒子滤波法求出贝叶斯估计问题的数值解。文献褂容积卡尔曼滤波方法进行目标机轨迹预测。文献提出基于隐马尔科夫模型墓旒Ｔ测方法，在∩辖岷献允视Σ问≡瘢乖测算法能自动调整预测轨迹段的长度。文献将递归最小二乘法与最优导引律相结合，用于预测目标在未来的位置并调整导弹状态，提高了导弹命中率。文献提出结合动态测量理论与灰色系统理论的轨迹预测方法，利用参数向量的最小方差估计值代替真实值，并将其代人微分方程中，求出轨迹预测值。文献提出使用长短时记忆神经网络方法预测多个目标的轨迹，采用池化层以达到共享相邻目标信息的目的，结果表明该方法能减小预测多目标轨迹时的预测误差。文献使用卷积神经网络ㄔげ獠煌菁闲腥说墓旒＃峁砻脑げ馕蟛钍贾招∮贚脑