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随着战争形态的演进和武器装备体系的发展,新型智能化的装备选择决策方法对装备建设顶层规划和作战决策方案制定具有愈发重要的意义。在系统分析装备组合选择问题的产生背景和发展现状的基础上,阐释了装备组合选择问题的概念内涵和技术框架,从问题构建、候选装备空间构建、价值构建和优化选取四个方面论述了装备组合选择的主要方法,分析了存在的问题及发展趋势,为装备组合选择问题研究及应用提供参考和借鉴。
介绍了数字孪生技术的起源及概念,分析了数字孪生系统与平行系统/仿真推演系统等区别,针对数字孪生在武器装备系统中的应用,进行了技术框架和应用框架设计,并提出了武器装备系统数字孪生在装备感知、模型构建、系统集成、评估预测、交互控制五大领域的关键技术,给出了武器装备系统数字孪生发展在理论及实践方面的启示,以期对武器装备系统中数字孪生技术的应用提供技术支撑。
装备工程研制阶段是把装备设计图样转化为物质实体的过程,是装备采购过程中历时最长,风险最密集的时期。通过查阅装备工程项目研制相关资料,构建了综合风险评价指标体系;采用层次分析法计算一级指标与二级指标之间的相对权重;利用云理论,构建装备工程研制阶段各类风险评估云模型,形成了标准云图;并以某型通信设备为例,对该型装备工程研制阶段综合风险水平进行了科学评估。该方法为装备采购部门和承制单位对装备工程研制阶段进行风险评价提供了新思路。
战争复杂性和高新技术密集性导致航天装备实战化维修保障需求增多,传统的维修保障能力体系难以满足这种动态复杂的维修保障需求。通过分析航天装备实战化维修保障能力生成因素及关系,提出基于维修保障活动分解的能力体系构建思路,并利用改进的灰色关联分析方法进行优化,得到优化后的维修保障能力体系,为航天装备实战化维修保障能力生成提供借鉴。
在合成旅装备保障能力评估过程中,数据挖掘技术是评估数据处理的重要手段,其能够快速高效地获取有价值的评估信息。在分析合成旅装备保障能力评估数据特征基础上,构建了合成旅装备保障能力评估数据挖掘体系架构,分析研究了在合成旅装备保障能力评估中应用数据挖掘所涉及的贝叶斯分类、层次聚类分析和Apriori关联规则分析等关键技术,研究成果可为合成旅装备保障能力评估数据处理工作提供技术支撑。
针对边境安全监控系统无人化、智能化的迫切需求,设计了一种适用于基础设施薄弱区域的无人值守边防高点监控系统。介绍了系统组成和分系统设计,给出工程实现的关键技术,提出了雷达光电单站协同探测跟踪技术及不完全量测条件下的多目标跟踪算法。原型系统的实现和演示验证试验证明了系统设计的科学性和合理性,实现了高点监控的技战术指标及无人值守功能。
近年来,单元化物流发展愈发迅速,标准化托盘更是作为核心器具在军事物流与商贸物流中逐渐推行。对涉及单元化军事物流系统的相关概念进行阐述,分析其构成要素,总结出该系统顺畅运行所需的三个基本条件,并结合实际情况归纳出保障作业中影响工作效率的三个重点问题,进而在“供应商、储供基地和战役仓库、需求部队”三个层次上梳理该系统中的保障模式运行流程,最后从军事、经济、社会三个层面,分析了该系统的实际价值。
历代战争中,指挥控制(C2)都是重要的赋能手段。信息化战争时代,未来战场对C2方式提出了新的挑战。通过分析信息时代网络赋能指挥控制的特点,对C2功能和方式空间进行了研究,定义了信息时代5种C2方式原型,并对各方式原型目标和要求进行了详细辨析,分析了其成熟度水平和成熟度迁移模型,最后讨论了未来战场对C2的挑战。对于帮助作战人员分析当前C2领域存在的问题,明确当前和未来需要的指挥控制能力,提升各级指挥员指挥控制、近实时管理复杂动态不确定作战使命的能力,具有一定参考价值。
以简单有向连通图为基础,建立了指挥信息系统结构的网络模型,对系统结构中各种作战环路的基本原理与作用进行了分析,指出环路是形成系统网络化效能的主要原因。采用可客观刻画不同环路数量加权和的自然连通度为主要指标,提出了一种基于自然连通度的系统结构网络化效能评估方法。通过对某区域联合防空指挥信息系统结构效能的仿真实验分析,验证了所提方法的有效性。
本文分析了陆域指挥信息系统国产化软件平台的建设需求,面向服务器、指控端、机载终端、火控终端、手持终端等异构环境,开展了可支撑跨平台软件开发/运行/集成、多种场景作战运用的国产化指挥信息系统软件平台设计,提出多模态自适应人机交互、跨平台服务开发集成、异构硬件平台适配优化、软件运行库和跨平台中间件集成优化等关键技术解决方案,为陆域指挥信息系统的异构软件集成部署、跨平台协同运行、多场景适配运用等基础设施的设计提供支撑。
针对制空作战中小型空射诱饵(MALD)运用问题,分析了美军多个MALD型号的研制发展现状,详细探讨了MALD基本型、MALD-J和MALD-N的基本性能,对其功能变化与演进进行了分析;结合制空作战任务需求,从“钓鱼”式诱捕敌机、佯动制敌、电子干扰压制敌机与应急投放保护载机四个方面,探索了其可能的运用方法,可为制定对抗MALD的空战策略方法提供理论参考。
瞄准点优化是指通过对导弹瞄准点的选择使得对目标的打击效果达到或接近最佳。以具有不同毁伤效果的多弹型导弹打击变电所目标为例,采用改进遗传算法对多弹型导弹打击同一目标的瞄准点优化问题进行研究。结合变电所的目标易损性,选择合适的毁伤指标及对应类型的导弹武器,建立最优瞄准点求解模型。为解决传统遗传算法易陷入局部最优值的缺陷,建立存放优势个体的经验池,避免优势个体的丢失,并且,保留基因型相差较大的个体,增强种群多样性,避免算法过早收敛。经过计算,该算法可有效解决多弹混合瞄准点优化问题,相较于传统算法,整体寻优结果更佳,且具有良好的收敛性,因此,具有比较高的应用价值。
以传统动能武器及现代高能激光武器的防空反导作战为背景,建立了异构防御武器多战术目标的动态武器目标分配模型;在考虑指挥员抉择偏好的情况下,提出基于改进r-NSGA-Ⅱ算法的武器目标分配优化框架,给出具体优化流程;基于具体作战想定,设计实验将改进r-NSGA-Ⅱ算法与NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ、MOEA/D等经典算法在收敛性、分布性与时间复杂度等性能指标方面进行对比分析。实验证明,改进r-NSGA-Ⅱ算法在保证计算效率的情况下可以更好地反映指挥员的作战偏好与意图。
针对气垫登陆艇突击上陆过程中可能面临的威胁,提出了武装直升机对气垫登陆艇的区域掩护和伴随掩护法。在区域掩护中,建立了掩护区范围计算模型,给出了武装直升机区域掩护方法;在伴随掩护中,建立了敌导弹艇对气垫登陆艇的威胁角确定模型。基于该模型,结合武装直升机的装备性能,给出了武装直升机对气垫登陆艇掩护的前出距离优化模型。结合仿真计算,给出了武装直升机对气垫登陆艇的配置和掩护方法,为气垫登陆艇突击上陆过程合理运用武装直升机掩护提供了理论指导。
针对武器目标分配问题,提出一种改进蛙跳算法来求解空间受限的武器目标分配。首先,基于武器目标分配原则建立多约束条件下武器目标分配模型,并将多目标优化问题转化为单目标优化问题;其次,采用基于非支配等级和拥挤度因子的精英选择策略改进初始种群的多样性和均匀度,提升算法最优解的质量;最后,通过合理的想定背景进行仿真计算,结果表明:该方法可有效平衡搜索时间和全局最优解质量,可作为编队防空作战时武器目标分配的一个不错选择,通过与SFLA算法和遗传算法进行比对分析,表明该算法相对SFLA算法求解的最优解质量高,相对遗传算法搜索效率高。
基于人员爆炸伤的特点,针对爆炸过程中超压、冲量的变化对人员造成的损伤,建立了用于评估人员在爆炸威力场中伤亡概率的计算模型。结合爆炸伤特点,对人员损伤情况进行分类,分析冲击波杀伤和爆炸导致的人员抛投伤。根据爆炸物相关参数,计算TNT当量以及爆炸威力场中的超压和冲量变化,采用PROBIT方法对人员伤亡概率进行评估。在此基础上,首先,分析了江苏响水天嘉宜化工有限公司“3·21”特别重大爆炸事故。结果表明,在此次爆炸事故中,由该模型计算得到的安全距离与实际情况相符。然后,对某型弹药的战场冲击波杀伤概率进行了评估,并对四种伤情特点进行了分析。该模型可用于快速计算爆炸时超压和冲量变化导致人员伤亡的概率,对于评估爆炸安全事故中的人员伤亡情况以及战场中的爆炸致伤情况有一定参考意义。
在实弹射击中,一般将迫击炮座钣与水平地面构筑成20°角左右,从而使座钣更加稳固,以提高射击精度。为探究身管与座钣在实弹射击中的最佳配合角度,建立了某型82 mm迫击炮与土壤刚柔耦合的有限元模型,对装药号为4号,射角分别为50°、60°,座钣与水平地面分别成10°、20°、30°的6种工况,基于显式求解器进行发射动态响应分析,得到6种工况下迫击炮一发射击时射角的相对变化曲线。在其他发射条件一致时,发现座钣与身管的角度越接近90°,迫击炮射角相对变化量越小,当座钣与身管角度达到90°时,射角相对变化量也达到最小值,此时的射击精度最高。该研究结果对迫击炮的可靠使用、发射动态响应研究和相关辅助装置设计具有参考价值。
针对兵棋推演系统信息繁杂,不利于用户理解作战态势的问题,提出了基于时空和作战编组的轨迹聚类CTUW算法。该算法分为轨迹压缩、相似性度量、轨迹线段聚类和可视化4个部分,可从繁杂的轨迹信息中提取主要内容并进行概括表达,达到既简洁概述兵棋推演的整体态势变化,又不丢失棋子机动过程中的重要细节信息的目的。实验结果表明,CTUW算法的轨迹聚类效果相比TRACLUS算法和CTECW算法更精细,计算复杂度也较低,即使在处理具有异常机动速度、特殊轨迹形态、路线交叉重叠等特殊轨迹数据时仍能保持较好的聚类效果。
利用卫星仿真工具包(STK)建立了Starlink星座覆盖模型,对其在南北纬70°范围内的覆盖能力进行了仿真分析,具体分析了星链星座对华盛顿、北京、中国台湾、基辅四个地点及其所在四个地区的覆盖能力。仿真结果表明,目前,星链星座能够达到对南北纬约60°之间地区的100%覆盖率,1.5版星链卫星开始覆盖两极地区,星链星座向实现全球覆盖方向稳步发展;星链星座对华盛顿、北京以及基辅等高纬度地区能够实现24小时全覆盖,且覆盖重数较大;对中国台湾等低纬度地区还有部分时刻无法实现连续覆盖,但整体覆盖能力正稳步提升。
针对潜艇实装训练虚拟水声目标逼真度较低的问题,采用嵌入式训练系统向潜艇声呐系统提供目标的水声特征仿真信息。建立了虚拟水声目标声学特性计算模型,研究了水声传播损失计算方法,建立了海洋环境噪声级和平台自噪声计算模型,建立了虚拟水声目标运动计算模型,在嵌入式训练系统中构建了虚拟水声目标智能机动决策模块。仿真实验验证表明,综合采用上述方法能够有效提高虚拟水声目标的训练逼真度,满足潜艇实装训练要求。
为解决卫星平台对地面辐射源无源定位需要参数测量导致的信号关联困难和信息损失问题,提出了一种针对未知辐射源的脉冲相参累积直接定位算法。该算法利用脉冲时差与相位差信息,通过最大似然估计原理构建代价函数实现定位。仿真分析表明,定位方法可有效应用于卫星平台,且在低信噪比条件下,可通过脉冲相参累积提升定位精度。
应急通信具有较强的突发性和不确定性,为满足应急通信网规划中灵活快速组网的要求,根据不同层次网络特点,进行网络拓扑结构分层建模描述,应用深度强化学习算法,实现拓扑结构生成,并通过算法优化其生成效率,依据业务特点,按策略分配应急通信网业务资源,实现完整的应急通信网规划,最后通过样例仿真,验证了应急通信网模型及算法的科学性和高效性,为应急通信网的规划提供参考。
未来海上编队作战中,为有效解决参战单元多,指挥关系复杂,信息流通量大等问题,需要有一套可靠的通信系统做保障,由于双向多中继通信系统具有较高的频谱利用率和网络吞吐量,是协同通信领域的研究热点。研究了双向多中继通信系统的通用模型,改进了现有的分布式中继选择方案,通过与最优接收信噪比中继选择方案和已有分布式中继选择方案进行仿真对比,优化后的系统信道容量和中断概率与最优中继选择方案比较接近,且在中断概率和中继数量较少时,信道容量较已有的分布式中继选择方案均有所提升。
