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各军兵种部队实现指控信息互操作的方式有多种,建立规范化的指控信息互操作结构框架,可以为解决系统间指控信息互操作问题提供思路。分析对比了三种类型的设计方法,围绕作战管理语言(BML),结合面向服务的体系结构(SOA)和统一架构框架(UAF)的结构理念,最终选择了直连型的结构框架构建方式,并构建包含系统、技术、资源、服务、功能和组织6个层级,本体模型、语义映射、模型生成等多要素的公共服务支撑结构框架,为指控信息互操作规范化研究提供了结构框架理论支撑。
智能化网络是网络技术与人工智能技术深度融合的产物,可以使网络具备感知、思考、学习和行动的能力。首先分析舰艇装备对网络智能化发展提出的要求,其次介绍智能化网络相关概念及标准化进展,从ICT设备厂商、电信运营商、学术研究团队、美国海军等维度介绍智能化网络研究进展,最后总结舰艇网络发展现状,探讨分析舰艇网络智能化发展趋势,为推动舰艇网络向高效能、智能化方向演进提供支撑。
为解决天基信息支援装备体系的作战效能动态评估问题,提出一种基于动态贝叶斯网络的天基信息支援装备体系作战效能评估方法。首先以系统动力学模型获取数据样本,然后以静态贝叶斯网络作战效能评估模型为基础建立动态网络,以EM参数学习算法构建动态贝叶斯网络作战效能评估模型,最后对天基信息支援装备体系进行作战效能分析。在作战效能评估模型的基础上,以海上方向打击移动舰船目标的作战场景为例,分析了天基信息支援装备体系中诸多影响因素之间的相互关系与影响程度。同时,仿真实验验证了该方法应用在天基信息支援装备体系作战效能评估中的有效性和可行性,能够为天基信息支援装备体系作战效能评估提供坚实的技术支撑。
全面准确地掌握战场态势,是未来两栖作战取得胜利的先决条件。分析了两栖作战对态势智能认知的需求,提出了态势智能认知概念框架,描述了框架各组成部分的功能、作用和主要模型内容,为两栖作战态势感知能力向态势智能认知能力的发展奠定基础,为未来两栖作战提供先决条件。
针对天基信息系统在联合作战中服务质量有待提升的问题,提出天基信息精准服务相关概念。根据具体作战任务,通过任务分解、服务建模和信息建模,明确元任务与天基信息服务、天基信息之间的关系;通过作战任务中各作战门户节点不同职务的作战人员角色职能分析,确定每类作战人员所需执行的元任务,进而明确其需要的天基信息服务类型,实现了面向作战任务的天基信息精准服务体系的需求匹配。
对人工智能技术在军事情报领域应用与研究现状进行了分析梳理,以期为后续军事情报研究提供借鉴。从情报智能分析与军事指挥决策方面,梳理总结了人工智能在军事情报工作中的发展与应用现状。基于情报工作流程,分析了人工智能技术下的军事情报服务模型。系统梳理了美国智能情报系统典型项目研究发展状况,并对人工智能在军事情报领域重点发展趋势及技术难点进行了探析。
面向多机协同空战条件下的机动决策问题,建立了三自由度战机模型,并根据空战时飞行员的实际操纵,设计出一种拓展的基本机动动作决策集。通过构造角度、速度、距离和高度优势函数建立空战态势评估模型。基于群决策理论,设计了Cook-Seiford决策算法,并首次将其应用于多机协同空战机动决策研究,有效优化了决策流程。在初始态势劣势情况下,以2对2、3对2等典型空战条件为仿真背景,将Cook-Seiford群决策算法与Copeland、Dodgson群决策算法进行对抗空战仿真。仿真结果表明,基于Cook-Seiford群决策算法的协同机动决策能够取得明显对抗优势,验证了本文设计算法的有效性,为将群决策算法用于求解多机协同空战决策提供了一种新的思路。
从遇险对象分布情况和理想发现概率分析入手,对影响航空搜索的修正因素、扫视宽度以及可搜索范围进行了解读,全面梳理了实际发现概率、成功概率、包含概率和累积成功概率,为航空搜救行动中搜救范围的确定以及搜索成功概率的分析提供了有效手段和支撑。
目标威胁度评估是反舰导弹作战指挥决策重要环节之一。针对作战目标属性关联复杂,主观决策缺乏客观依据支撑的问题,采用熵权法及灰色关联法的混合构建目标威胁评估模型,依据有限的作战指标数据,对目标威胁度进行排序,得出了导弹攻击目标的顺序,结果表明混合评估方法的有效性、合理性,为反舰导弹优选攻击目标提供理论支撑。
针对雷达对跳跃滑翔目标跟踪问题,提出了一种基于改进Jerk模型的无迹卡尔曼滤波(UKF)跟踪算法。该方法针对常规Jerk算法需要人为预先设定加加速度方差和“急动”频率而引入的估计误差,通过当前位置估计值和当前位置一步预测值进行加加速度方差自适应计算,并将“急动”频率与加加速度方差相关联,在目标运动状态估计的同时实现了模型参数自适应调整。同时,将改进Jerk模型与UKF算法相结合,给出了整体算法流程,并进行了仿真实验。仿真结果表明,与常规Jerk模型算法相比,本文提出的方法实现了模型参数的自适应调整,在跟踪过程中更能适应目标的机动特性。
中段弹道飞行是各种导弹防御系统的研究重点,动能拦截器的发展已达到精细化、精确化的程度, 对弹道导弹中段突防技术提出了挑战。针对动能拦截器的拦截与弹道导弹中段机动突防问题,研究了一种新的拦截器-突防弹机动策略,在突防弹不机动情形下,分别研究拦截器拦截成功的策略以及突防弹机动情形下突防弹突防成功的策略。在拦截器和突防弹的速度矢量平面内构建攻防对抗模型,基于动力学原理和奇异摄动理论,使用两种不同的脱靶量计算公式,通过脱靶量确定拦截器和突防弹拦截成功或者突防成功。仿真结果验证了该机动模型的正确性和有效性。
针对末敏弹在无气象条件数据作战时弹道误差大,无法对目标精确覆盖,导致作战效能降低,甚至无法达成作战目的这一问题,对目前常用的两种解决思路和作战使用方法进行了阐述。基于试验靶场实际工作经验,探寻了一种利用气象预报数据解算末敏弹弹道诸元的新思路。通过大量试验数据和弹道仿真结果,对比分析了标准气象条件、气象预报数据、实际气象数据等环境因素下的弹道落点与试验实测落点偏差,验证了气象预报数据在末敏弹射程与侧偏预测的准确性与可靠性,为提升实战条件下末敏弹的作战效能提供了理论依据,也为末敏弹试验开展提供了便利。
自主水下航行器是海战中水下武器的重要组成部分,多水下航行器协同作战可提升整个系统的作业效率与鲁棒性。针对水下航行器领航者-跟随者编队控制中跟随者获取领航者信息的方式,提出了基于水下目标定位方法的领航者-跟随者编队控制框架,设计了基于李雅普诺夫方法的编队控制器,证明闭环系统的一致渐进稳定。最后通过仿真案例佐证了本文的理论成果。
舰船系统作为一种典型的信息物理系统(CPS),随着其信息化程度的不断提高,CPS信息安全事件频发。现有针对复杂网络的关键节点识别方法多是针对电力系统网络,基于这些网络的评价指标难以应用于电力系统之外的CPS网络。针对现有的关键节点识别方法在CPS中的不足,提出一种基于熵权法和FMEA的信息网络关键节点识别方法。将有效影响范围这个概念加入失效模式与影响分析(FMEA)的指标定性中,利用熵权法对FMEA中的指标进行客观赋权。结合主观性较强的FMEA中的风险顺序数,以风险顺序数中的三个评估指标作为熵权法中决策矩阵的指标。最后,通过舰船保障任务信息流节点网络案例验证该方法的正确性和可行性,分析结果表明,基于熵权法对三种指标综合赋权后的排序比单一的指标要更加合理。
针对盟国多军兵种联合作战数据共享交换的需求,北约面向指挥控制和仿真互操作域提出了多边互操作性规划信息模型(MIM)。MIM作为核心数据框架的语义参考模型,支持互操作性规范的开发及其特定流程。介绍了MIM的开发需求和发展历史,分析了MIM语义信息注释模型的方法,总结了MIM的工具和服务,然后结合其特点,从适用性、应用策略等方面对MIM作为语义参考模型支持跨系统信息共享进行了研究,并给出了具体的应用示例。为语义参考模型的应用及其在多军兵种联合作战中的数据共享交换提供基础。
“宙斯盾”编队通过舰船之间的灵活配置,实现对不同进攻方向目标的拦截防御。基于舰体坐标系和目标坐标系,构建了“宙斯盾”舰船编队探测区和拦截区模型;综合利用制导雷达和“标准-3”拦截弹的功能仿真模型,提出了舰船编队反导防御的动态仿真建模方法,定义了探测方向性系数和杀伤方向性系数,量化评估编队反导防御的方向特性。以双舰“宙斯盾”编队为典型案例进行仿真试验,得到有益结论。该成果可为战场攻防态势评估等提供支撑。
针对航空领域通用接口半实物仿真环境的应用需求,在构建虚拟集成与仿真验证平台的基础上,提出了基于ARINC664接口适配器的半实物仿真系统的实现方法。以ARINC664接口适配器的工作原理为牵引,明确半实物仿真系统的设计原理和方法,搭建半实物仿真验证环境,并基于北斗定位处理机的硬件在环仿真场景对系统进行验证测试,结果表明,系统的设计与实现是正确、合理的。
星链计划是当前唯一正在快速部署的低地球轨道巨型星座,本文分析了低轨卫星通信的优势特点,并对星链计划建设情况、系统架构等内容进行了概述。利用卫星工具包(STK)对第一阶段“壳层1”的1 584颗卫星进行建模仿真,基于星链卫星配备激光通信载荷之后的组网模式,以Dijkstra最短路径算法求解任意两颗星链卫星之间的最短星间通信链路距离,从而得出理论上最短的通信时延。最后根据仿真结果对星链计划的军事应用进行了预测。
软件雷达系统功能由软件定义是雷达未来发展的一个趋势,这对系统硬件计算性能和数据传输带宽提出了很高的要求,因此将异构并行高性能计算技术引入软件雷达领域。根据系统功能逻辑,构建了软件雷达硬件平台系统,利用先进的异构并行计算技术,设计了一个具体的通用硬件平台架构。该平台通过独立的高速采集卡完成回波信号的采集与A/D变换,利用FPGA刀片异构服务器完成雷达信号实时处理,通过GPU异构超级计算机完成数据处理和显控,利用InfiniBand网络和磁盘阵列完成数据的高速传输与存储。通过性能分析,该硬件平台能够满足现代雷达对计算速度和传输带宽的性能需求。
为研究末制导跟踪阶段雷达导引头的波形选择,提出了一种认知雷达导引头制导跟踪过程中的波形选择算法。首先,结合导引头制导和观测滤波模型,建立了雷达导引头波形选择的处理流程;其次,使用交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMMUKF)算法来解决非线性跟踪问题;基于最大互信息准则搜索波形参数使得跟踪误差最小。仿真结果表明,波形选择算法可以有效提高导引头跟踪精度,并提供更为平稳的制导过载。
UUV集群性能准确的评估对于UUV集群的选择和优化具有重要意义。通信性能是UUV集群重要的性能之一,UUV集群作业的各个环节都发生着信息的传递,通信质量直接影响整个UUV集群性能。通过研究UUV集群通信性能评估方法,建立了通信性能评估指标体系,确定了各指标参数获取方法,并用相对比较法计算了各评估指标的权重系数,在此基础上基于理想点法对5型UUV集群的通信性能进行评估,评估结果表明该方法计算速度快,区分度明显。
作战网络中信息通信保障力量使用是否合理,关系着作战网络中信息流转的效率,深刻影响着作战网络能力的生成。以OODA环优化为目标,研究了作战网络中信息通信保障力量的需求。首先,确定OODA运转效率的评价标准,采用面向作战网络特征的遗传算法优化网络;根据优化后作战网络的节点度以及社团结构,分析了作战实体和网络整体的信息通信保障力量需求。实验表明,作战实体的信息通信保障力量需求不仅与其重要性有关,还受实体类型影响;信息通信保障力量需满足含3类子网的作战网络构建需求,包括两类星型网、一类网状网,且3类子网需有序衔接。
针对飞行器在卫星信号失效时导航精度变差的问题,提出一种基于惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)、卫星定位与景象匹配的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)载机平台组合导航方法。首先根据INS、卫星定位与景象匹配的数学模型,构造了对应的量测方程,然后应用卡尔曼滤波(Kalman Filter, KF),对不同的量测推导了对应的滤波算法。其中对于卫星数据与景象匹配数据,通过扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)进行了线性化处理。该方法不要求卫星数据直接提供定位信息,故在卫星数较少时也可以应用。仿真实验中,当卫星信号部分缺失时,本文方法能获得比INS与卫星组合定位方法更小的位置误差,在包含卫星信号时,也能提供比INS与卫星组合定位方法更优的精度。仿真结果证明了该方法的有效性。
