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作战能力需求分析是作战概念开发过程中的关键环节,在形式化描述作战概念能力需求分析问题的基础上,通过定性与定量结合,设计了一种基于深度强化学习的作战概念能力需求分析方法。该方法通过模拟仿真实验,获取高可信度的仿真小样本数据集;基于经验数据构建作战概念的代理模型,并以高可信度仿真数据集为输入,应用多目标优化算法对代理模型进行优化训练;最后,将训练得到的代理模型与深度强化学习框架进行交互寻优,实现作战概念能力需求的反向探索。选取“超越式登陆”为实例进行验证,实验结果表明方法可行。
提出一种基于本体的军事术语知识图谱构建方法,用于获取军事术语数据中的语义信息并构建军事术语知识图谱。该方法在军事术语数据分析的基础上构建军事术语本体,采用基于规则的方法和基于预训练模型的方法抽取军事术语关系,并使用图数据库存储军事术语知识,可以构建出高质量的军事术语知识图谱,支持语义搜索、智能问答等智能化应用。
为研究海警舰艇在维权执法任务中舰炮武器对典型目标的毁伤问题,提高海警舰艇舰炮武器运用能力,构建了仿真模型及仿真流程,通过仿真计算不同目标的毁伤概率和消耗弹药期望,分析了典型目标毁伤概率、消耗弹药期望与射击距离的关系,获得针对典型目标的破坏性射击策略。研究成果可以为海警舰艇执行维权任务提供参考借鉴。
鱼雷是现代海战中水面舰艇和潜艇面临的主要威胁之一,如何防御鱼雷一直是各国研究的热点和难点问题。分析了当前几种典型的反鱼雷技术的应用原理、技术特点、适用条件、优缺点等,并在此基础上对反鱼雷技术的发展趋势进行了展望。
不同折射率的介质材料按照一定结构周期性排列形成光子晶体,可规律性地控制光子传输,该材料的红外隐身特性是当前研究的热点之一。详细介绍了光子晶体相关概念以及国外光子晶体红外隐身材料发展概况,总结了光子晶体红外隐身技术的特点,针对光子晶体兼容隐身技术的发展进行研究,给出了未来光子晶体红外隐身技术发展的几点启示。
为提升舰载战斗机多传感器协同探测作战效能,基于空中截击战情想定,按照作战空域从远到近,建立了舰载战斗机空域增程搜索、雷达一发多收、雷达红外融合探测、编队协同制导和雷达多波束探测场景模型。在超视距、中距和近距搜索阶段,重点对多传感器协同探测模式中的增程探测、探测及干扰和多波束探测进行了仿真分析。根据不同作战距离,创新性开展了作战流程下多传感器协同探测模式设计。
针对无人机平台空间和资源有限、高分辨率SAR图像检测容易出现目标标注不准以及计算量过大等问题,提出一种无人机载高分辨率SAR图像目标快速检测方法。该方法首先利用双边滤波器抑制高分辨率SAR图像中存在的相干斑噪声和目标内部的非均匀起伏;然后进行一次大尺度的SLIC分割,通过对超像素单元粗糙度进行分析,对存在欠分割问题的超像素单元再进行一次小尺度的SLIC分割;最后对过分割的超像素单元进行合并处理,最终得到目标检测结果。实验结果表明,该方法不仅可以提升对高分辨率SAR图像目标的检测效率,改善SAR图像目标提取能力,还有利于发现部分人工方法容易遗漏的小目标,具有很好的工程应用价值。
针对海量无行为模式标签航迹数据的目标行为异常检测问题,提出一种基于门控循环单元的变分自编码器模型(Gate Recurrent Unit-Variational Autoencoder,GRU-VAE)无监督航迹异常检测方法。该方法通过检测航迹异常发现目标的行为异常,分为模型训练阶段和异常检测阶段两步实施:在模型训练阶段,构建了以GRU和VAE为主要结构元素的基于门控循环单元的变分自编码器模型,利用无异常信息标签的历史航迹数据对GRU-VAE模型进行训练,根据训练集的航迹点重构损失分布情况,采用正态分布法或百分位数法划定置信区间为航迹点重构损失门限;在异常检测阶段,该模型对实时航迹数据集进行检测,将重构损失超出航迹点重构损失门限的航迹点视为异常航迹点,当航迹序列中的异常航迹点占比超出占比阈值时,判定为异常航迹序列,结合数据异常情况向一线人员发送目标的异常行为信息。AIS数据实验结果表明,模型最高F1分数达86.36%,查全率达95%。本方法对异常航迹的检测具有高灵敏度和低漏警率,可满足战场态势认知需求。
针对无人水面船不确定水域的特定目标搜索与可控角度导引问题,探索了基于YOLO的目标检测方式以及基于舷角约束的导引控制方法。在分析水面海雾等不确定条件基础上,设计相关滤波器并采用改进式YOLOv5算法对目标特征提取,并结合相机深度信息进行坐标转换实现对水面目标的检测定位;在导引规划中,改进传统比例导引为滑模变结构导引控制,实现高机动性目标舷角约束制导。控制系统设计上,采用TCP/IP结合ROS机制,打造了针对视觉信息处理的舷角约束末端制导系统。最终借助Autolabor无人系统平台完成了二维模拟实验验证,目标导引误差结果为1.54%,证明了该方法的有效性和可行性。
针对单飞行器采用无源探测手段对拦截弹主动段进行弹道估计的问题,提出一种基于动力特征模板的多模型自适应无迹卡尔曼滤波(MMAE-UKF)算法。在观测信息不完备的条件下,通过引入拦截弹动力特征模板,将飞行程序角模型设计参数与发射方位角增广为目标状态分量,基于程序角模型和动力特征模板构建非线性MMAE模型集,采用MMAE-UKF算法对拦截弹的程序角模型和设计参数进行辨识,同时对拦截弹主动段运动状态进行估计。仿真结果表明,算法能够快速准确辨识出拦截弹主动段采用的程序角模型及设计参数;与传统的增广状态滤波算法相比,运动状态估计误差显著减小,滤波稳定速度大幅度提高。
现代战争呈现多域协同、多任务并发、多要素耦合的新形态,对作战任务规划提出了新的挑战。对复杂的作战任务进行合理分解和规范化描述是提高任务规划科学性、提升任务规划效率和任务完成质量的有效手段。在系统阐释作战任务分解相关概念的基础上,提出作战任务分解的基本原则,借鉴“霍尔三维结构”模型,提出基于“时间维、逻辑维、活动维”的作战任务分解策略,定义了元任务的规范化描述形式,从时序、逻辑和功能三方面对元任务之间的关系进行了规范化描述,应用案例研究表明,所提出的方法对于复杂作战任务的合理化分解和规范化描述可行且有效。
战争复杂性日益提高,快速完成作战任务筹划对于提高指挥效率至关重要。提出了联合作战任务矩阵分析模型,为作战任务筹划提供了一种理论方法;以此为基础,构建作战任务-支撑要素-威胁要素信念网络模型;设计了信念网络关键参数的贝叶斯学习方法,采用想象力机制来提高算法在自博弈学习中的收敛速度;给出了一种深度最小威胁生成树搜索算法,该算法能够通过平衡搜索误差和搜索速度,高效完成任务优先级排序。最后,通过仿真实验验证了上述模型和算法的有效性。
为提升边境管控行动任务规划能力,基于边境管控行动任务规划的特点,分析了边境管控行动任务规划的基本内涵,从边境管控行动任务规划主体客体、体系构成、层级区分提出了边境管控行动任务规划的体系构成,并基于遗传算法探讨了边境管控行动任务规划的基本方法流程。从边境管控行动任务规划主体客体、体系构成、层级区分进行了策略分析,并基于遗传算法探讨了边境管控行动任务规划的基本流程。
综合考虑运输成本、存储成本、回收需求、运输容量等因素,利用多种运输工具为海域岛礁进行周期内的物资补给,是具有时间窗及容量限制的车辆路径规划问题。智能算法为解决这种复杂的不规则优化问题提供了较好的思路。建立了海域岛礁物资补给任务规划数学模型,探索了遗传算法的求解过程,并运用一个实例进行了计算,优化结果表明,方案能节约运输成本与储存成本,同时也满足了物资保障周期的需要,能为科学规划海域岛礁物资保障任务提供较好的参考。
针对联合火力打击方案优化“既快又精”需求难题,设计了CE-QPSO算法,提出了基于该算法的联合火力打击方案智能优化方法。该算法充分结合了交叉熵算法良好的全局寻优能力和量子粒子群算法高效运行的特点,通过构建离散概率矩阵,使粒子的不确定性运动更具方向性,提高了粒子的协同寻优能力。实验结果表明: 基于该算法的联合火力打击方案智能优化方法能够有效提升联合火力打击方案的优化效果和优化效率,且相比于标准交叉熵算法和标准量子粒子群优化算法具有明显优势。
在传统的火力分配问题上进行了模型和方法优化,考虑舰艇在拦截目标时存在失误的实际情况,依据多目标优化原则,采用改进的分布式遗传算法进行初步求解,制定相应的容错控制律,对存在失误的策略进行修正,保证火力打击效果较好的同时保持较高的容错度。最后通过仿真实验,验证了该种方法能够快速地收敛到最优解,并且在进行补偿时能最大程度地降低损失,具有一定的作战应用价值。
针对当前防空预警信息系统对空中目标威胁度评估的迫切需求,对空中目标作战场景和自身特点进行了分析研究。首先,提取携弹类型、所属国家等八项基本指标,通过层级划分构建层次式指标体系,并针对定性和定量指标给出威胁评分量化模型。然后,基于层次分析法给出各指标权重,计算空中目标威胁度的综合评分。最后,在仿真数据模拟实验中,验证了该方法的准确性和有效性。空中目标威胁度评估结果可有效支撑后续装备调度策略的选择和防空武器火力的分配,具有较高的实际应用价值。
在战场上敌我双方作战的过程中,准确地预测敌方的兵力部署将有利于我方的作战。基于兵棋推演的态势数据,通过训练图神经网络,提出了预测敌方未知算子位置的方法。首先,在对数据进行预处理后,实现了态势到图结构数据的转化,构造了兵棋态势的图结构数据集,用于图神经网络的训练。其次,根据兵棋态势及其数据的特点改造了GraphVAE模型,实现了兵棋态势图结构数据的补全。最后设计了基于补全后的图结构数据,计算敌方算子位置的方法。通过实验证实了该方法的有效性和可行性。
针对当前考核系统存在的与指挥信息系统脱离,难以开展远程组训等问题,提出可伸缩拓展的指挥训练考核系统体系架构,为集成调用指挥信息系统相关组件、开展大规模组训提供技术支撑。首先,提出多系统融合的组件集成框架以及一体化考核课目评判模式,用以实现包括指挥技能在内的各课目的考核;接着,设计多层级服务端考核结构,在此基础上,通过虚拟化集群等技术的应用,实现多样化条件下的系统快速部署以及远程异地的大规模组训应用。
在对作战体系能力检验评估分析的基础上,从作战、业务和工程视图三方面对作战体系能力检验评估数据资源体系进行了研究,提出了三视图数据资源体系框架,给出了数据资源建设建议。对明确作战体系能力检验评估数据需求,提升作战、业务和工程视图对于联合作战体系能力检验评估数据理解的一致性,促进作战体系能力检验评估数据资源建设和数据综合服务平台建设具有一定参考价值。
作为指挥信息系统重要构成部分,信息传输分系统效能发挥程度直接影响多平台体系作战任务完成度。针对舰艇信息传输效能评判需求多元、系统组织运用复杂的特点,采用技术量化模型与定性制约因素相融合的方法,围绕单链路、多链路和编组作战信息传输需求,构建了基于实战任务的信息传输效能评判及控制体系架构,可为舰艇通信指挥决策提供有效支撑。
演习训练课题设计与评估是开展军事训练的重要环节,科学的训练课题设计,加上合理的课题设计评估方法,可以有效提高军事训练的质效。针对演习训练课题设计难,课题设计评价不够科学的难题,分析了训练课题设计要求,研究了基于任务的训练课题设计方法,及基于该方法的训练模式,并提出了基于相似度的训练课题设计评估方法。研究成果形成了配套训练课题设计与评估模式,可为部队组织演习训练提供借鉴参考。
