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目前的战场态势图所展示的作战要素数量大、信息杂、变化快,指挥员极易出现认知过载问题,难以实时准确把握战场热点。针对上述问题,提出了基于改进加权核密度估计法的战场态势热力图的构建展示方法,该方法通过指挥员需求选择、战场热点值计算、颜色表映射及态势图融合的流程,以符合人直观认知的热力图形式展示战场态势热点。示例演示及结果分析表明,提出的方法能够有效筛选态势信息,突出态势热点,具有较好的显示效果和应用前景。
针对导弹远程精确打击作战对新型远程目标指示手段需求,提出了以侦察卫星信息作为远程目标指示的构想。梳理了侦察卫星信息支援海上远程精确打击作战过程,提出了侦察卫星信息时效的定义,建立了约束条件下基于导弹末制导雷达搜索区的侦察卫星信息时效和导弹捕捉概率计算方法,并选择相关弹型进行了数据计算,获取了不同射程、末制导方式下的捕捉概率。研究结果表明:在可接受区间内,侦察卫星信息的时效能够满足海上远程精确打击的目标指示需求。
舰载一体化雷达电子对抗系统作为全新的信息系统,射频资源调度是其作战效能充分发挥的关键,运用蝙蝠算法,以单舰对空作战为例,以“作战步骤”为衔接,建立了“目标—射频资源”分配策略,定义了多目标多任务射频资源调度模型,并进行仿真计算,资源调度优化结果符合单舰对空作战基本原则,对舰载雷达电子对抗一体化资源调度具有实际指导作用。
针对陆军合成营作战任务分解得到的元任务,以合成营各类型作战单元用于执行元任务的数量规模为决策变量,以作战资源和合成营作战单元数量为约束条件,以兰彻斯特战争模型为基础推导出作战伤亡函数,并以伤亡最小为目标函数,为陆军合成营作战编组建立了规划模型,实现了动态编组。
针对基本指挥所作战指挥军事概念模型的形式化描述问题,在分析基本指挥所作战指挥编组结构的基础上,采用UML方法,利用用例图描述基本指挥所作战指挥的功能模型,利用类图描述基本指挥所作战指挥的编成模型,利用时序图和活动图描述基本指挥所作战指挥的动态模型,为基本指挥所作战指挥仿真系统的开发提供支撑。
作战实验方法为军事科学研究提供了全新的研究视角和有效的科学手段。空中进攻作战和防空作战中,研究作战筹划指标具有重要的意义。尝试采用析因实验的方法,对一种典型支援干扰模型进行了仿真实验,对影响作战筹划的因素进行了分析,以期对进攻作战中各突击要素航线规划和防空作战中地空导弹装备的选择使用提供参考。通过析因实验,客观反映作战规律,具有一定的军事意义。
在分析对比助推滑翔高超声速反舰导弹与传统反舰导弹在飞行弹道等方面差异的基础上,建立下压段导弹质心运动方程以及目标运动模型,并以满足落角约束的最优导引律作为下压段的导引律,对助推滑翔高超声速反舰导弹的飞行弹道进行仿真分析;建立密集阵武器系统与助推滑翔高超声速反舰导弹的攻防对抗仿真模型,使用蒙特卡罗法仿真计算导弹飞行速度、落地倾角等对反舰导弹突防概率的影响。通过仿真分析得出了助推滑翔高超声速反舰导弹突防密集阵武器系统的能力,为助推滑翔导弹的作战使用提供理论支撑。
为了解决无线通信网拓扑模型生成问题,分析了现有网络拓扑模型的不足,结合无线通信网的特点,提出了一种基于最大度约束的无线通信网拓扑演化模型。研究了网络拓扑模型的演化方式和算法步骤,解析计算了模型的度分布。对网络的度分布和网络效率等网络特性进行了仿真分析,仿真结果表明:模型生成的网络具有小世界特性和近似幂律分布,能够充分体现无线通信网的拓扑结构特性。
针对雷达侦察图像受乘性噪声的干扰而严重影响后期的图像处理问题,提出一种结合小波分析和变分原理的图像去噪模型。该模型首先利用bior3.7小波将雷达侦察图像分解为一个低频子带和三个高频子带,然后用小波软阈值法滤除低频噪声,用改进的全变分模型滤除高频噪声,最后通过小波逆变换得到去噪后的图像。其中,改进的全变分模型是通过将原有全变分模型中的扩散系数和保真项系数进行改进后得到的。MATLAB仿真结果表明,提出的去噪模型和传统的去噪方法相比,峰值信噪比平均提高了近1.2dB,并且在有效去噪的同时很好地保留了雷达侦察图像的边缘信息。
传统的直方图均衡算法存在一些缺陷,如局部过增强现象和增大图像噪声。针对这些缺陷,提出了自适应多子直方图均衡算法,该算法首先对原始图像的直方图进行分割,接着对子直方图的灰度级进行重新映射,然后重新分割映射后的直方图,调整直方图中灰度级的频率,最后分别对各个子直方图进行均衡处理。实验表明,该算法能够在对图像进行增强的基础上,有效地降低了过增强的影响,同时在保持图像细节方面有比较好的表现。
快速、准确计算通信对抗测向定位区,是指挥员定量掌握侦察装备测向、定位效能的重要依据,然而现有定位区计算模型主要基于光滑地面假设,较少考虑由于地形阻挡而产生无法定位的盲区问题,导致现有模型无法适用于山地等存在障碍物的作战环境。为快速甄别盲区,采用了栅格等效的方法,新建了地形阻挡条件下对超短波通信电台可定位区的计算模型,示例分析表明,该模型能有效、快速地对定位盲区做出判断和区分。
总结了两大类机动检测的统计检验方法:χ2统计量检验法和似然函数比检验法。将一种基于边际似然函数比的序贯检测方法(Sequential Marginal Likelihood Ratio Test, SMLRT)应用到目标机动检测中,利用机动假设的先验分布推导出机动似然比的近似公式。实验比较了IMM(Interacting Multiple Model,IMM)、MR(Measurement Residual,MR)、IE(Input Estimation,IE)以及SMLRT在不同机动方式下的机动检测性能,数据表明:当假设的机动加速度变量的先验分布(混合高斯分布)与实际分布较为接近时,SMLRT的机动检测性能优于其他三种检测器的性能。
着眼当前反恐处突军地联动存在的预案脱离实际和处置不及时等现实问题,针对城市、山地等复杂环境下科学敏捷决策等这一关键性难题,引入ACP社会计算思路,提出了反恐处突平行决策研究方法。结合我国边境地区反恐作战分析,从框架角度对平行仿真系统在反恐处突领域的运行流程进行了探讨,为研究面向复杂环境下军地反恐问题提供了新的解决思路。
针对反恐作战能力评估中模糊性和随机性并存的特点,引入云模型的概念,探索一种可行的反恐作战能力评估方法。首先在综合分析武警部队遂行反恐作战任务特点、处置原则、力量编成的基础上,给出基于云模型的反恐作战能力评估框架,研究了指标提取、指标体系构建和指标赋权方法,进而提出一种基于U-GFCM(Uniform-Gaussian Cloud Model)的评估方法,实例分析表明该方法能够对分队反恐能力给出科学直观的评价结论。
针对舰艇作战系统的联合试验与训练仿真问题,分析了舰艇作战系统试训一体化协同仿真环境支撑能力需求。从突出领域优势、共享试训资源、作战试训一体的思想出发,建立了舰艇作战系统试训任务共同体描述模型和演进关系,采用面向服务体系框架,提出了基于任务共同体的舰艇作战系统试训一体化协同仿真环境架构,设计了舰艇作战系统试训一体化协同仿真应用系统组成结构,并给出了系统关键技术实现途径,为舰艇作战系统试训一体化协同仿真环境建设提供了一种可行的技术途径,具有一定的实际参考价值。
针对舰载机对海突击仿真模型应用场景与特点,在深入分析舰载机对海突击仿真模型功能需求的基础上,设计了舰载机对海突击仿真模型组成及其调用关系,分析提出了模型运行数据需求。对建立舰载机对海突击仿真模型具有重要意义。
以承担低空防御任务为研究背景,对某型号步兵战车视景仿真系统进行设计。基于Vega Prime/Multigen Creator软件,并以Visual C++.net作为程序设计与开发平台,首先通过卡尔曼滤波器对空中目标的位置、速度等测量数据进行估算;然后将求得的数据导入航迹仿真程序解得火控的射击诸元;再依据外弹道方程组对步兵战车发射的炮弹进行飞行轨迹仿真,最终击中目标。所用到的相关技术有DOF、碰撞检测,以及刀刃、火焰、爆炸等各种特效。该程序能完成步兵战车打击目标的整个仿真流程,仿真效果图表明仿真效果良好。
建模与仿真在武器装备体系研制的全过程中都发挥着非常重要的作用,但是对于如何从体系架构中提取仿真所需的数据从而驱动构造仿真系统运行的研究还比较少,无法发挥架构驱动仿真的优势。采用OPM(Object-Process Methodology)对武器装备体系架构进行描述,通过一定的方法从体系架构中提取ABMS(Agent Based Modeling and Simulation)仿真所需的数据,从而支持仿真的运行,继而实现利用ABMS分析武器装备体系架构并对武器装备体系的能力进行评估。
开发陆军航空武器装备能力论证评估系统是实现陆军航空装备需求论证工程化的重要手段,有利于提高陆军航空武器装备需求论证的质量与效率。通过分析陆军航空武器装备能力论证评估系统功能需求,明确了系统总体设计框架;设计了系统的软件结构、网络结构。该系统可实现陆军航空武器装备战术指标体系论证和量化评估功能,有效牵引工业部门的方案设计,促进需求牵引与技术推动的良性互动。
卫星通信系统旨在为接收方传送高质量的信号,确保双方正常通信。一条基本的卫星链路主要由发端地球站、上行链路、卫星转发器、下行链路和收端地球站所组成。由于卫星通信采用远距离通信,而传输信号的功率与传输距离的平方成反比,因此卫星转发器接收和转发的信号都很微弱,容易受到干扰和破坏。在对卫星通信系统进行侦收分析的基础上,对卫星转发器的干扰进行了研究。从转发器干扰功率分析和转发器干扰下的链路性能分析入手,通过仿真对透明转发器在欠饱和线性状态和过饱和非线性状态下不同的ρ(ρ为干扰信号占转发器总带宽的ρ部分频带)时受干扰的信道输入端的载噪比与上行干信比之间的关系进行分析,找到干扰信号占带宽比例和干扰效果以及干扰覆盖区域之间的关系,为下一步干扰机的设计与改进提供了一定的基础。
针对仿真训练系统可扩展性差,系统研制周期长等问题,从如何实现训练环境与训练内容相分离的角度,研究提出分层软件架构、“即插即用”逻辑控制以及可重用界面控件等柔性设计策略。同时,还针对培训与考核等难点问题,提出“自助教学”、“多级成绩评定”等新的设计理念。应用实践表明,上述设计思想有效地提高了仿真训练系统的可重用性、可扩展性和实用性。
战场态势服务系统为战场指挥员提供态势订阅、推送和查询等服务,为指挥员快速掌握战场情况,科学分析战场形势提供场景支撑。针对已有系统存在的问题,基于面向服务架构的理念,设计并实现了战场态势服务原型系统。重点对系统的功能设计、系统架构、系统部署及系统实现进行了阐述,可为态势服务相关系统的建设和运用提供借鉴和参考。
在外测数据处理中,经典最小二乘法的使用经常出现局限性,通过引进Jacobi矩阵,讨论了多台雷达定轨的非线性加权最小二乘估计问题;对于带有先验信息的测量数据,采用Bayes估计解算飞行轨迹;为解决测量数据的设计矩阵多重相关性问题,采用有偏的岭估计公式进行轨迹推算。对于不同外测方案和各种误差特性的测量数据,应根据数据客观情况选择适宜的算法,为最小二乘及其改进算法在外测数据处理中的应用提供新思路。
针对传统无源干扰方式无法有效对抗边搜索边跟踪末制导导弹的问题,分析了运用箔条幕干扰的对抗方法,及影响干扰效果的诸多因素,研究了箔条幕干扰实施的决策方法。通过建模仿真验证,箔条幕干扰方法可以有效对抗边搜索边跟踪末制导导弹。研究结果可以为相关无源干扰作战使用提供参考。
弹道导弹上升段涵盖助推段和自由段,动力特征复杂,传统跟踪算法难以获得其全程稳定高精度的弹道估计。对此提出一种用于上升段弹道估计的自适应非对称交互多模型算法,模型集由三维当前统计模型和精确动力学模型构建,并对模型状态矢量进行统一。仿真结果表明,算法实现了对导弹上升段稳定高精度跟踪以及关机点的有效检测,与传统CS算法相比较,自由段弹道估计精度提高68.9%,且可有效检测导弹的运动模式切换,检测延迟小于2s,滑行段暂态误差降低79.5%。
一维弹道修正弹射击精度主要受预测落点误差和修正机构工作误差的影响。为提高射击精度,分析了预测误差和修正误差对弹着偏差的影响,提出了预测误差和修正误差的一种校正方法:利用弹着点相对目标(或提前点)偏差平均值取相反符号校正后续修正弹的射程修正量,建立了校射精度模型,进行了仿真计算,结果表明该校正方法能够提高校射后的射击精度。
设计了一种QC-LDPC码的校验矩阵构造方法,矩阵的信息位根据斐波那契数列进行构造,校验位根据IEEE802.16e标准中码字的校验矩阵进行构造,这样构造的校验矩阵具有准双对角线结构,在编码过程中可以采用快速编码算法,降低了编码复杂度,同时节省了存储空间。通过仿真,该方法构造的码字在中短码范围内较Gallager码性能良好,并且通过改变循环矩阵的大小,可以获得码性能较好的多种码长的码字,码长选择范围较大。
地面大侧风是民机试验试飞的MOC5科目,目标是检验飞机发动机和辅助动力装置(APU)在侧风情况下的启动和工作能力,对于飞机的动力系统是一个重要考验。而大侧风是一个很难捕捉和把握的气象自然状态,此项试验非常难以组织。适航条款的要求也难以用数据证据表明。本研究进行了试验组织架构的合理搭建与试验内容的高效安排,通过不断的飞机调整与大侧风试验演练,并基于高时空分辨率的数值模式,获得了精准的气象预测,成功取得有效数据。为了快速进行试验点决策,创新性地使用了滑动平均法完成了实时数据的抓取、判断与分析,最终达到条款要求,完成地面试验。该大侧风试验的成功组织与实施为后续试飞活动以及未来其他型号的大侧风试验奠定了良好的基础与技术储备。
