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当期目录

    2024年 第52卷 第3期    刊出日期:2024-06-28
    上一期   
    无人机技术
    多旋翼无人机噪声源跟踪定位系统研发及测试
    何敬玉, 刘吉铮, 杨志晨, 汪冬冬, 欧平
    2024, 52(3):  1-8.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.001
    摘要 ( 1247 )   HTML ( 620 )   PDF (3666KB) ( 779 )  
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    多旋翼无人机在带来便利的同时,也越来越成为重要设施的威胁。针对低慢小多旋翼无人机的跟踪探测难题,开发了一种基于麦克风阵列声源定位的多旋翼无人机跟踪探测识别定位系统。该系统实时采集无人机噪声信号,进而采用基于小波变换的波束形成时频声源定位算法进行无人机噪声源定位,最后融合了麦克风阵列反演得到的多旋翼无人机位置和视频采集到的图像。经过在全消声室环境中对多旋翼无人机进行的大量测试表明:该定位系统能准确实时跟踪定位无人机的横向飞行和上下飞行;即使在摄像头盲区也能准确探测无人机位置,有效弥补了视频探测的不足;该系统的定位精度为92.2%,优于同类系统。

    倾转机翼旋翼无人机倾转过渡状态数值模拟
    王宗辉, 杨云军, 赵弘睿, 赵佳祥
    2024, 52(3):  9-19.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.002
    摘要 ( 1202 )   HTML ( 127 )   PDF (3657KB) ( 173 )  
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    倾转机翼旋翼无人机相较于传统构型倾转旋翼机能够显著改善悬停状态旋翼尾迹对机翼的气动干扰影响,提高飞行效率。针对该构型无人机具有复杂非定常气动特性的连续倾转过渡过程,采用由经典的分离涡模拟方法(DES)改进得到的延迟分离涡模拟方法(DDES)对其进行流场气动干扰计算,倾转过渡过程中无人机前飞速度、旋翼桨距角、机身与固定翼迎角以及短舱倾转角都随时间动态变化。通过与无倾转机翼传统构型对比,分析了倾转过渡过程气动性能变化以及流场机理。仿真计算结果表明,倾转初始状态无人机受到旋翼下洗流影响较小,在30°短舱倾转角以前的倾转过程,由于倾转机翼段阻力增大,导致旋翼需用拉力增大。倾转机翼段在倾转过程中产生的分离涡与旋翼下洗流尾迹产生碰撞干扰,导致在机翼翼梢位置产生更大的尾迹干扰区域,并且对内侧固定翼翼梢产生下洗效果,降低了整机升力。

    空天防御体系与武器
    基于排队论的电火一体多层防空拦截能力研究
    郭强, 王敬华, 魏伟, 王涛
    2024, 52(3):  20-25.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.003
    摘要 ( 1413 )   HTML ( 125 )   PDF (580KB) ( 158 )  
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    针对电子与火力一体化防空拦截能力评估问题,将地对空雷达干扰系统、中程防空导弹、近程防空导弹、高炮武器看作四层防线构成的电子与火力一体化防空体系,基于有限等待时间的随机服务系统和拒绝制随机服务系统,建立电子与火力一体化多层多通道防空拦截能力评估模型。实例分析表明,该方法可以为科学评估电子与火力一体化防空拦截能力、优选防空兵部署方案提供参考依据。

    导航战能力体系建设与发展建议
    云超, 谭志强, 崔建勇, 蒋攀攀, 郑腾
    2024, 52(3):  26-35.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.004
    摘要 ( 1354 )   HTML ( 113 )   PDF (986KB) ( 154 )  
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    随着卫星导航系统在战争中作用的不断提高,其面临着日益复杂的战场电磁环境,为了保证授时、定位信息准确、高效传送,进而夺取信息优势,世界各军事强国不断研究和发展导航战相关技术及其装备,并将其成功应用到新型卫星导航系统和导航干扰装备建设当中,提高了卫星导航系统战场生存能力和导航干扰装备的战场拒止能力。介绍了导航战的相关概述和地位作用,详细分析了导航战能力现状及发展趋势,给出了导航战发展建议,相关研究成果可以为导航战发展提供借鉴。

    反潜作战制胜机理分析及对抗模式研究
    白卓, 张邦楚, 朱威禹, 杨朋坤, 梁毅雍
    2024, 52(3):  36-47.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.005
    摘要 ( 1829 )   HTML ( 111 )   PDF (3404KB) ( 184 )  
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    针对现有反潜作战存在指挥关系不清晰、信息流向不明确、处置手段单一等问题,从物理域、信息域、智能域3个方面出发,提出了反潜作战制胜机理及对抗模式。基于动态变化的OODA(observation,orientation,decision,action)作战环理论,结合反潜装备和作战样式发展现状及趋势分析,进行了有人-无人协同反潜作战概念设计,并总结出智能域反潜作战的关键技术需求,为未来低成本、高效反潜作战发展提供参考。

    军事智能
    基于PACA的复杂空中目标战术意图识别方法
    宋晓程, 冯舒婷, 姜涛, 李陟
    2024, 52(3):  48-54.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.006
    摘要 ( 1791 )   HTML ( 113 )   PDF (799KB) ( 161 )  
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    针对战场中空中目标航迹动态性、时序变化性及意图多样的特性,提出一种基于端到端类属属性学习的识别方法,作为智能多意图识别模型的基本框架。融合目标航迹中的时序特征及属性特点,通过压缩及修正预处理统一输入编码信息,封装专家的知识经验为标签,学习指挥员战时情况判断的思维方式,消除其隐蔽性、欺骗性和对抗性所带来的干扰因素,得出特定目标的复杂战术意图。通过仿真实验,采用常用多分类评价体系分析端到端训练方式对结果的影响,以及与相关方法的对比分析表明,所提算法针对多意图识别更具有效性和参考价值,可用于支撑作战筹划系统建立非合作目标与保卫要地的关联关系。

    人工智能防御技术研究与启示
    赵擎天, 李立伟, 陈鑫, 侯立志
    2024, 52(3):  55-63.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.007
    摘要 ( 1948 )   HTML ( 115 )   PDF (1406KB) ( 189 )  
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    人工智能技术在军事领域的广泛应用,催生战争形态不断演进。为应对智能化战争带来的挑战,通过分析人工智能技术发展趋势及其地位作用,讨论了在军事领域开展人工智能防御技术研究的必要性;从“硬打击”和“软打击”2个角度,给出了防御反制人工智能武器系统的技术方法和AI安全防御架构;重点分析了污染打击、逆向打击、后门打击和对抗打击的技术原理;最后,从顶层设计、应用审查、数据治理、基础研究、指挥艺术和人机混合智能6个方面给出了加强人工智能防御技术研究的措施建议。

    知识互联视角下的作战行动判识方法
    赵文栋, 张明智, 郭圣明
    2024, 52(3):  64-72.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.008
    摘要 ( 1648 )   HTML ( 86 )   PDF (868KB) ( 123 )  
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    针对复杂战场环境中态势数据呈现出的大规模、碎片化特征,将知识图谱技术应用到态势感知工作中,从整体性和关联性的角度来判识作战行动。构建了作战行动知识图谱,将作战行动类型、作战力量以及属性等态势数据以图的形式进行组织,实现了作战行动知识的相互关联。设计了基于知识图谱的作战行动判识模型,该模型能够充分运用图谱中的属性信息和关联信息来得到更丰富的实体向量表示,通过衡量三元组的真实性来判识作战力量的作战行动类型以及作战力量之间的关系。实验表明,所提方法可以有效地对作战行动进行判识,有助于指挥人员深入地分析战场态势。

    导航、制导与控制
    基于改进PID-LQR的导弹稳定控制方法研究
    苏日新, 张欧
    2024, 52(3):  73-79.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.009
    摘要 ( 1502 )   HTML ( 80 )   PDF (983KB) ( 109 )  
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    导弹稳定控制系统是提高导弹制导性能的关键技术之一,一直以来都是研究的热点和重点。以导弹纵向平面为例,建立了导弹稳定控制的状态空间模型,推导了LQR控制算法,在传统LQR方法的基础上,结合PID算法提出了一种改进的PID-LQR导弹稳定控制方法。通过仿真分析,比较了所提方法和传统LQR方法、改进LQR方法、模糊PID-LQR方法的控制性能,并对建立的导弹模型参数进行了拉偏试验,仿真结果表明所提出的方法优于其他3种方法,具有良好的控制性能和鲁棒性。

    指挥控制与通信
    基于评价模型的指挥控制模型设计方法研究
    李启, 高谦, 孙晓辉, 梅宁, 郭峰
    2024, 52(3):  80-86.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.010
    摘要 ( 20 )   HTML ( 0 )   PDF (911KB) ( 21 )  
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    当前,威胁排序、火力分配和发射决策等防空武器系统内指挥控制(C2)模型设计时,存在缺乏全面性、客观性和弹性的问题。为解决以上问题,提出了一套基于评价模型的指挥控制模型设计方法。一方面,该方法从设计目标、设计原则和设计方法等3个方面出发,建立了一套因素体系的设计流程,层次化梳理模型的所有影响因素;另一方面,基于对常用评价方法优劣势的分析,该方法提出了一套评价模型的甄选流程,通过该流程优选出合适的评价模型,实现对因素体系的计算。为验证所提出方法的性能,用该方法设计了典型的防空武器系统目标威胁排序模型。计算结果显示,所提出的方法能够用于防空武器系统指挥控制模型设计中,为防空武器系统多因素决策过程提供了一种新的设计思路。

    基于改进的独立分量分析混叠通信信号盲分离
    韩树楠, 陈铸龙, 卢勇君
    2024, 52(3):  87-95.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.011
    摘要 ( 24 )   HTML ( 1 )   PDF (2305KB) ( 27 )  
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    针对时域与频域均交叠的多路数字带通通信信号盲分离问题,利用布谷鸟搜索算法,研究了一种新的基于独立成分分析的盲分离方法。在均匀线阵下,构建混叠信号模型;从最大化信号非高斯性角度,将盲源分离问题转化为信号峭度的优化问题;利用布谷鸟搜索算法优化求解近似峭度的代价函数,将迭代产生的适应度值最高的个体作为解混向量,实现源信号的分离。与已有的基于固定点算法的独立成分分析方法相比,该方法能够克服其无法分离时频域混叠的振幅键控(ASK)信号的限制,适用于任何调制类型的数字带通通信信号盲分离。通过仿真实验验证了方法的有效性并分析了方法性能,实验结果表明在较低信噪比条件下,分离的信号具有较高信干比,说明方法具有较高的鲁棒性。

    一种空中目标关联关系挖掘分析方法
    赵小瑞, 李宏权, 梁复台, 戚玉志
    2024, 52(3):  96-103.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.012
    摘要 ( 18 )   HTML ( 2 )   PDF (1013KB) ( 17 )  
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    快速准确挖掘分析雷达历史数据中蕴含的目标关联关系,可以为空中目标活动规律研究、目标识别判性等提供辅助,充分发挥历史数据作用。根据目标时空特性,设计了一种新的空中目标关联关系挖掘分析方法。设计了一种时间匹配方法,生成时间关联数据集。设计了一种空间关联度量,生成空域关联数据集。运用DTW及生成树算法,匹配并搜索具有关联关系的空中目标,生成关联关系集合。经数字仿真验证,该方法可有效挖掘雷达数据历史信息,寻找目标之间的关联规律。

    目标特性与探测跟踪技术
    带并行卷积的水下图像背景前景分割方法
    涂拥军, 林鸿生, 王智勇
    2024, 52(3):  104-111.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.013
    摘要 ( 26 )   HTML ( 2 )   PDF (2602KB) ( 23 )  
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    光电探测是水下目标近距离探测时不可缺少的技术手段。水下光学图像具有低信噪比和对比度、照明不均匀等特点,使得光电探测在水下应用时效果不佳。常见的水下光学图像处理方法是对图像进行背景前景分割。目前主要有2种分割方法,传统分割方法易受光照、噪声等因素影响,效果不佳;深度学习方法易受训练数据限制,泛化能力不强。设计了一个带并行卷积的神经网络结构以及带约束的损失函数,通过大量实验获得了损失函数的超参数最优取值,并在不同照明条件、不同浑浊度、光照不均匀的条件下进行了实验分析。结果表明:该方法实验所获的MAE值远小于FCN8,UNet等方法,mIoU值大于FCN8,Unet等方法,P-R曲线优于其他方法的P-R曲线,更加适应水下环境复杂多变的特点,可获得更好的目标分割结果。

    近距三维成像稀疏MIMO阵列设计
    赵康, 闫岩, 田佳豪, 贺旭, 李玉钊, 黄立峰
    2024, 52(3):  112-119.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.014
    摘要 ( 23 )   HTML ( 0 )   PDF (2274KB) ( 17 )  
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    针对MIMO阵列雷达在近场条件下的成像应用,围绕稀疏阵列的设计方法展开研究。从雷达近距离成像模型开始,推导了基于后向投影(back projection,BP)成像算法的稀疏MIMO阵列设计数学模型,在此基础上给出了以点扩展函数(point spread function,PSF)为准则的阵列设计方法,同时分析了阵列的旁瓣抑制性能。最后,给出了两种稀疏MIMO阵列,同时进行多目标成像验证。从仿真结果可知,设计的稀疏MIMO阵列能够满足近距三维成像的需求,为下一步的实际应用奠定了基础。

    基于多维小波特征的有源雷达欺骗干扰识别
    刘一兵, 罗强, 胡然, 付琳琳
    2024, 52(3):  120-127.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.015
    摘要 ( 18 )   HTML ( 0 )   PDF (1718KB) ( 16 )  
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    针对跟踪工作模式下常见雷达有源欺骗干扰识别问题,通过分析雷达信号和干扰模型,提出一种基于多维小波特征的识别算法。对目标回波多个相干处理间隔中的首个脉冲重复间隔内信号采样累积,构成一维离散序列,利用Mallat算法提取多尺度小波系数,计算不同尺度下小波系数的移位相关系数,并组成特征向量用于分类识别。构建不同参数的信号样本仿真,在信噪比为-5 dB时仍有高于80%的识别正确率。该算法能将距离假目标干扰和距离拖引干扰有效识别,证明了算法的准确性、通用性和严谨性。此外,针对实际情况,可以调整特征向量维度,选择更适合的母小波函数,进一步优化干扰识别效果。

    对瞬时测频干扰机理的研究
    王磊, 王洪雷, 王洪迅, 林鑫淼, 熊梓翔
    2024, 52(3):  128-136.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.016
    摘要 ( 19 )   HTML ( 0 )   PDF (2171KB) ( 19 )  
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    瞬时测频(instantaneous frequency measurement,IFM)接收机是电子侦察中非常重要的测频资源,其结构简单、灵敏度高、侦察频带宽、分辨率高,可以快速测定被测信号的频率,在现代电子战中得到广泛应用。基于IFM微波鉴相器在某一瞬间只能响应一个信号的特性,结合IFM工作原理,研究了一种新的(超过2个信号)对IFM干扰策略,并分析了干扰机理,通过模拟仿真对IFM的干扰效果进行了评估。仿真结果表明:多信号交叠可以对IFM系统产生明显的干扰效果,可以使得其无法测得正确频率,并错误地输出同时到达信号指示。

    综合保障性技术
    导弹发射飞行可靠度评估方法研究
    陈佳希, 王宇浩, 程辰, 岳晓蕊
    2024, 52(3):  137-142.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.017
    摘要 ( 24 )   HTML ( 1 )   PDF (574KB) ( 31 )  
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    发射飞行可靠度是导弹重要的战术技术指标,在导弹鉴定飞行试验数据无法满足导弹高可靠度指标评估要求的情况下,综合考虑地面数据提出了一种基于折合因子Bayes理论的导弹发射飞行可靠度评估方法。该方法首先将地面试验数据进行等效转换并开展一致性检验;其次,采用L-M法将地面数据折合为导弹飞行试验的验前信息;最后,采用基于折合因子的Bayes理论方法对导弹发射飞行可靠度下限进行评估。典型案例研究结果表明,所提出的方法能够充分利用导弹及各分系统可靠性鉴定试验数据信息,既降低了飞行试验的成本和风险,又增加了导弹发射飞行可靠度评估值的合理性。

    快速凸包算法在发射车状态监控中的应用
    余彦, 白鹏英, 张雪峰
    2024, 52(3):  143-150.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.018
    摘要 ( 17 )   HTML ( 0 )   PDF (1646KB) ( 17 )  
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    针对当前复杂工业系统运行状态监控策略普遍存在误报警数目过多的问题,提出了一种基于快速凸包算法的发射车状态监控方法。该方法利用快速凸包算法从给定的正常历史数据中估计发射车的正常工作空间,对于新采集的发射车运行状态监控数据,如果由它们构成的工作点位于发射车的正常工作空间内,就认为发射车的状态是正常的,否则就是异常的。与基于静态阈值的方法相比,提出的方法降低了误报警数目;相较于基于隐变量的方法,提出的方法具有良好的可解释性。通过数值仿真技术,分别分析了一个2维和3维案例来评估提出的方法的性能表现。仿真结果表明,提出的方法物理意义明确,产生的误报警数目少。

    考虑CapsNet算法的未知故障预报应用研究
    崔博文, 陶小创, 原艳斌
    2024, 52(3):  151-158.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.019
    摘要 ( 16 )   HTML ( 0 )   PDF (1305KB) ( 11 )  
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    针对现有故障预报模型自身不具备未知故障识别能力,需重新收集数据对模型进行训练或借助其他组件对未知故障进行学习识别的问题,提出基于CapsNet模型的未知故障预报方法。该方法可有效处理复杂装备的多维状态感知信号,实现装备故障的精确感知,在出现未知故障时可自适应地调整模型并对未知故障进行预报。构建转换矩阵,由低层胶囊的特征预测出相对应的高层特征的存在及姿态。详细介绍了动态路由算法将低层胶囊生成的预测向量整合到对其表示同意的高层胶囊并形成特征向量的过程。在CapsNet最后一层胶囊实现故障特征分类的过程提出阈值判断法,通过合理选择阈值λ的取值范围,使胶囊网络模型能完美地区分已知与未知故障,实现故障的精确预报。使用提出的方法对经过良好训练的系列CapsNets模型进行性能验证。通过实验可以发现,提出的方法能较好地实现未知故障预报,可证实该方法的可行性。

    测试、发射技术
    燃气舵操纵机构摩擦力矩试验技术研究
    秦强, 胡敏, 曹敬帅, 李昂
    2024, 52(3):  159-169.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.020
    摘要 ( 17 )   HTML ( 0 )   PDF (1703KB) ( 15 )  
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    针对在试验室条件下高效准确评估燃气舵操纵机构摩擦力矩需求,设计了燃气舵舵轴轴承摩擦力矩试验系统,在此基础上进一步搭建了操纵机构摩擦力矩试验系统,充分模拟燃气舵系统实际安装状态,进而提出了摩擦力矩试验方法,揭示了关键轴承摩擦力矩随加载载荷与过载系数变化规律,探究了操纵机构摩擦力矩关键影响因素。试验结果表明,试验系统为准确获取摩擦力矩提供了合理的测试手段,舵轴关键轴承摩擦力矩随加载载荷和过载系数的升高而增大,增加关键轴承之间的距离可以明显减小摩擦力矩,且轴承摩擦力矩在操纵机构摩擦力矩中起主导作用。

    电流时间谐波对永磁同步电机电磁振动的影响
    寇成浩, 王姝, 张学磊, 刘正宇, 郭祖旭
    2024, 52(3):  170-179.  doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.03.021
    摘要 ( 16 )   HTML ( 1 )   PDF (2116KB) ( 13 )  
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    为了揭示电流时间谐波对电机电磁振动和噪声的影响,结合Maxwell应力方程解析计算了变频器供电时永磁同步电机的径向电磁力,并解析计算了径向电磁力的阶次和频率变化规律。指出变频器的供电使电机在低频和中高频频段产生的电磁振动和噪声均有不同程度的加剧。以一台48 槽8极永磁同步电机为例,分别建立了变频器供电和正弦波供电情况下电机电磁有限元模型和结构有限元模型。通过ANSYS多物理场联合仿真对比了2种供电方式下电机的振动响应和噪声变化,验证了解析分析的正确性。最后通过实验验证了仿真的可靠性。