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导弹发射装置已成为现代海军舰艇的主战武器装备,其技术水平、组成形式和生产成本等直接影响整个舰艇装备作战效能、技术性能和战争模式。呈现了国外舰面导弹发射装置技术迭代的演变过程,梳理了典型发射装置的技术特点及其优缺点,综合论述国外模块化发射装置在舰面发射技术当中的优势、应用与发展现状等方面。根据未来战争模式、导弹发射需求和技术发展动向,分析了舰面导弹发射装置、模块化发射装置在未来水面发射技术当中的主要发展方向和趋势。
幸运成像是湍流退化图像复原方法中的一个重要分支。近年来,研究人员针对不同应用场景和不同优化方向对基于幸运成像的复原方法进行了探索。但有关综述发表年代较早,未能涵盖近十年来该技术的突破性进展,故对幸运成像前沿算法展开全面深入的调查。介绍了幸运成像的经典方法,梳理了面临的挑战。从实时幸运成像、幸运成像应用于不同目标、幸运成像与其他图像处理方法相结合这3个方面详细阐述了幸运成像的发展与应用。公开了一个自制湍流退化图像数据集并系统总结了其他数据集和复原评估指标,以及对比了基于幸运成像的代表性方法的性能,讨论了幸运成像的场景适应性和局限性。从基于GPU边缘计算的实时异构架构设计、动态湍流建模与非平稳性补偿、数据驱动的端到端融合方法、多模态数据协同与跨尺度复原、基于事件相机的动态湍流成像和标准化评估体系与开源生态构建这6个方面指出未来可能的发展趋势。
当今世界各国高度重视军事仿真实验技术的发展与应用,该技术在提升作战能力、辅助装备论证、支撑战术战法创新、优化联合作战流程以及支持技术研发与验证等方面发挥着关键作用。深入剖析了军事仿真实验技术,阐述其核心概念、逻辑流程及模型分类间的紧密联系,从军事仿真软件顶层架构切入,深入分析主流仿真引擎与框架、典型系统,展示其对军事仿真实验技术的支撑,最后展望人工智能、元宇宙等新技术在军事仿真中的应用前景,全面呈现军事仿真实验技术的整体架构与发展脉络。
针对美国空军穿透性制空(PCA)作战体系对我空防安全带来的多维威胁挑战,为解决传统威胁评估方法因主客观权重失衡导致的评估偏差问题,构建了“基于组合赋权TOPSIS”的评估模型。基于PCA作战任务特点建立涵盖协同指控效能、电磁压制效能、火力打击效能等7类核心指标的评估体系;通过熵权法量化平台固有属性指标客观权重,运用本征向量法解析战术意图主观权重;引入博弈论离差最小化算法实现主客观权重的纳什均衡优化,基于逼近理想解排序法(TOPSIS)建立PCA平台威胁评估模型,从而得出PCA平台威胁排序。通过实例仿真计算,验证了此威胁评估方法的有效性,可为反穿透作战来袭PCA平台威胁评估提供参考。
针对目标密集场景下敌我识别(identification friend or foe,IFF)目标与雷达目标关联问题,提出一种基于证据理论的目标关联方法。建立位置关联度模型,并基于雷达和识别器的目标方位、距离量测能力和多次量测数据生成证据及其基本概率指派,包括对多个目标多次量测形成的证据;对同一目标多次量测形成的证据进行Dempster规则组合,构建组合证据集合;基于组合证据集合最大值搜索逐步完成所有目标的关联。仿真结果表明,所提方法相比于最邻近关联方法,以相同的时间复杂度获得更高的关联正确率;相比于Kuhn-Munkres关联方法,以更低的时间复杂度,在大部分密集目标场景下获得更高的关联正确率。
针对无人值守作战系统在动态战场环境下多目标协同拦截的实时性与高效性需求,提出一种基于动态时间窗口的贪心目标分配与发射时序规划方法(greedy target assignment and fire scheduling method based on dynamic time window, GTAFS-DTW)。通过构建作战单元与目标的相对运动模型,结合攻击距离约束、任务执行约束及目标运动特性,以最小化攻击时间与命中时间差为优化目标,设计动态时间窗口筛选机制。在此基础上,采用分层贪心策略,优先选择可攻击时间区间交集的作战单元-目标对,并通过迭代调整窗口边界及发射时序规划实现时序协同优化。仿真实验表明,相较于传统离散粒子群(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法,GTAFS-DTW在横向队列与纵向队列场景下均能够将命中时间差减小至0.5 s以内,降低了目标机动响应窗口,同时显著提升了计算效率,满足在线任务规划的实时性要求。
针对顺逆轨不同交汇方式对脱靶量的影响问题,基于伴随法理论将飞行器末制导交汇过程进行建模分析。建立了末制导问题的原始模型,基于伴随法建立了问题的伴随模型,得到了目标机动、初始航向误差等因素对脱靶量影响的归一化解析表达式。进一步基于解析表达式分析了飞行器响应时间、交汇速度等因素对脱靶量的影响。最后基于上述理论分析对逆轨迎面交汇、追击顺轨交汇、前置顺轨交汇等不同交汇方式下的特点进行了总结归纳。
针对高烈度空地对抗环境下,制导雷达引导高超声速拦截武器打击来袭目标的迫切需求,开展针对高超声速合作目标的快速截获与跟踪技术研究,从雷达体制、波形设计、跟踪模型3方面着手,解决高超声速导弹/炮弹雷达散射截面积(radar cross section,RCS)小不易截获,飞行速度快且速度分布范围广难以检测跟踪等问题。通过基于窄带信号和脉冲多普勒(pulse Doppler,PD)处理的雷达工作体制设计,降低距离单元走动的影响,提升强杂波背景下弱小目标的检测能力;通过基于双脉组参差的制导波形设计,提升可利用的多普勒空间,实现目标的广速度域检测;通过基于先验信息引导的截获屏搜索与基于速度域判决的航迹起始与航点关联模型构建,实现对高超声速合作目标的快速截获与稳定跟踪,并在半实物仿真实验中对模型的有效性进行了充分验证。
飞行器航测时保持要地防御雷达对其低检测概率是其航线规划的基本要求,这需要考虑和评估飞行器自身运动状态不确定性引起的雷达检测概率变化,对此提出一种基于无迹变换(unscented transformation, UT)的飞行器运动状态不确定性影响检测概率的分析方法。给出飞行器被雷达检测的相关模型;引入UT方法建立了飞行器位置、姿态等运动状态不确定性传播影响检测概率的分析流程;设计一个航测飞行器被单脉冲防御雷达探测的仿真实验场景,通过Monte Carlo方法检验了UT方法具有较高的分析准确性,并分析了飞行器运动状态不同程度不确定性影响检测概率的规律,此外与传统线性协方差分析方法比较说明了UT方法具有简捷高效的计算效率。
针对敌我识别(identification friend or foe,IFF)系统询问天线受舰船横摇、纵摇和航向姿态扰动,对空中运动目标位置跟踪不准确影响天线收发信号质量的问题,提出并设计了一种基于运动旋量目标位置解算的带前馈补偿的双电机联动PID控制方法。该方法基于雷达发送的空中目标方位、距离和俯仰角计算出目标坐标位置,然后将横摇、纵摇和航向3种干扰信号通过运动旋量变换嵌入目标位置并将嵌入后位置的方位角和俯仰角作为控制指令,将控制指令导数作为前馈补偿用于提高系统响应速度。仿真结果表明,该方法能够有效抵抗舰船3种姿态扰动并快速准确地跟踪空中目标。
针对雷达对抗侦察信号在复杂电磁环境中易受干扰导致的数据异常问题,提出多维时序智融网络(MDTFusionNet)。网络架构先融合了TCN,LSTM及自注意力机制,又通过门控网络动态调整模块权重,并结合权重稀疏性约束优化模型鲁棒性,构建了一个既能捕捉雷达信号短期波动、把握长期趋势,又能动态关注关键脉冲信息的异常检测模型。为验证其有效性,采用MLP,TCN及LeNet网络与其进行对比,并从损失函数和准确性评估。实验结果表明,MDTFusionNet的损失函数异常值显著小于传统模型,准确率更高。消融实验进一步证明MDTFusionNet中每个模块都有其各自作用,能更好地学习时序数据特征分布,准确检测异常,验证了其在雷达对抗侦察信号异常检测中的优越性和实用性。
针对雷达辐射源数据清洗机制不完备、特征自适应表征能力不足导致个体识别率不高的问题,提出一种样本对齐和半全局注意力机制的个体识别算法。数据预处理阶段,通过双重条件阈值提取雷达辐射源中频信号的主体部分,实现每个样本的到达时间同步,并进行脉宽对齐与幅度归一化等多维特征对齐操作,使得清洗后样本具备对同频点个体的泛化能力。引入半全局注意力机制,并与双通道卷积神经网络结合,增强卷积神经网络对个体特征表征能力的同时保证训练的高效性。该机制结合了半全局的几何相似度与可学习的相似度,通过并行计算注意力得分并保留长距离特征关联,得到更加准确的特征细节以及更高的计算效率。实验结果表明,对于实测雷达辐射源数据,该方法可以有效解决该信号数据分布不齐以及特征自适应表征能力不足的影响,能够有效提高雷达辐射源个体的识别准确率。
为了提高导弹在复杂电磁环境中抗干扰试验能力,提出了多敏感因素抗压制干扰试验贝叶斯正则化样本设计方法。该方法分析了影响导引头抗压制干扰能力的典型多敏感因素,进而设计了贝叶斯正则化网络以解决导弹抗干扰试验样本设计问题。所构建多敏感因素抗压制干扰试验贝叶斯正则化网络能够建立不同多敏感抗干扰影响因素与抗干扰能力之间的非线性映射关系,大大降低传统全要素遍历试验样本数量。研究了所构建网络的超参数求解方法,从而实现了贝叶斯正则化试验样本设计方法。最后,抗典型压制干扰的仿真实验对所提试验样本设计方法性能进行验证,结果表明多敏感因素抗压制干扰贝叶斯正则化试验样本设计有效缩短时间周期,节省试验资源,为精确制导导弹抗干扰试验鉴定提供理论支撑。
针对现有雷达信号分选算法依赖人工预设聚类数目且对输入初始值敏感等问题,提出一种基于凸聚类的雷达信号分选算法。凸聚类算法是一种基于目标函数的聚类分析方法,通过优化凸目标函数可以保证雷达信号分选任务的全局最优解,且聚类效果不受雷达信号输入顺序的影响。对截获接收机输出的脉冲描述字进行标准化处理后,构造凸优化目标函数,并使用交替最小化方法(alternating minimization algorithm, AMA)进行优化求解,得到最终的分选结果。仿真实验表明,基于凸聚类的雷达信号分选算法可以获得较高的分选准确率,同时具有较好的稳定性和噪声鲁棒性。
针对雷达对抗过程中干扰策略随雷达行为自适应调整与实时评估需求,提出一种基于AdaBoost算法与朴素贝叶斯分类器融合的评估方法。该方法提取雷达信号的时域、频域、调制域和极化域特征,以朴素贝叶斯分类器为基分类器,通过AdaBoost迭代和动态反馈缩放调整难分样本权重,增强模型评估能力的准确性和稳定性,仿真实验证明该算法性能优于典型算法。本研究为复杂电磁环境下雷达干扰效果的实时量化评估提供了一种优化的解决方案,可应用于雷达对抗中的智能干扰决策。
针对中低端无人机舵机在强电磁脉冲(electromagnetic pulse, EMP)环境下的可靠性难题,传统静态防护模型采用简单的技术叠加,存在无法适应动态强电磁环境变化的局限性。为克服这一局限,通过引入时变权重系数实现对EMP动态感知,调整滤波和重构策略,提出了一种“动态权重分配-辅助容错”协同防护架构。针对材料屏蔽层因制造缺陷、结构缝隙等导致的屏蔽效能(shielding effectiveness, SE)衰减,通过实验数据反演对银-铜纳米线梯度涂层模型进行修正。采用基于动态滤波技术的自适应带阻算法进一步抑制残余干扰。仿真和实验结果表明,所提材料屏蔽-动态滤波-动态重构多模态耦合方法,显著提升了无人机舵机的电磁干扰防护能力,抗干扰性能从单一屏蔽效能31.5 dB提升至93 dB。
飞行试验过程中,维修活动是导致飞机不可用的主要影响因素之一,目前预防性维修活动中定时维修仍占有较大比例,因此,开展维修间隔优化方法研究对飞行试验提质增效、降低风险,指导维修工作具有重要意义。通过对比飞行试验与民机运营的差异,参考S4000P规范,构建包括相似机型数据采集及预处理、数据融合、建模及检验、确定维修间隔等步骤在内的维修间隔优化方法,以试飞数据为基础证明该方法的正确性及工程适用性,为开展维修间隔优化提供方法支撑。
航天装备维修保障是航天装备保障活动的核心,维修保障效能的发挥直接影响到航天装备保障任务和作战预期目标达成。随着战场环境和形态悄然转变,航天装备在一体化联合作战的地位愈加凸显,快响保障、敏捷保障、精确保障、不间断保障已成为亟需突破解决的重大课题。以航天装备维修保障链为切入点,在其概念基础上,阐述其特点,并基于平台要素整合、业务流程规划等逻辑框架及类比模型方法,构建航天装备维修保障链模型。研究内容可为航天装备维修保障能力提升提供一种研究思路,同时对于其他军兵种维修保障力量建设和联合作战一体统建具有牵引作用和参考依据。
随着数字平行战场、装备数字孪生、数实融合试验等仿真应用的兴起,在综合分析现代军用仿真技术和系统发展趋势的基础上,重点论述了基于实况-虚拟-构造(live,virtual,construction, LVC)的数实结合平行仿真系统的主要特点及其可信度评估中出现的新问题,并提出相应的可信度评估框架,帮助提升军事训练、军事演习等领域复杂仿真系统的可信度。