针对俄乌冲突中,地空导弹阵地在应对小型多旋翼无人机渗透侦察以及引导火力进攻的过程中,暴露出来雷达监控存在近距离盲区、对阵地周边5 km以内的小型多旋翼无人机检测困难、阵地自身防护的脆弱性等问题进行研究。采集小型多旋翼无人机的3类信号,利用FEKO软件进行无人机在不同频段雷达作用下的RCS(radar cross-section)方向图仿真,分析信号的时频域特点,论证了利用这些特征进行有效检测的可行性。采用的SDR(software defined radio)设备可在距离无人机100.33,70.129 m处成功截获识别图传信号,制导雷达利用SDR设备提供的方位信息,快速检测跟踪无人机,比制导雷达独立全空域搜索无人机提高了9 min,验证了该方法的可行性和实用性。经过分析论证,提出射频信号监测+雷达精确定位的检测方法,采用无人机实飞校验,利用SDR设备进行射频信号检测识别和双站测向,制导雷达利用SDR提供的方向信息对无人机进行了精确定位跟踪。
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。
针对无人机集群仿鸟群相变控制模型稳定性不足的问题,提出一种基于相变速率的改进方法。通过对照自然鸟群行为与仿鸟群相变控制模型,揭示了相变时间效应对群体稳定性的调控机制;基于领导者 - 跟随者架构构建包含吸引、排斥、对齐及盘旋项的控制协议,以行为控制项系数的动态调整速率量化时间特性,定义为“相变速率”。仿真实验表明,无人机集群在低相变速率条件下,可实现从有序到分散、聚集及盘旋3种行为的稳定转换。对比实验表明,低速相变的序参量高于0.9且稳定区间跨度为高速相变的3.67倍,证实降低相变速率能提升行为转换稳定性;低速相变抑制涡旋相的产生,表明不同相变速率的行为模式存在质的差异。本研究在拓展无人机集群相态数量与提升相变稳定性方面展现出显著优势,不仅验证了相变速率对相变过程的关键调控机制,更为提升无人机集群仿鸟群模型的工程实用性提供了新的理论与方法支撑。
角反阵列能形成与舰船目标相似的高分辨一维距离像(high resolution range profile, HRRP),给现有雷达识别提出了严峻挑战,但角反阵列和舰船目标随着观测角度变化的规律有差异,据此提出了双雷达HRRP相似度特征,用于鉴别角反阵列和舰船目标。电磁仿真结果表明,该特征有效刻画了角反阵列和舰船目标HRRP随视角变化的稳定性差异,在双雷达视线夹角大于60°和-2 dB信杂比条件下,基于双雷达HRRP相似度特征的角反阵列和舰船目标识别正确率可以达到99.07%。
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。
由于实战化训练的不断深入,在野外训练场也会出现一定数量的未爆弹,人工处置未爆弹方式有较大风险、耗费人力多。低空空域环境下的作战保障出现了突飞猛进的变革,为处置未爆弹带来了新的可能,从低空无人机出发介绍了基于无人机的未爆弹处置技术,并总结了未爆弹的检测、识别和销毁的研究现状,在未爆弹处置全流程的分析基础上,归纳了存在的难点问题。以无人机处置未爆弹为例,针对靶场地图建立、未爆弹的识别算法、销毁手段等关键技术进行探究,并提出低空无人机系统处置未爆弹的未来发展趋势,以期为后续低空作战保障中未爆弹处置提供参考与方向引领。
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。
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。
在现代战争中,无人机协同作战已成为提升战场效能的关键技术。其中,无人战斗机(UCAV)与诱饵机(Decoy UAV)的协同作战模式因其战术价值受到广泛关注。针对无人攻击机与诱饵机协同打击敌方重点目标的任务,提出了一种基于近端策略优化(proximal policy optimization, PPO)算法的协同航迹规划方法。构建融合动态威胁评估的马尔可夫决策过程(Markov decision process, MDP)模型,集成无人机运动学与战场环境约束,设计状态、动作空间及分层奖励函数。仿真实验表明,所提方法能有效引导攻击机与诱饵机在复杂战场环境中实现高效协同,显著提升任务成功率并降低被敌方防空系统拦截的风险,为无人机协同作战的智能化路径规划提供了理论与技术支撑。
针对卫星导航系统授时的脆弱性,美军率先提出了授时战的概念,并强调美军需加强对定位、导航和授时(positioning,navigation and timing,PNT)体系中授时信息的重视程度,并在此后出台了一系列与授时相关的法案。基于当前授时战的研究尚属空白,与导航战对比,主要分析了与授时战相关的概念以及相关政策发展,阐述了授时战潜在的表现形式,介绍了相关授时技术能力建设和与授时战有关的案例,最后讨论了授时战概念的提出与发展对于我国时间体系建设的启示。
针对常态化卫星通信保障和对抗训练需求,提出一种以小型系留多旋翼无人机为搭载平台、车载多体制卫星通信设备为主体的卫星通信模拟系统设计方案。无人机采用共轴双桨、上下两层重叠布局设计,并且只搭载模拟卫星转发器部分模块,解决了小型无人机载荷能力和能量供给不足难题,具备同时模拟2颗在轨卫星的条件。采用软件无线电技术,利用中频数字处理通用板卡和功能模块,定制多波形、多体制车载模拟终端和转发器设备,能够模拟多目标卫星通信链路。建立卫星链路计算模型,分析结果表明系统余量足够构建远距离通信链路和近距离对抗链路,支持在役装备与模拟装备混合组网建链,可为建设类似电子战训练靶标系统提供借鉴与参考。
对以色列“铁穹”防空导弹系统的发展情况进行梳理,在简要介绍“铁穹”系统的组成、功能特点的基础上,重点分析了“塔米尔”(Tamir)导弹的总体方案、气动特性、探测制导及战斗部设计方案。并对“铁穹”系统部署以来的作战应用情况进行整理,通过对“铁穹”系统效能展开分析,对单营套“铁穹”系统面对火箭弹饱和攻击的拦截能力进行分析。最后结合“铁穹”系统的发展路径对国外近程防空导弹系统的技术发展趋势进行了总结。
反作用控制系统受气动环境影响小,可在大空域范围内稳定提供大过载,大幅提升机动能力,是一种有效提高飞行器机动性能的方式。针对类AIT(advanced interceptor technology, 先进拦截技术)的锥柱裙外形,采用计算流体力学数值模拟方法,开展了典型飞行条件下姿轨控喷流耦合干扰流动特性的研究,分析了姿轨控耦合干扰流场特征参数(弓形激波高度、分离距离、低压区长度、分离周向角)随飞行高度、马赫数、攻角的变化规律。研究结果表明:姿轨控耦合干扰流场的特征参数随飞行条件的变化存在差异,且随飞行高度的变化尤为明显;相同飞行高度条件下,轨控流场特征参数随马赫数、攻角的变化规律相近;受轨控喷流的影响,姿控流场特征参数随飞行条件的变化规律更为复杂。
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。
空天攻防决定战争主要走向,空天防御是空天攻防作战主阵地,动能拦截硬杀伤是空天防御主要作战方式,动能拦截武器能力发展问题,涉及国家战略利益和空天安全。分析了动能拦截武器发展态势,构建了动能拦截武器作战需求生成方式、先进技术集成方法和工程设计实现模式及耦合模型分析框架,简要阐述了各耦合层面交互关系、迭代演进路径等能力发展逻辑。基于能力发展演进模型,针对动能拦截武器先进技术和关键方案,有重点地梳理分析发展现状和进展情况。为提升动能拦截武器能力发展演进质量和速度提供借鉴,对空天防御动能拦截武器相关研究者或有一定参考价值。
卫星星历信息是飞行器起飞后快速定位的关键参量,地面控制系统装订星历数量和装订策略对飞行位置解算起着至关重要的作用。为了最大限度保证飞行器完成地面调试工作同时实现机载接收机的快速定位,采用模块化解耦设计方式,研制出一种满足快速定位需求的地面卫星装订策略。在保证辅助定位信息输出的同时满足地面高精度授时定位的功能。着重介绍了基于牛顿迭代的卫星星历解算方法及全星域下多维度星历装订策略,满足接收设备高精度定位需求同时为下级产品快速定位提供保障。试验结果表明:基于牛顿迭代的导航电文快速收敛算法确保星历数据在有限时间内快速收敛,全星域下多维度解星策略为接收机定位性能提升产生稳步促进效用,接收机可以通过预装一定数量的优质卫星信息稳步提升为卫星解算速度和精度,满足不同时段定位系统下设备快速定位需求。
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。