不平衡数据下基于SVM增量学习的指挥信息系统状态监控方法

针对指挥信息系统历史状态样本有限的特点,基于支持向量机(support vector machines,SVM)设计了一种面向不平衡数据的SVM增量学习方法。针对系统正常/异常状态样本不平衡的情况,首先利用支持向量生成一部分新样本,然后通过分带的思想逐带产生分布更加均匀的新样本以调节原样本集的不平衡比。针对系统监控实时性要求高且在运行过程中会有新样本不断加入的特点,采用增量学习的方式对分类模型进行持续更新,在放松KKT(Karush-Kuhn-Tucker)更新触发条件的基础上,通过定义样本重要度并引入保留率和遗忘率的方式减少了增量学习过程中所需训练的样本数量。为了验证算法的有效性和优越性,实验部分在真实系统中获得的数据集以及UCI数据集中3类6组不平衡数据集中与现有的算法进行了对比。结果表明,所提算法能够有效实现对不平衡数据的增量学习,从而满足指挥信息系统状态监控的需求。

智能网联汽车人机交互场景测评方法研究

汽车座舱内的人机交互智能系统一定程度决定了用户的智能体验,对人机交互进行测试研究,形成一套完整的人机交互测试评价方法,可以指导人机交互的设计开发,实现人机交互的迭代和优化。汽车座舱内功能日益增加,给用户带来更丰富的体验,然而功能相同,人机交互不同,给用户带来的驾驶体验却大相径庭。基于典型使用场景,从客观角度,分析不同车型相同场景下车机系统的响应、驾驶员眼部活动和驾驶员手部活动的差异,进一步量化评价参数,形成评价指标,同时根据五感和五觉,设计主观评价表对人机交互进行测评。测评结果表明,该方法具备可操作性和合理性,能从客观和主观角度全面评估人机交互的优劣。

不同频次海温强迫对台风“利奇马”模拟的影响

基于WRF气象模式,利用不同时间频次的海温强迫场对2019年超强台风“利奇马”个例开展模拟研究。结果表明:不同时间频次海温强迫对台风“利奇马”路径模拟的影响较小,而对台风强度和结构的模拟有较大影响。高频海温强迫场相较于日平均海温场保留了海温与台风相互作用之前的信号,使其在台风路径上的暖涡更暖,导致模拟的台风强度更强,特别是在快速增强阶段与中国气象局台风最佳路径数据更为接近。通过对台风过程中的热力和动力过程分析发现,高频海温强迫场会使更多的水汽进入台风中心,释放凝结潜热,增强台风次级环流。对流增强使得内核区域下沉气流增强,进而加强台风暖心,导致中心气压降低,台风增强;同时,入流的增强使得更多的涡度和角动量向台风中心输送,台风结构紧致,平均切向风增大,台风增强。

A framework of force of information influence and application for C4KISR system

The subversive nature of information war lies not only in the information itself, but also in the circulation and application of information. It has always been a challenge to quantitatively analyze the function and effect of information flow through command, control, communications, computer, kill, intelligence,surveillance, reconnaissance (C4KISR) system. In this work, we propose a framework of force of information influence and the methods for calculating the force of information influence between C4KISR nodes of sensing, intelligence processing,decision making and fire attack. Specifically, the basic concept of force of information influence between nodes in C4KISR system is formally proposed and its mathematical definition is provided. Then, based on the information entropy theory, the model of force of information influence between C4KISR system nodes is constructed. Finally, the simulation experiments have been performed under an air defense and attack scenario. The experimental results show that, with the proposed force of information influence framework, we can effectively evaluate the contribution of information circulation through different C4KISR system nodes to the corresponding tasks. Our framework of force of information influence can also serve as an effective tool for the design and dynamic reconfiguration of C4KISR system architecture.

基于漂浮式测风激光雷达观测数据的海上预报风速订正

本文阐述了海上漂浮式测风设备对数据的测量方式和校准方法后,利用三部漂浮式测风激光雷达50、80和100m三个高度的风速数据,对同地点和高度的GFS全球天气预报模式的风速数据进行预报订正。结果表明,直接采用滑动自适应权重的Kalman滤波方法产生累积的滞后平均偏差对风速进行订正的结果并不理想,统计发现通过降低预报订正公式中的滞后平均偏差项的比值,可以获得更好的标准偏差结果。滞后平均偏差比值减小至0.1~0.5后经Kalman滤波方法订正后的风速标准偏差整体要低于订正前的风速标准偏差,其中最佳的比值为0.3。利用这一滞后偏差比值对三部雷达不同预报时刻和预报时效的风速样本组进行订正后发现,除了个别数据样本组外,超过90%数据样本组的风速标准偏差较订正前是减小的。经改进的算法订正后各高度层风速预报值的改善率大致在5~20%范围内。

基于层次任务网络的作战任务 系统功能映射方法

针对作战任务系统功能映射问题,建立了作战任务与系统功能的模型。基于任务/能力可以分解的特点,将映射问题转化为智能规划问题,并利用层次任务网络(hierarchical task network,HTN)方法对该问题进行求解。针对HTN规划器无法处理多属性输入的问题,基于递归的思想设计了任务分解算法,使得分解后任务转化的规划问题适配HTN规划器。针对多个映射方案的整合问题,基于邻接矩阵设计了多方案的整合算法,从而得到了满足任务需求的系统功能映射方案。仿真实验结果表明,所提方法能够有效实现作战任务到系统功能的映射。

南海大气边界层高度的气候特征研究

利用1979—2020年逐时的ERA5再分析数据,研究了南海区域大气边界层高度的气候特征及其影响因子。结果表明:南海区域平均大气边界层高度为500~800 m,空间上呈中间高、四周低的分布特征。南海大气边界层高度具有显著的季节变化特征,总体按照冬季、秋季、夏季、春季依次递减,日变化较小,大部分区域边界层高度的日变化幅度小于300 m,日循环比较平缓。南海大气边界层高度显著的季节变化特征主要受海气温差、海表面风、感热通量、潜热通量和稳定度的共同影响。较大的海气温差和强风速使海表热通量增加,下垫面不稳定性增加,海气相互作用加强,湍流活动增强,导致秋冬季边界层高度较高。过去42 a南海区域年平均大气边界层高度显著增高,年平均增高率约为0.8 m/a,且边界层高度变化存在显著的季节差异。海表面温度升高、潜热通量增加以及稳定度减小有利于边界层的发展,可能是导致南海边界层高度增加的主要原因。

软件定义指挥信息系统基本概念与原理

指挥信息系统未来如何建设发展是指挥控制领域关注的重点问题。首先,分析了软件定义技术的发展现状,在此基础上结合软件定义技术的思想内涵提出了软件定义指挥信息系统的基本概念,并描述了系统的基本组成和装备形态;然后,设计了系统的构建部署、运行调整以及升级演化模式;最后,阐述了系统运行的基本原理。通过探索软件定义指挥信息系统的基本概念与原理,为未来指挥信息系统的建设发展提供有益参考。

几何约束条件下海上风电场布局优化方法研究

考虑实际工程需求,开发一种几何约束条件下海上风电场智能布局优化方法。该方法使用Gaussian模型计算风力机尾流区的速度亏损,并以最大化风电场年发电量为目标采用差分进化算法进行优化,可满足海上风电场布局时的各类几何约束。利用该方法分别在3行、4行、7行几何约束下对中国某海上风电场的风力机排布方式进行优化。结果显示,相比于原始布局方案,在考虑海缆铺设成本增加的情况下布局优化方案可提升风电场年发电量2.13%~2.64%。进一步分析表明,布局优化过程中可行解数量的设置需综合考虑智能算法寻优难度的影响。

WRF模式中不同物理参数化方案组合在中国近海风能资源评估中的适用性研究

基于中尺度气象数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),分别对我国广东、浙江、山东这3个近海典型风能资源储备区域进行了45组物理参数化方案组合连续1 M的敏感性试验,对试验中多要素的模拟结果进行综合评估,分别确定了适用于3个风能资源储备区各自排名前3的物理参数化方案组合,并对其模拟性能较优的原因进行分析。为了测试3个风能资源储备区筛选得到的物理参数化方案组合的适用性,利用不同于敏感性试验时段的模拟结果,结合海上测风塔和海洋气象站的实测数据开展进一步评估。结果表明,优选得到的物理参数化方案组合具有较好的适用性,其对近海的风速模拟性能较优,具有实际业务应用价值。

基于双基点模糊推理的智能系统评估方法

针对现有面向智能系统的智能化水平评估方法存在的粗粒度评估、泛用性差、不可解释等不足,提出一种基于深度双基点模糊推理的系统智能化水平评估方法。该方法提出一套通用的智能化水平评估指标体系,并基于该指标体系搭建深度双基点模型,该模型首先根据多个维度的细粒度指标生成初步综合评价,随后使用自适应模糊推理网络进行模糊计算,最终输出智能化水平。该模型采用定性评估与定量评估相结合的评估策略,融合专家知识和模糊推理方法,使得评估结果具有可解释性且模型具有较强的泛用性。针对不同的信息系统,基于所提出的智能化水平评估指标体系,使用相关数据及相关领域的专家知识进行实验验证,结果表明所提出的评估方法能够稳定地进行智能化水平评估,评估结果可解释且评估模型具有良好的泛用性。所提出方法能够为大数据及人工智能系统的智能化水平评估提供方法和参考。

大气再分析资料在中国近海的风资源特征和适用性分析

基于ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)ERA5(Reanalysis version 5)、CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)、MERRA2(Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications version 2)3种再分析数据,13个海洋观测站和3个测风塔的观测数据,研究了中国近海风资源时空特征,并讨论了3种再分析数据在中国近海风资源评估中的适用性。结果表明,再分析数据在中国东海和南海的弱风频率比渤海、黄海高,且ERA5在所有海域小于6 m/s的弱风累积概率比CFSR(MERRA2)高39.0%(44.9%)、43.6%(47.5%)、60.7%(41.6%)和47.9%(38.2%)。ERA5、CFSR和MERRA2在中国近海的有效风时空间分布相似,量级都介于84%~95%;3种再分析平均风能密度自北向南呈“低高低”空间分布,其中台湾海峡是WPD大值中心(超过4000 W/m2)。风能稳定性方面,ERA5和CFSR的日变异呈“南弱北强”特征,而MERRA2日变异系数介于1.03~4。适用性分析表明,ERA5整体性能优于CFSR和MERRA2,但MERRA2在再现渤海、南海的风能日波动,CFSR在刻画黄海的有效风时、风能密度和东海、黄海的变异系数时具有一定优势。由此说明不同再分析数据对中国近海风资源不同指标的适用性各有优劣,应根据需要及数据条件,针对不同海域采用不同类的再分析数据开展风资源评估研究及工作。

面向深度伪造的情报可信分析机理

深度伪造技术的快速发展给情报分析带来了威胁与挑战,以假乱真的虚假情报信息会给指挥决策带来严重干扰。然而,传统可信分析技术通常仅能识别已知、特定的伪造类型信息,难以应对快速发展的深度伪造技术。针对上述问题,创新式开展了基于多模态关联印证的情报可信分析机理研究,提出了面向深度伪造的情报可信分析框架与多模态情报信息关联印证机制,结合俄乌冲突情报可信分析给出了应用案例示范。结果表明,该项分析机理有利于提升检测未知、新型深度伪造情报的准确性与鲁棒性。

新型海上风电观测技术装备研发管理创新实践

针对产业链创新链全过程融合理论研究的不足,以三峡集团科研院新型海上风电观测技术装备研发为案例,探索创新链产业链全过程深度融合路径。初步建立涵盖基础研究、应用研究、试验开发等三个层面,以及创新性、适用性、便捷性、安全性、可靠性、经济性等六个维度的“三层六维”技术创新需求分析评价体系,建立创新链迭代优化闭环管理流程,创新“属地化”协同高效集成制造模式,建立“1+3+N”的多维度性能验证评价体系,保障工程示范可靠性,凝练形成集需求分析、技术攻关、设计集成、生产制造、示范验证、推广应用于一体的“六位一体”全过程研发管理创新模型,助力创新链产业链精准对接。研发成果“国产化漂浮式深远海风电工程风浪流一体化剖面观测平台”,实现了从零部器件、内嵌算法到整体设计集成的核心技术国产化,有效助推海上风电观测领域关键核心技术国产化替代,在满足海上风电水文气象观测工程应用需求基础上,促进海上风电开发产业链降本增效,推动新型海上风电观测技术装备研发管理创新。

第5代指挥信息系统发展思考

针对未来第5代指挥信息系统结构如何演变、新质能力如何生成的问题,在研究未来战争形态、信息技术发展预期以及指挥信息系统发展历程与现状基础上,阐述了第5代指挥信息系统面向认知与智能处理,泛在网络与普适计算,弹性适变与赛博免疫以及人机融合与自主演化的能力特征,提出了一种基于军事云脑的指挥信息系统架构模型,从反馈学习和韧性保障2个方面设计了以知识为中心的系统运行演化机理,并对需关注的技术问题进行了分析。

新一代指挥信息系统的知识中心原型构想

新一代指挥信息系统的知识中心是通过知识引擎与服务,从全球传感器采集海量和异构数据,学习生成知识网络,并向军事人员提供可信的决策知识服务,形成不断演化的智能化决策能力。从应用需求与技术驱动2个方面介绍了知识中心建设的迫切性,提出了知识中心自主学习与推理的概念内涵,阐述了知识中心在变革数据治理方式、溯源事物本质、挖掘隐含关系及提供可解释依据等方面的认知优势与创新性,通过运行机理分析、关键技术剖析及典型知识问答应用分析,阐述了知识中心建设的可行性和意义。

网络信息体系工程中的若干问题研究

在未来多样化作战任务和不确定战场条件下,围绕网络信息体系如何随使命环境即时构建与敏捷适变的需求,运用体系工程、系统科学、军事科学等理论方法,结合指挥信息系统工程实践,分析了动态组织性、开放适应性、涌现性等网络信息体系特性的概念内涵及面临的工程化技术挑战,论述了OODA杀伤链动态构建是体系作战能力建设的首要环节,提出了可模块化组合的开放式体系架构概念和模块化组装的构建模式,并探讨了需要进一步研究解决的体系组件如何设计、建模与组合运用的基础性问题,为构建具有动态组织性、开放适应性的网络信息体系提供了一种解决方法;建立了涵盖任务环境感知、决策与执行的体系动态调整机制与方法,并探讨了需要进一步研究解决的机器智能如何实现调整需求精准识别、调整方案自主生成与执行等基础性问题,为形成网络信息体系敏捷适变能力提供方法指导。

类脑智能及其在下一代指挥信息系统中应用

军事云脑架构是下一代指挥信息系统应用方向之一,为实现军事云脑对态势感知、指挥决策、行动控制和支援保障等业务领域的智能赋能,可采用类脑智能,结合脑神经机制和认知行为机制,对智能运作过程计算建模。分析了超脑网络系统这一典型类脑智能系统的概念内涵及其自主强化学习机理,探索了类脑智能在下一代指挥信息系统架构中的应用,对未来类脑智能在指挥信息系统中的应用和研究具有参考价值。

军事领域知识表示及应用方法研究

文中重点围绕如何将军事任务空间中的知识表达成计算机能够理解的形态这一目标展开,旨在充分运用高阶的知识表示等知识工程理论与方法,梳理其概念内涵首先分析了军事任务的特点,并依据该特点梳理出军事领域适用的知识表达方式,通过实际案例的分析,验证表达方式的适用性;最后,通过挖掘提炼技术方法,为军事人员高效利用信息,提升军事任务执行效率提供技术支撑。

基于SCADA数据海上风电场解析尾流模型可靠性与尾流叠加研究

针对工程中常用的解析尾流模型适用性及精确度存在较大不确定性的问题,文章利用国内某海上风电场运行的SCADA数据,分别对Jensen模型、Frandsen模型和Gaussian模型等主要解析尾流模型进行可靠性验证和分析。在此基础上,提出了更加适用的尾流模型参数选取方案,参数修正后的Gaussian尾流模型的评估精度提升约50%。此外,为了分析海上风电场的尾流叠加特性,文章采用场内实测数据进行分析,并与工程尾流叠加模型计算结果进行对比,结果表明,工程尾流叠加模型仍存在一定改善空间。