基于国家海洋无人装备重大战略需求的创新人才培养研究

在国家海洋无人装备重大战略需求下,培养具有战略认知、海洋情怀、实践能力的创新驱动人才尤为重要。针对创新人才培养过程中面临的问题,加快培养国家战略所需创新人才,西北工业大学航海学院建立“核-壳”二元协同的研究生培养模式,创建以研究生创新能力为核心,科研、平台、竞赛相融合的“一核三维”研究生培养机制,实现突破“四模块”闭环迭代的培养途径,形成以科研育人、学术育人、平台育人和竞赛育人为抓手的创新人才培养体系,为我国军民海洋装备发展和创新型人才培养作出重大贡献。

长距离地下通道的无人装备定位方法

无人装备在地铁隧道、煤矿坑道等地下长距离通道工作时,处于无卫星定位信号、弱光照的环境中,依靠常规方法获取定位坐标存在难度大、误差大、成本高等问题。基于由若干个UWB定位基站构成的定位单元,提出了一种适用于长距离地下通道而且高性价比的定位方法。首先,提出了一种具有高性价比的定位拓扑构型;其次,针对无人装备可能在地下通道中任意位置,研究了初始定位的方法;然后,针对无人装备经过定位单元信号辖区交汇区域时存在的定位单元切换问题,提出了一种动态切换系数方法。测试实验表明:标准矩形的定位单元拓扑比直角三角形、偏π形的拓扑具有更高的定位精度;沿着长距离地下通道采用间断方式布局定位单元的构型比连续布局定位基站的构型具有更高的性价比,且在通道任意位置均达到定位误差δ≤±25 cm的设计要求,定位单元间距小于60 m;在长度为5 km的地下通道中,采用二叉树遍历查找法获取初始定位的用时平均为16 s左右;在信号辖区交汇区域,采用提出的方法切换定位单元,无人装备获取的定位数据无突变,显著减少了定位数据突变对无人装备的冲击。所提出的定位方法可应用于无人装备在长距离地下通道中全自主执行任务。

无人装备系统网络拓扑弹性优化研究

针对无人装备系统的网络拓扑结构优化,着力提升网络拓扑弹性,增强装备系统抵抗风险能力这一问题,主要是对无人装备系统网络结构特点进行分析,以无人装备系统的弹性度量和弹性优化理论为基础构建出PA优化算法,通过增加优化边的策略达到提升无人装备系统的弹性的目的,最后通过案例验证了该方法的科学性和有效性,表明该方法能够极大程度上提升网络拓扑弹性,增强网络结构的强度和韧性,对恶意攻击的抵御能力显著增强,对提升装备系统的作战效能具有重要意义。

基于遗传算法的无人装备系统弹性恢复策略

针对无人装备系统在遭受外界干扰或自身装备故障情况下如何快速恢复系统性能这一问题,提出一种基于遗传算法的恢复策略模型。该模型基于最短维修路径、最短维修时间和最大平均任务重要度这3个关键维修策略,构建相应的优化目标函数来计算无人装备系统网络维修保障的优化路径。通过案例分析,表明该模型构建的恢复策略得到的优化路径能够快速恢复装备系统的性能,对提升装备系统弹性有促进作用,对提升装备系统作战效能有重要的意义。

美国海岸警卫队在研无人装备现状分析

为掌握美国海岸警卫队在研无人装备情况,理清了其10项在研无人装备及其任务运用情况。从任务工作量和任务可用装备量视角,定性分析了美国海岸警卫队在研无人装备与11项具体任务间的关系,分析发现在研无人装备体系渐成,装备类型更全面,任务运用全覆盖,但也存在统筹管理不足。最后对我国海警无人装备发展进行了针对性需求分析。

微系统发展现状及其在无人装备领域应用和展望

未来无人装备对微型化、智能化、模块化、低成本化的单机系统有着强烈需求。微系统以其先进架构、高度集成和大规模低成本优势,与未来无人装备发展需求高度契合。对微系统的发展应用现状进行了综合评述,并结合无人装备的发展需求对未来发展方向进行了展望。首先,从射频微系统、信息处理微系统和导航微系统等方面介绍了微系统的发展现状;其次,总结了微系统在导弹武器系统和无人机平台上的应用现状;最后,结合无人装备的发展需求,展望了微系统在智能可重构、互连标准化、低成本化、单片多功能高可靠等方面的发展趋势。

面向未来海上作战的无人装备动力能源及其保障装备发展分析

动力系统作为海上无人装备的“心脏”,是保障其正常运行的关键。作为动力系统核心部件的动力能源装置及其保障装备的发展将直接决定无人装备的作战效能。本文介绍了目前各国海上无人装备动力能源的研究和应用现状,根据未来深远海海上无人作战发展趋势,从近期和远期两个发展阶段分析了无人装备动力运行和能源保障模式,阐述了基于不同类型无人装备动力能源及其能量保障装备的发展趋势,并对其选型和匹配等方面的关键特点、存在的问题进行分析,基于海军战略性军种的特点和无人装备作战体系发展趋势,提出未来的发展路线。

面向无人装备的智能边缘计算软技术分析

轻量化神经网络模型的设计及其在边缘端的部署是实现无人装备智能化的关键技术。从构造轻量级深度神经网络的角度出发,研究面向无人装备嵌入式平台应用的智能边缘计算软技术,重点分析模型剪枝、知识蒸馏和参数量化等方法,并以目标识别为例进行各类智能边缘计算技术性能分析,结合各类轻量化模型设计方法的优缺点,提出一种边缘计算的处理框架,即通过模型压缩方法来设计轻量化的神经网络模型,通过引入知识蒸馏的方法对轻量化模型进行有效训练,通过参数量化来加速模型推理时间。随着参数量化和知识蒸馏算法的成熟,该框架正逐渐变得有效可行,为智能边缘计算技术在无人化装备上的应用提供了技术参考。

基于环形阵列的地面无人装备集群通信干扰抑制

为解决地面无人装备集群通信过程中出现的通信距离近、易干扰、信号覆盖面小等问题,提出基于环形阵列的干扰零陷方法。通过通道幅相一致性校准,再采用MUSIC算法进行DOA估计确定来向信号,最后采用Capon算法完成数字波束形成,可有效提取有用信号并抑制噪声和干扰。仿真实验结果表明,新方法不仅能够在方位面360°形成多个高增益波束实现集群分布指向,拓展地面无人装备之间的通信距离,而且能够通过检测解析确定干扰并对干扰来波方向进行波束零陷,在空间域有效提高地面无人装备集群组网通信抗干扰能力,并增大信号覆盖范围。所得研究成果为地面无人装备集群组网实现波束形成和干扰抑制提供了有益参考。

水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析

水下无人装备是海上军事竞争新的制高点之一,是赢得新时代水下攻防对抗的重要保障。当前各类水下无人装备飞速发展和应用,文中以无人水下航行器和水下无人预置系统为例,梳理前沿发展趋势与关键技术。通过总结国内外水下无人装备的发展现状,分析发展中面临的挑战,对水下无人装备未来的发展趋势进行了展望,并在此基础上梳理了发展中需要攻克的关键技术难点,进一步提出未来发展思考和建议,为水下无人装备技术研究提供有益的参考和借鉴。

无人装备强电磁攻击威胁与防护能力提升对策

为提升无人装备及集群的强电磁防护能力,有效应对日益严峻的强电磁武器攻击,从强电磁武器发展、无人装备防护能力以及无人装备特殊性等角度具体分析无人装备面临的强电磁攻击威胁。基于技术现状,结合无人装备应用需求比较分析前、后门强电磁防护技术特点,重点从耦合规律分析、效应阈值获取和系统防护设计等方面分析系统级强电磁防护的技术难点,并探讨无人装备系统级强电磁防护实现流程,从观念更新、标准制定以及技术突破等方面提出支撑无人装备强电磁防护能力提升的对策。

无人装备创新实践俱乐部教学建设初探

为适应新形势下高等教育变革的趋势,满足无人装备工程专业创新型和复合型人才的培养需求,海军工程大学舰船与海洋学院拟成立无人装备创新实践俱乐部,围绕无人装备设计制造、模块组装、性能调试、操控指挥、任务策略等内容,加强学员对无人装备专业知识的理解与应用,提高学员的创新能力和实践能力,致力于打造俱乐部服务教学的改革基地、无人装备工程专业的人才培养拓展基地。

无人装备仿真试验与能力评估技术研究

面向无人装备试验与评估的需要,文中研究了无人装备的仿真试验技术,明确了系统模型、任务环境的建立方法,提出了保证准确性和可行性的仿真试验步骤;根据仿真试验的数据与结果,从鲁棒性、执行效率、作战能力、敏捷性、准确性等方面对无人装备进行能力评估;并以典型无人车为对象进行了试验应用,验证了技术的可行性,为无人装备的仿真试验与评估提供技术支撑。

无人装备发展新动向及影响研究

近年来,无人装备的性能稳步提升,作战应用的范围和深度不断拓展,开始登上战争舞台,受到越来越高的关注和重视。随着信息技术、控制技术等关键技术的发展,无人装备呈现出新的发展动向,控制方式向自主方向发展,作战模式向系统协同方向发展,作战任务向火力打击拓展,体系结构向模块化、通用化方向发展,无人作战时代即将到来。无人装备性能的显著提升及广泛作战应用,将改变传统作战式样、催生新型作战力量,模糊战争与非战争界限,对未来战争产生深远影响。

陆军无人装备作战指挥信息系统

本文对陆战场无人化、智能化作战需求及其对指挥信息系统的能力要求进行分析。以美军为典型样例对无人装备的指挥信息系统发展现状进行分析,对无人装备作战指挥信息系统体系架构进行构想,并提出未来需重点突破的关键技术,最后对军队无人装备指挥信息体系的发展提出了几点建议。

无人装备半实物操控实验室的建设

为培养无人装备工程人才,急需建设无人装备半实物操控实验室,模拟深水反潜、故障、高海情等实物平台难以实现的工况。从无人装备半实物操控实验室的功能定位、目的意义、建设实施等方面开展研究,结合软件建设、硬件建设、课程建设进行实战型实验室的建设,作为海上无人装备理论授课和实装训练的模拟桥梁,以学生实践为主体,促进学生对无人装备的专业知识、应用任务、协同配合等全面而系统的认识,培养学生独立思考和分析解决问题的能力。

海上无人装备关键技术与智能演进展望

近年来,海上无人装备技术发展迅速,尤其是人工智能技术的发展,使海上无人装备的功能以及性能有了极大的突破。为了明确人工智能技术在海上无人装备应用的研究方向以及演进路线,首先,对国内外海上无人装备技术的发展现状进行综述,随后,分析实现海上无人装备的关键技术。在此基础上对海上无人装备的智能化水平提出一套等级划分标准,并详细定义不同智能等级装备的作业能力以及特点。通过分析,明确了各级之间演进的关键技术。可为海上无人装备的发展路线提供理论基础。

国外陆战无人装备技术发展与作战运用分析

本文在全面跟踪国外陆战无人装备技术最新发展态势的基础上,首先系统分析了美国、俄罗斯等国与陆战无人装备技术有关的战略规划,如美国国防部发布的五版《无人系统综合路线图》、美国陆军发布的《地面无人系统路线图》和《无人机系统路线图》、俄罗斯发布的《2025年先进军用机器人技术装备研发专项综合计划》等;其次归纳总结了国外陆战无人装备动力技术、通信技术、自主控制技术、协同/集群技术发展现状;再次从实战应用、编配部署、作战样式三个维度深入分析了国外陆战无人装备的作战运用;最后结合实情从加强作战需求与作战概念研究、开展关键核心技术攻关、借鉴国外先进研发经验、注重网络安全与自主控制技术应用方面提出了启示建议。

无人装备智能视觉技术与发展

无人装备与智能视觉技术的有机结合,能够极大拓展军事情报来源和分析手段,有效提升无人装备的战场信息获取与分析能力。本文对无人装备发展情况进行论述,从基于深度学习的图像感知和图像认知两个方面对智能视觉技术进行分析,在此基础上提出无人装备智能视觉技术未来发展策略和建议。

基于顺次分配机制的无人装备体系架构方案空间搜索方法

当前战争愈加复杂,如何设计和选择最优无人装备体系以完成使命是一项难题。针对该问题,提出一种无人装备体系架构超网络模型和一种方案空间搜索算法。首先,基于作战能力生成要素给出了无人装备体系形式化描述框架。其次,提出了无人装备体系架构方案空间搜索问题框架,其目标是寻找到使预期收益最大化和使累积成本最小化的最优架构。然后,提出了一种基于顺次分配机制的最优架构方案动态搜索算法。最后,通过仿真实验检验了该算法。实验结果表明,该算法明显优于其他几种基准算法,提出的架构框架和方案空间搜索算法具有辅助决策的价值。