面向易行的高速铁路智能平行调度系统构架及关键技术

针对我国高铁成网运行、管控列车数量和种类多、运营方式复杂等特点,以构建新一代智能动态调度系统为目标,探讨面向易行的高速铁路智能平行调度系统构架,从5个方面提炼出高速铁路智能平行调度系统的技术特征。总结目前高速铁路智能平行调度系统研究亟待解决的关键技术,介绍智能高铁平行调度一体化仿真原型系统研制及实现的部分场景功能。研究工作可为建立面向易行服务的,适应中国高铁“效率变革”“质量变革”需求的智能动态调度理论与技术体系,实现我国高速铁路智能调度系统和运输服务水平的升级发展提供参考。

美军联合全域指挥与控制的投资

阐述美军联合全域指挥与控制(JADC2)的概念内涵、当前工作内容以及未来发展方向。结合美国国防部2024财年预算请求及Govini公司研究报告,进一步介绍JADC2支出的核算方法,并系统解析美国在JADC2上的资金投入和市场情况、美军联合全域指挥与控制当前面临的挑战。当前,全球安全环境正在发生飞速变化,局部冲突时有发生,搜集、解析和传递信息以保持决策优势的能力将是主导战争胜负的关键。美国国防部提出JADC2战略,旨在构建一个在战场上可以将各部门互联互通的安全网络,以期实现所有战域之间的充分、实时的信息交换。目前美国通过技术研发、合作演习等方式在各个层面积极推动JADC2的建设,并已取得一定阶段性成果。

有人直升机/无人机协同编队指挥控制体系设计

针对有人/无人机(Manned Aerial Vehicle/Unmanned Aerial Vehicle,MAV/UAV)编队协同作战的发展趋势,开展了MAV/UAV协同编队指挥控制系统设计研究。分析了MAV/UAV的协同作战样式对指挥控制系统的需求。对比了目前集中式、分布式和有限集中式3种指挥控制结构,兼顾UAV智能化水平和数据链路状态,设计了基于集散式的指挥控制系统,该系统集合了集中式和分布式的特点,在协同编队指挥控制中具备通信要求适中、可扩展性高和鲁棒性强等优势。

洞庭湖四水流域水库群联合防洪优化调度

针对多防洪控制点的混联水库群联合防洪调度中防洪目标难以协调的问题,构建了以多流域协调条件下合成洪水洪峰流量最小为目标的水库群联合防洪调度模型,并采用逐步优化-逐次渐进算法(POA-SA)优化求解。在洞庭湖四水流域开展实例研究,基于防洪需求及各水库的特性,以四水流域下游尾闾控制站洪峰流量最小和四水汇流至洞庭湖的合成洪水洪峰流量最小为目标,提出典型年四水流域水库群联合防洪优化调度方案。结果表明:①针对1998年和2017年两场洪水,水库群联合优化调度后的四水合成汇入洞庭湖的洪峰削峰率比四水单独优化调度分别提高了9.4%和4.5%;②资水的柘溪水库和沅江的五强溪水库通过补偿调节,较好地实现了入湖洪水的错峰。对洞庭湖四水流域水库群联合调度可以保障四水流域自身防洪安全,并为洞庭湖防洪减压,研究成果可为流域水库群联合防洪调度提供参考。

基于作战行动特征的作战指挥行为评估方法

为对兵棋推演过程中联合作战指挥员的作战指挥行为进行客观定量评估,提出了一种基于作战行动特征的作战指挥行为评估方法。根据联合作战指挥员指挥作战形成的作战事件序列构建作战事件知识图谱,采用双层图注意力网络和ConvKB模型抽取作战行动特征,基于CatBoost算法对联合作战指挥员的作战指挥行为进行评估。实验结果表明,该方法能够对联合作战指挥员的作战指挥行为进行客观有效评估。

无人机集群空中博弈对抗体系指挥控制模型

针对无人机集群空中博弈对抗体系的指挥控制问题,系统阐述了无人机集群协同空战典型场景的作战过程模型,分析设计了空中无人机集群博弈对抗体系的作战任务剖面,构建了空中无人机集群协同作战体系信息流程模型。研究结论能够为空中无人作战体系构建、无人集群协同空战指挥控制架构以及协同作战规划设计方法等研究提供理论支撑。

基于状态约束的柔性关节机械臂指令滤波控制

针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,通过引入带有误差补偿的指令滤波控制技术克服了传统反步法存在的计算爆炸问题,设计了基于状态约束的指令滤波反步控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了柔性关节机械臂系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计的控制器能够有效保证系统的状态约束性能和位置跟踪精度。

美太空军联合全域指挥控制发展趋势

为了有效遏制反介入/区域拒止作战,美军提出了联合全域指挥控制的概念,在现有多域作战的基础上全面统筹陆、海、空、天、网等领域的作战行动,提高美军武器级、策略级和战役级作战的多样性。首先,为充分了解美太空军在联合全域指挥控制领域的发展趋势,总结了美军现行指挥控制体系实现全域作战的潜在阻碍;然后,解析了美太空军下一代联合全域指挥控制体系的指挥框架、职能分配和态势引接等关键要素;最后,梳理了美太空军为支撑联合全域指挥控制开展的前沿技术探索。

面向跨域联合作战的平行指挥控制与管理新范式

瞄准制衡强敌“马赛克战”“决策中心战”等新技术驱动的作战概念及威胁挑战,聚焦未来跨域联合作战指挥控制(command and control,C2)全流程决策需求,遵循平行智能理论框架,提出了基于筹划-准备-执行-评估(planning-readiness-execution-assessment,PREA)环与观察-判断-决策-行动(observe-orient-decide-act,OODA)环的平行指挥控制与管理(command&control and management,C2M)新范式,以期实现智能机器辅助指挥员作战全流程的分层次、个性化决策支持,减轻指挥员认知负担、降低决策复杂度,实现机器对指挥员“人脑”的智能扩展与增强,为塑造全局决策优势提供牵引和支撑。

清江梯级配合三峡水库对城陵矶防洪调度方式探究

为充分挖掘清江梯级水库10亿m^(3)防洪库容的防洪效益,构建了长江上游水库群与清江梯级水库联合防洪调度模型,定量分析了清江梯级水库配合三峡水库对荆江河段实施联合防洪调度的防洪作用和库容使用情况,探讨了清江梯级水库配合三峡水库对城陵矶联合防洪调度的必要性;在此基础上,开展了不同水库群联合防洪调度方案防洪效果的比较分析,提出了清江梯级水库配合三峡水库对城陵矶防洪调度的分级拦蓄方式。研究表明:提出的分级拦蓄方式为当来水小于4000 m^(3)/s,清江梯级水库各拦蓄流量为2500 m^(3)/s;当来水不小于4000 m^(3)/s,清江梯级水库各拦蓄流量为3000 m^(3)/s;拦蓄时机与三峡水库同步,在拦蓄过程中兼顾了发电因素。该方案可有效发挥清江梯级水库的防洪作用,减少长江上游水库群动用防洪库容。研究成果量化了清江梯级水库的防洪作用,可有力支撑长江水库群联合防洪调度方案编制。

基于网络信息体系的全域联合指挥与控制技术及未来展望

面向现代战争需求,全域联合作战通过打破传统作战区域限制,能够实现不同军种和作战领域的信息共享、军事力量整合和协同作战,从而提升作战效率、增强指挥灵活性、优化资源配置。全域联合有诸多优势,使基于网络信息体系的全域联合指挥与控制技术成为研究重点。本文系统分析了全域联合指挥与控制的发展历程、技术应用、架构设计和关键技术,同时结合国外的研究现状探讨发展方向,旨在为全域联合指挥与控制技术的发展提供参考。

基于LVC的舰载机作战指挥训练系统设计

针对舰载机实装多兵种作战指挥训练组织难度大、风险高等特点,考虑到飞行模拟训练经济型、安全性等优点,对舰载机作战指挥训练系统进行研究设计,搭建了系统整体框架,阐述了技术原理,介绍了各分系统的功能作用,实现了“背靠背”作战筹划、多层次兵力指挥控制、接入指挥信息系统实装、多维度态势展现、对抗效果评估等辅助决策支持等功能,建立了“人在环”和“人不在环”两种应用模式,最后对关键技术进行了分析,如采用注入式扩展技术以支撑高性能并行仿真引擎驱动,提出了基于接口的编程和动态QoS的联合中间件技术,利用代码重用方式实现工程数字模型封装集成等。

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅰ——需求分析与优化条件

城陵矶地区是长江中下游洪灾最频发的区域之一,是长江水库群防洪的重点保护对象。金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4座梯级水库与三峡水库组成的巨型水库群防洪能力巨大,显著改变了流域防洪调度格局。在概括分析城陵矶地区防洪需求,回顾三峡水库对城陵矶地区防洪补偿控制水位不同阶段成果的基础上,剖析了优化防洪补偿控制水位的研究要点,研究了金沙江下游梯级防洪库容投入情况,进而明确了提高防洪补偿控制水位的有利条件。研究结果表明:在三峡水库水位达到城陵矶防洪补偿控制水位158.00 m后,金沙江下游梯级水库在预留40.93亿m^(3)防洪库容的基础上,尚有30亿~60亿m^(3)富余防洪库容可配合运用,为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了良好条件。

城市轨道交通全自动运行场景下的智能管控平台研究

[目的]现有运营机制主要为运营管理制度驱动人员进行操作管理,运营人员通过电话或对讲设备沟通信息,并使用各自独立的专业系统下达运营管控指令,在系统与系统之间只有少数固定的联动,这种模式下运营管理人员负荷较高,阻碍了运营管控效率的进一步提升。研究全自动运行中严重影响运营、乘客、设备设施等安全的场景,探索全自动运行运营安全管控机制和智能管控平台,提升全自动运行线路运营安全管控水平。[方法]采用智能化、数字化、信息化、高可信等技术手段将静态的运营规则和工作制度提升为动态的联动联控和应急处置管控措施的方法;构建服务于车站、车辆以及中心调度等多岗位信息共享、协同处置机制和智能管控平台,提高故障应急处置以及排故效率。[结果及结论]上海全自动运行线路的实践证明,搭建运营安全智能管控平台,加强运营安全监督、构建关键岗位协同处置机制、实现制度驱动系统安全高效地进行专业设施设备联动联控、智能辅助决策等功能,能更好地保障和提升全自动运行线路的应急处置效率和运营安全管控水平。

实现联合作战:机遇和挑战(译文)

2023年11月19日,美国国防工业协会新兴技术研究所发布报告《实现联合作战:机遇和挑战》。基于2022年美国国防工业协会新兴技术研究所举办的4次关于联合作战概念的研讨,分析了联合作战概念的4个战略要务——联合全域指挥控制、联合火力、对抗性后勤、信息优势,包括每个战略要务要实现的目标、相关技术和困难等,并给出了实现联合作战概念愿景的10条建议。同时,指出美国国防部需要解决烟囱式系统和预算编制流程问题来推进各军种的跨域作战能力建设和技术装备适配。

梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控变革与启示

我国水资源时空分布不均,年际、年内变差大,洪涝和干旱并存,流域防洪与兴利需求并重。随着大规模水库群建成投运,流域下垫面条件及产汇流机制明显变异,水库及引调水工程运行等人类活动对设计洪水影响显著,梯级水库群运行管理中如何分析和应用设计洪水成为亟待解决的新问题,水库群联合优化调控、水资源高效利用的现实要求十分迫切,已列入中国科学技术协会2023年十大产业技术问题。经过多年探索实践,我国在梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控方面已取得一定研究进展和成果,但仍存在对暴雨洪水季节性变化规律认识不足、梯级水库群系统中各水库运行相互影响考虑不足、现代水文气象实时预报信息运用不足等问题,亟须系统开展运行期设计洪水及水位联合优化调控体系研究,实现风险可控条件下水资源高效利用,保障防洪安全、供水安全、能源安全、生态安全,推进新阶段经济社会高质量发展。

基于语法协议的指控系统间数据互操作方法研究

针对目前异构指控系统间作战筹划方案数据结构、要素、种类关联显性度低,导致实现数据共享难度增大,作战方案互操作困难的问题,在梳理和吸收国内外现有指控系统间数据互操作的流程和数据结构的基础上,将当前互操作模式分为三类并举例分析。研究基于C-BML(Coalition Battle Management Language)框架结构提出了一种具有普遍适用性的数据互通协议格式,对解决异构指控系统间作战筹划方案数据传输困难的问题进行了探索。

金沙江下游-三峡梯级水库2023年联合调度实践

金沙江下游-三峡梯级水库是治理和保护长江的关键性工程。为了进一步提高梯级水库应对持续枯水的能力,保障水资源综合利用效益全面发挥,结合2023年长江上游水雨情特点,全面分析了梯级水库应对持续枯水所实施的联合补水、汛期水位动态控制、联合蓄水等优化调度措施,总结提炼了梯级水库联合调度的成效和经验。实践结果表明:枯水期梯级水库累计向下游补水约243亿m^(3),有效保障了长江中下游供水安全以及航运、生态等综合效益;通过汛期抬水位、蓄水期精细化预报调度,有效提升了水资源利用效率,保障了梯级水库实现蓄满目标。提出的调度措施和经验可为今后流域控制性水库群联合调度方式优化提供重要参考。

站城一体化工程电气消防系统控制策略分析

根据站城一体化工程的特点和规范要求,从系统架构、管理策略、应急指挥、分期运营等几方面进行分析,阐述站城一体化工程电气消防系统控制的设计难点、要点,并提出相应的解决方案。

金沙江下游梯级联合调度对川渝河段防洪效果评价

金沙江下游四级梯级水库联合调度为长江川渝河段提供了防洪安全保障,对其防洪调度效果进行评价,可以科学衡量与评估川渝河段防洪调度效果,促进流域洪水资源化利用。基于金下四级联合防洪调度方案,建立防洪、发电、生态和航运4个准则下的评价指标体系,采用改进的层次分析法和熵权法,构建川渝河段梯级水库防洪调度效果评价模型,综合考虑防洪和兴利效益,评估不同来水频率和不同起调水位的梯级水库防洪调度效果;对比溪-向两库联合调度与金下四级联合调度效果,分析乌东德、白鹤滩水库建成投产对于川渝河段防洪调度及洪水资源化利用的综合效果。结果表明:①随着乌-白两库起调水位升高,金下四级防洪调度效果系数呈现先升高后降低的趋势。②对于20,30,50 a一遇和100 a一遇洪水,乌东德和白鹤滩水库分别从(965 m和795 m)、(975 m和790 m)、(955 m和790 m)、(952 m和795 m)起调时,金下四级防洪调度效果系数最大,梯级水库联合防洪调度方案最优。③乌东德、白鹤滩水库建成投产后,川渝河段洪水资源化利用效果提升。研究成果可用于多功能、多保护对象的梯级水库防洪调度效果评价,为地区防洪调度决策提供依据。