基于3D几何特征深度表达学习的物理系统仿真

针对现有深度学习方法在物理系统仿真中无法处理几何边界与初始条件同时变化的场景的问题,提出将几何边界约束的表达与物理系统仿真解耦的技术思路,设计了几何特征表达学习和物理系统仿真双步骤的技术路线。在构建与外部物理条件无关的几何特征提取模块之后,融合提取的几何特征与物理特征,最后设计基于神经网络的物理系统仿真方法。在应力场预测实验中,所提方法的预测时间为2.63 ms,远低于有限元法(FEM)的0.6 s,且平均绝对误差(MAE)仅为MeshNet的0.389倍。实验结果表明,所提方法能够保持较高仿真精度,同时能够较好地适应不同的几何边界与初始条件。

复杂系统可靠性

随着科学技术的发展,社会技术系统的体系化、网络化、智能化程度逐渐加深,形成系统的复杂性。这些复杂系统的“故障”,诸如交通拥堵、谣言传播、金融崩溃,可以看作是一种“1+1<2”的系统能力负向涌现,难以直接通过系统单元的还原解析来理解,这对原有可靠性理论提出了挑战。现有复杂系统可靠性的研究主要从故障规律展开,从两个角度出发进行,一是考虑故障传播的系统脆弱性研究;二是考虑故障恢复的系统适应性研究。系统脆弱性研究的重点在于挖掘系统崩溃的内在机理,即故障的传播机理。系统适应性研究的重点关注于系统适应恢复能力,包括系统故障恢复机理。在此基础上,本文介绍了相关的可靠性方法研究。

面向复杂仿真元建模的序贯近邻探索实验设计方法

复杂仿真影响因素多,影响关系非线性,需要高效的元建模方法。元模型的建立不仅取决于所选定的元模型数学结构,还取决于仿真训练数据的充分性。数据充分性直接影响到仿真实验空间的设计与实验运行的计算复杂度,需要通过针对性的仿真实验设计方法来应对维数爆炸困境。序贯实验设计方法可以有效提高设计的效率,但传统上的序贯方法依赖于人工干预和关于目标系统的先验知识,不易自动化开展。因此,提出一种支持仿真元建模的序贯近邻探索实验设计方法,该方法综合运用梯度采样与随机近邻探索技术,在产生尽可能少的实验点的同时,能够自动提取关于实验对象的信息,有效提高复杂仿真元建模的实验效率。案例部分将所提方法与拉丁超立方抽样、传统序贯采样两种方法进行了对比,验证了所提方法的有效性。

面向武器装备领域的复杂三元组抽取方法

为解决武器装备领域中单实体重叠和实体对重叠的复杂三元组的抽取问题,提出了挂载武器装备领域知识结合多轮对抗攻击的复杂三元组抽取方法(RDA),该方法通过武器装备领域微调后的Bert获取更具领域语义的文本向量;利用在嵌入层发起多轮对抗的方式,实现模型层面的数据增强,减少模型对标注样本规模的依赖;采用单层指针网络获取头实体对头实体的类别进行判定,利用维基百科知识库对武器装备领域的实体类别解释信息的向量,对武器装备类别信息以字为最小粒度进行融合,缓解分层标注的天然缺陷;最后在横纵两个维度基于不同粒度的序列标注实现复杂三元组的抽取.在武器装备领域的数据集上精准率达到88.54%,召回率达到75.88%,F1值达到81.72%,取得了SOTA效果.实验表明提出的RDA方法对武器装备领域的信息利用更加充分,有效地缓解武器装备领域遇到的单实体重叠问题(SEO)和实体对重叠(EPO)问题.

复杂多领域系统功能行为建模仿真框架研究

为满足复杂系统设计和验证应用需求,需要针对该系统涉及的不同学科领域子系统及其相互作用开展建模仿真研究。针对复杂多领域系统功能行为研究需要,采用分布式组件技术支撑分布式仿真,通过对基于Modelica语言的Dymola环境和Matlab Simulink平台的集成,构建了一个建模仿真框架。该框架具有较好的可实现性。

基于思维导图的仿真实验方法研究

经典实验设计方法可处理的实验因子有限,不能满足武器系统论证仿真实验因素多、实验方案海量性的需要。提出通过思维导图引入专家领域知识进行仿真实验的辅助设计,并利用本体论的方法分别对思维导图和仿真实验进行了形式化描述,建立了从思维导图到计算机仿真实验方案的映射,实现了基于思维导图的仿真实验方案自动生成。最后结合陆军数字化部队作战效能分析问题,利用思维导图进行了仿真实验方案的设计,研究证明采用思维导图引入专家领域知识可有效降低武器系统仿真实验设计的复杂性。

分布式航空成像仿真及评估系统

针对航空成像系统外场试验周期长、成本大、实验条件不可控等问题,设计一种分布式航空成像仿真及评估系统。从系统总体需求分析入手,得出主要功能需求和技术框架,然后设计了仿真系统功能模块,重点对航空成像系统指标评价算法进行了设计。研究表明:该仿真成像技术能够有效降低航空成像系统的研发和外场试验成本,克服时间、环境、地域等因素的限制,从而提高系统的方案论证、设计、测试、评估和应用效率。

复杂系统效能评估支撑平台

复杂系统的效能评估面临着评估数据量大、评估计算实时性要求高、评价规则灵活多变等问题,选择Spark分布式计算平台作为海量数据处理的技术途径,可以有效解决大数据实时处理问题。基于Spark技术,结合App WEE(武器效能评估支撑平台)构建复杂系统效能评估的支撑平台,可以解决数据处理规模以及数据处理的实时性问题,并且可以兼顾评价准则设置灵活性,这样就有效地解决了复杂系统评估问题。

特种车辆乘员座舱虚拟现实仿真系统研究

虚拟现实作为一种新颖的设计方法,目前被广泛应用于军事、工业、建筑、医疗、航天等各个领域。以未来特种车辆乘员座舱设计论证为例,介绍了一种利用可视化虚拟现实仿真技术对特种车辆乘员座舱进行设计论证的方法。通过系统功能设计和详细的模块划分,形成了总体框架,在对系统各功能软件设计的基础上,形成对各功能模块有效支持,并完成了对系统的开发。

国外机载光电分布孔径系统及其作战运用研究

机载光电分布孔径系统采用多个红外传感器分布于机身周围安装的方式,实现对飞机周围4π空域的视场覆盖。文章概述了F-35战斗机光电分布孔径系统的组成、特点及系统演进,重点研究了系统在威胁告警及态势感知、光电火控引导、弹道导弹探测预警、光电情报搜集监视与侦察、昼夜红外成像等方面的作战运用,并介绍了光电分布孔径系统的未来发展。

模拟训练系统中的激光驾束制导导弹弹道仿真

针对激光驾束制导导弹的制导原理和模拟训练的特点,对导弹的运动及控制特性进行了分析。在激光束坐标系下,将导弹的运动分解为沿激光编码场轴向的运动与沿激光编码场径向的运动,建立了导弹的运动学模型。通过坐标转换矩阵,将导弹坐标从大地坐标系转换到瞄准镜坐标系中,并根据受控判断条件建立了导弹的飞行控制模型。根据目标尺寸特性和视景仿真程序的运行特性,建立了命中检测模型。在实际工程中对上述模型进行了编码实现,应用于基于虚拟现实技术的炮射导弹瞄准手模拟训练系统。试用情况表明,该模型实用性强,满足视景仿真系统实时性的要求,能够保证模拟训练的真实性和有效性。

大数据技术在装备体系仿真实验中的应用模式及难点分析

为解决仿真实验中系统数据之间效用单一的问题,对装备体系发展的仿真实验方法和实验框架进行分析。构建大数据技术在装备体系仿真中的实验框架,采用数据挖掘和深度学习等大数据分析技术,分析其在装备体系仿真实验中的应用流程,提出装备体系仿真实验中应用大数据技术的不足和难点。通过引入大数据技术,可为武器装备呈体系发展论证提供参考依据,为装备体系仿真实验注入新的活力。

航空机载电子系统机内测试仿真验证技术研究

现阶段，嵌入式机内测试（BIT）能力低，导致BIT故障检测率水平较差且虚警率高，已无法满足装备的测试性要求。介绍航空机载电子系统机内测试仿真验证技术测试性发展的研究现状及存在的问题，提出复杂系统测试性要求及诊断方案一体化权衡优化技术，通过典型机载系统机内测试方案案例研究，结果表明：复杂系统测试性要求及诊断方案一体化权衡优化技术可以有效解决BIT存在的问题。

面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模

复杂电磁环境是现代战争的基本特征,其对武器装备体系效能的影响是装备发展论证不可忽视的重要问题。以装备论证对复杂电磁环境影响效应评估需求为背景,分析了美军装备采办中广泛应用的任务级仿真的特点。围绕任务级仿真系统复杂电磁环境"仿什么"、"模型如何建"关键问题,研究了其建模需求和仿真模型体系,并基于电磁环境、作用对象和影响效应之间的关系,提出了电磁环境建模要素以及模型体系结构组成与交互关系,可支撑任务级仿真系统模型分析与设计。

Hammerstein 系统遗忘因子有限窗口分解辨识

提出一种带遗忘因子和分解辨识策略的有限数据窗口递归最小二乘Hammerstein系统辨识方法。针对Hammerstein系统具有耦合参数的问题,将Hammerstein系统分解为2个子系统:一个子系统包含线性子系统参数,另一个子系统包含非线性子系统参数;提出一种基于遗忘因子的有限窗口递归最小二乘方法对分解模型进行在线递归估计;仿真示例验证了所提算法能够快速跟踪参数,实现对Hammerstein系统的精确辨识。

时序数据图像化:战术意图识别及可移植框架

通过将时序编码为图像,提出了一种结合曲线滤波技术和EfficientNetV2图像识别网络的鲁棒且可移植的战术意图识别框架。曲线滤波技术可以有效地减少大量时域特征、模型参数和训练时间的冗余,基于此,提出了一种改进的格拉姆角场方法将时序编码为图像,提高了卷积神经网络的特征提取能力。EfficientNetV2网络能够有效地处理意图图像,并成为预训练模型,使得在不同系统之间进行迁移学习成为可能。实验结果表明,所提框架相对于机器学习及深度学习等方法提高了0.99%以上的准确率,具有更好的性能、可扩展性、鲁棒性和可迁移性。

机载激光武器试验评估技术研究

由于毁伤机理和使用方法的不同,现有机载武器和传感器的试验方法不适用于机载激光武器。为研究其特殊的试验与评估技术,从国外典型机载激光武器的试验情况着手,分析了主要的试验阶段、试验内容、试验类别、管理特点等,对气动光学特性、出光特性、目标探测识别跟踪、光束控制和杀伤性试验等主要科目的内容、方法进行研究。研究表明,美国为了避免试验技术落后研制技术,采取了多计划安排一体推进、大力构建试验机、建设试验设施和循序渐进开展试验等管理措施促进相关的研究。建议加强试验技术的投入,适时建设体系化试验机,加强测试和靶标等领域的研究,以期为新质武器的成熟和应用提供帮助。

一种变速度条件下控制攻击角度和时间的制导律

对攻击角度和时间进行控制,可以使得多枚导弹按照特定的角度和时间对目标进行打击,在军事上有广泛的应用前景.目前已有控制攻击角度和时间的制导律极少考虑速度变化的情况,在实际运用中具有较大的局限性.本文基于贝塞尔曲线加直线的二段式轨迹,首先分析并证明了该轨迹长度和最大曲率的变化规律,在此基础上,通过二分法确定初始轨迹,针对飞行过程中的诱导阻力和其它扰动,设计了Bezier-PI控制算法,通过动态调整轨迹长度来实现攻击时间的高精度控制.该制导算法计算量小,鲁棒性强,适用于弹载计算机实时计算.通过仿真实验,验证了该算法可以高精度的控制攻击时间以及攻击角度.

面源红外诱饵对抗成像制导导弹的仿真研究

面源红外诱饵是一种有效对抗红外成像制导导弹的干扰装备。它能模拟被保护目标的红外特征,达到干扰红外成像制导导弹的目的。首先,分析面源红外诱饵对抗红外成像制导导弹的干扰机理。其次,建立面源红外诱饵的辐射模型和运动模型。然后,分析面源红外诱饵红外图像的位置、面积和灰度的变化规律,仿真生成面源红外诱饵红外图像。最后,以干扰成功率作为面源红外诱饵干扰效果评估准则,计算不同距离和不同投放数量下面源红外诱饵干扰成功概率,并对仿真结果进行分析。仿真结果表明:面源红外诱饵能够逼真地模拟目标飞机的光谱辐射分布特性,有效干扰红外成像制导导弹,显著提高目标飞机的战场生存力。

雷达体系对抗射频环境仿真研究

在武器装备体系对抗仿真系统中,雷达体系对抗仿真是必不可少的组成部分。完备的雷达体系对抗仿真既包括雷达系统模型,也包括电磁环境模型,仿真结果的可信度与这两个部分紧密相关。对抗体系中存在的不同雷达系统,尽管其工作原理、性能参数各不相同,电磁环境模型特别是射频环境的仿真模型可以设计为一个综合通用的模型,为各雷达模型射频信号传播计算提供一致的支持。在分析射频信号传播过程以及射频环境效应的原理和算法的基础上,建立了一个综合射频环境模型,该模型能够为射频段雷达体系对抗仿真提供了一个综合、通用的仿真射频环境。通过具体仿真实例演示了模型的使用。