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  • 2023年第24卷第5期文章目次
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    • >专题:无人集群系统技术与应用
    • 专题:无人集群系统技术与应用

      2023, 24(5):1-1.

      摘要 (165) HTML (0) PDF 895.95 K (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人集群技术是无人作战系统发展的前沿技术和主要热点,随着战场环境动态复杂演进,呈现出作战场景变化越来越迅速、博弈对抗越来越强烈、作战过程不可复现等特征,对无人集群作战系统的应用提出了巨大挑战。为此,本专题依托“蜂群多智能体系统群智激发汇聚研究与实现”“航空集群空空导弹攻击区模型及智能预测方法研究”“仿鸟群智能行为的无人机与有人机共融集群自主控制”“仿鹰鸽智能的多智能体群组对抗推演与博弈方法研究及验证”“科技创新2030-新一代人工智能”等国家自然科学基金重大项目及其他重要项目,旨在汇聚无人系统作战体系架构设计、任务规划、效能评估等无人集群作战系统方面理论与技术方法的研究成果,探索面向复杂环境的有人\|无人集群、跨域无人集群等作战系统的运用模式和效能机理,为相关研究人员提供有益参考,共同推动智能无人作战技术的发展和提高。本专题采用视频加载等增强出版形式,读者可扫描二维码来观看相关资料,以加深理解和认识。限于研究者水平,文中所述方法及结论可能存在一定局限性。

    • 海上跨域无人集群研究进展综述

      2023, 24(5):2-15.

      摘要 (194) HTML (0) PDF 1.07 M (1078) 评论 (0) 收藏

      摘要:海战场是军事对抗的重要战场之一,海上作战涉及空中、水面、水下以及海岸陆地等空间,作战资源对象数量庞大且能力多样 。随着无人系统技术的不断发展,跨域无人集群将成为未来海上作战的重要力量。以海上跨域无人集群作为研究对象, 首先梳理了跨域作战的相关概念及演变过程,定义了跨域无人集群的内涵,然后阐述了美军单域无人集群项目的发展趋势及现状, 分析了近期跨域无人集群演习的主要内容,之后对无人集群关键技术现有研究成果进行了提炼总结,指出了跨域无人集群发展面临的挑战。最后给出了跨域无人集群未来的发展趋势。

    • 基于无监督学习离散鸽群优化的多无人机侦察任务分配

      2023, 24(5):16-22.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 2.47 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:多无人机集群协同规划是无人机自主控制领域的前沿热点之一。 提出了一种基于无监督学习离散鸽群优化的多机侦察任务分配方法。 通过Dubins路径建立无人机模型,给出了简化的传感器模型和侦察目标的模型,并建立了无人机集群任务分配的模型和性能指标函数。采用无监督学习方法对侦察目标进行柔性分组,利用改进离散鸽群优化策略对该任务分配模型进行了求解,以有效解决无人机机间任务负载不平衡问题,可提高无人机集群侦察的效率。通过仿真对比实验和三维态势视景仿真平台综合实验,验证了所提出方法的可行性和有效性。

    • 非精确情报信息环境下跨域无人集群动态目标分配算法研究

      2023, 24(5):23-32.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 1.38 M (426) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对非精确情报信息环境下跨域无人集群动态目标分配问题的算法进行了研究。首先,描述了一个实际的跨域无人机群作战场景,并对由于探测信息不精确性带来的目标位置和火力单元落点的不确定性进行了分析,在此基础上建立了目标预分配的概率模型,并设计改进的离散多目标粒子群算法求解;其次,针对作战环境中实时出现的新目标,提出了基于市场机制的合同网目标重分配算法,实时更新目标分配方案;最后,通过实验仿真验证了所提算法的有效性。

    • 基于并行作战环的无人机集群协同作战能力评估方法 

      2023, 24(5):33-40.

      摘要 (100) HTML (0) PDF 1.20 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机集群基于信息网络的协同作战能力评估问题,采用衡量信息不确定性程度的信息熵对网络的节点能力和作战边的权值进行量化,构建信息流转动态评估网络。首先通过节点度受限最短路算法找出该网络可能的并行作战环,分串行、并行和混合3种模式的计算法算出评估网络最小能力熵,实现无人机集群协同作战行动量化评估;然后通过对无人机集群海上封控作战行动进行能力评估,验证该评估方法的有效性;最后基于最大效能原则,给出无人机集群协同策略和作战使用上的建议。

    • 基于作战管理的有人-无人协同作战体系结构建模

      2023, 24(5):41-47.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 2.44 M (435) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对未来快节奏、大规模的空中战斗需求,聚焦有人-无人协同空中作战体系结构研究,以作战管理作为底层逻辑,构建协同作战体系结构框架。首先梳理作战管理基本理论,建立“任务-能力”和“能力-资源”的属性映射;然后利用美国国防部体系架构框架视图模型,对有人-无人作战活动从作战管理层级进行顶层设计,依照职能属性进行时序和逻辑梳理。探究体系结构建模中包含的作战管理“嵌套”现象,能够降低军事研究人员对作战行动的理解屏障,为有人-无人协同空中作战建模仿真提供理论支撑。

    • 基于作战管理的有人-无人协同作战体系结构建模

      2023, 24(5):41-47.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对未来快节奏、大规模的空中战斗需求,聚焦有人-无人协同空中作战体系结构研究,以作战管理作为底层逻辑,构建协同作战体系结构框架。首先梳理作战管理基本理论,建立“任务-能力”和“能力-资源”的属性映射;然后利用美国国防部体系架构框架视图模型,对有人-无人作战活动从作战管理层级进行顶层设计,依照职能属性进行时序和逻辑梳理。探究体系结构建模中包含的作战管理“嵌套”现象,能够降低军事研究人员对作战行动的理解屏障,为有人-无人协同空中作战建模仿真提供理论支撑。

    • >军用航空
    • 带背景激波系的凹腔流动特性研究

      2023, 24(5):48-55.

      摘要 (134) HTML (0) PDF 3.40 M (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:凹腔作为超燃冲压发动机的一种火焰稳定器受到广泛关注,凹腔剪切层与背景激波系的相互作用影响凹腔火焰稳定器的性能。 为深入分析背景激波系对凹腔流动的影响,设计了长深比为13.3的闭式凹腔,将凹腔模型前缘激波和风洞上壁面干扰作为背景激波系,在Ma=2的直连式风洞中开展了背景激波系与凹腔剪切层的相互作用的试验,采用高速纹影系统对瞬态流场进行了捕捉,重点关注背景激波系和凹腔剪切层的动态变化特性。 采用纹影序列的本征正交分解来研究流场中的主要相干结构,采用快速傅里叶变换和连续小波变换对流场的频率域特征进行了分析。结果表明:在背景激波与剪切层相互作用下,激波结构产生大尺度振荡,凹腔内流动结构产生小尺度脉动。通过对激波位置的傅里叶变换分析,发现激波振荡的主导频率集中在90~400 Hz的范围内。通过对纹影图像的空间傅里叶变换分析,发现5 kHz以下的流场振荡主要由激波振荡引起,5 kHz以上的流场脉动主要由凹腔内流动结构引起。

    • 考虑温度影响的气膜阻尼结构抑振率分析

      2023, 24(5):56-62.

      摘要 (135) HTML (0) PDF 1.42 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:气膜阻尼能够有效抑制航空发动机叶片的多阶振动,且具有结构简单、附加质量小等优点。 针对带气膜阻尼平板结构,建立了带气膜阻尼平板振动模型,推导出考虑温度影响的抑振率表达式;采用有限元法,研究了均匀温度场和非均匀温度场对气膜阻尼结构抑振率的影响。 结果表明:①无论是在均匀温度场还是非均匀温度场下,带气膜阻尼平板均表现出较高的抑振率;在两种温度场下,平板温度由20℃增加至600℃,带气膜阻尼平板抑振率增幅均不超过10%。②气膜内气体温度由室温20℃增加到600℃时,带气膜阻尼平板抑振率增幅变化不超过4%,气膜内气体随温度变化对带气膜阻尼平板抑振率影响较小,可适用于不同温度环境。③当平板振动为二扭振型时,气膜阻尼结构抑振效果不仅大幅下降,而且吸振薄板的振动会加剧平板本身的振动,且在不同温度梯度下都可能出现。

    • 空中进攻作战安全返航通道容量评估

      2023, 24(5):63-71.

      摘要 (78) HTML (0) PDF 3.18 M (391) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对军航战时空中进攻作战安全返航通道容量评估问题,提出节点合流调控元胞自动机模型(MRCA模型)。 根据空中进攻作战安全返航通道设置构型,聚焦通道交叉处的节点运行特性,将节点安全间距保持量化到合流规则中,研究不同可接受间隔条件下节点合流通道最大流量。并基于节点合流通道的交通运行特性,建立最小风险通道进入时间窗,将容流平衡调控的时间节点前移,在战略管理和预战术管理中消解个体战机在节点处的潜在航迹冲突,实现最大通行能力。仿真结果表明:节点合流后通道容量随间隔减小而增大,最大达到102架/h;在最小风险通道可进入时间窗范围内,通过MRCA模型在决策圆处对战机进行动态调控,能够保证节点安全合流,实现流量最大化。

    • >空天防御
    • 面向CBR的末段高层反导 部署案例库构建与使用

      2023, 24(5):72-79.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 1017.55 K (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使基于案例推理(CBR)技术在末段高层反导部署中的应用能更好地提高反导部署的效率,研究了末段高层反导部署案例库的构建与使用问题。 首先,研究了案例库的组织与构建问题,主要围绕案例的表达、案例库的组织结构和案例库的构建流程展开;其次,研究了案例库的应用,其核心内容是相似案例的检索匹配,并给出了实例分析;最后,研究了案例库的精简问题。

    • >电子信息与通信导航
    • 基于YOLOv5的表面 缺陷检测优化算法

      2023, 24(5):80-87.

      摘要 (85) HTML (0) PDF 1.68 M (419) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速、准确地检测材料表面缺陷已成为各领域研究的重要目标,为增加检测效率,实现设备轻量化, 提出了一种基于YOLOv5的目标检测优化算法,添加DyHead检测头,融合多个注意力机制,增强模型的检测精度;更换aLRPLoss损失函数,减少超参数调节工作,优化训练过程;基于FasterNet提出C3\|Faster,代替网络中的C3模块,以PConv的思想提升模型检测性能,减少模型体积;最后添加轻量级上采样算子CARAFE,扩大模型感受野,提升对不同大小目标的检测效果。实验结果表明,改进后的YOLOv5模型相比于原版模型,在钢材表面缺陷数据集上总体平均精度提高了4.174%,参数量减少了11.25%,计算复杂度减少了13.75%,权重体积减少了10.72%,检测性能高于SSD、RetinaNet、FCOS、YOLOv3、YOLOv4等主流目标检测算法,在工业检测中具有较高的应用价值。

    • 利用时域间断伽辽金算法 求解Tellegen介质中的电磁波

      2023, 24(5):88-94.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 3.50 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,利用时域间断伽辽金方法(DGTD)求解各类介质中的电磁传播问题时,通常考虑求解普通介质本构关系的麦克斯韦方程组。 然而,具有非互易性本构关系的Tellegen介质中的电磁传播非常复杂,且少有研究。基于Tellegen介质的本构关系,推导出了一种适用于该介质的时域间断伽辽金系统矩阵离散方案,准确模拟了平面波在Tellegen介质中的时域传播特性。利用所提出的算法,计算了空气与Tellegen介质的分层空间模型,分析了Tellegen介质对电磁波极化偏转角度的影响;同时,针对不同电磁参数的Tellegen介质,计算了反射波与透射波的电场偏转角度,并将时域间断伽辽金方案计算的结果与文献[1]以及解析解进行了对比,验证了该方法的有效性与可行性。

    • 低空无线信道小尺度衰落特性研究

      2023, 24(5):95-101.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 1.78 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂情况下低空无线信道特性,选取近山地城镇环境视距和非视距2个场景在2.4 GHz频率下开展实地低空无线信道测量活动,分别收集1 200组信道的多径幅度值,结合统计性方法分析其对应的均方根时延扩展与莱斯因子2种小尺度衰落特性,并进行拟合。测试结果表明:2种场景的均方根时延扩展平均值分别为255 ns、1 429 ns,莱斯K因子平均值分别为3.8 dB、0.32 dB,前者莱斯K因子大于0 dB的比例为58.68%,说明该环境下莱斯信道为主;后者大于0 dB的比例为10.16%,说明该环境下瑞利信道为主;拟合的结果表明:均方根时延扩展Gamma拟合,莱斯K因子正态拟合,最后得出了对应的概率密度分布函数。

    • >机场防护
    • 聚合物乳胶粉改性碳纤维增强 混凝土的配合比设计

      2023, 24(5):102-110.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 1.33 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高碳纤维在混凝土中的分散性,利用可再分散聚合物乳胶粉与短切碳纤维对混凝土进行复合改性,运用正交试验方法,基于L9(43)正交试验表,设计两批18(2×9)组聚合物乳胶粉-碳纤维复合改性混凝土(PMCFRC)的坍落度、28 d抗压强度及纤维分散性检测试验。 第1批正交试验研究了水灰比、聚合物掺量、碳纤维掺量对PMCFRC性能的影响,第2批正交试验研究了分散剂种类、分散剂掺量、减水剂掺量对PMCFRC性能的影响,获得PMCFRC的坍落度、抗压强度、电阻率等基本参数,并利用极差和方差分析方法,研究各因素的主次顺序,分析其是否影响显著,基于此寻找出PMCFRC最优配合比。结果表明:第1批正交试验中,对于坍落度、电阻率以及电阻率变动系数,碳纤维掺量为显著因素;对于28 d抗压强度,水灰比为显著因素;第2批正交试验中,对于坍落度和28 d抗压强度,减水剂掺量为显著因素;对于电阻率和电阻率变动系数,分散剂掺量为显著因素。PMCFRC最佳配合比为:水灰比0.49,聚合物掺量12%,碳纤维掺量0.3%,砂率34%,分散剂选用羟乙基纤维素,分散剂掺量0.4%,减水剂掺量1.2%,消泡剂掺量0.3%。

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