面向太空网络战威胁的态势感知本体建模

实现对卫星网络空间威胁的态势感知，是太空网络安全防御的前提。针对卫星网络空间安全防御，提出了卫星网络空间威胁态势感知需要回答的一系列问题，构建了卫星网络空间态势感知本体(ontology of cyberspace situational awareness for satellite, OntoCSA4Sat),用于对卫星网络空间多源情报进行自动关联和推理。通过对一个案例进行表示和推理实验，验证了OntoCSA4Sat的一致性和用于推理解决卫星网络空间威胁态势感知问题的可行性，表明OntoCSA4Sat可为卫星网络空间威胁的态势感知提供分析框架，为太空网络安全防御辅助决策提供支撑。     

基于模糊逻辑和D-S证据理论的一种态势估计方法

战场态势分析是指挥决策的基础 ,如何进行合理的态势估计是C4ISR数据融合系统中的一个重要环节。分析了态势估计问题的本质特征和推理模式 ,提出了一种基于模糊逻辑和D -S证据理论的综合推理方法 ,并构造了一个对战场态势进行分析、推理和预测的求解模型。该模型能够通过融合推理得到态势假设和事件之间的潜在关系 ,为决策提供依据。     

基于快速网络模拟的安全态势预测

为提升网络安全态势预测的准确性,提出基于网络模拟的态势预测方法。该方法依靠网络模拟技术,详细推演网络安全行为的未来状态,并通过对状态数据进行分析与归纳,实现对网络安全态势的预测。为提升预测的时效性,研究核心节点路由静态存储以及动态连续计算等快速网络模拟技术。通过具有1720个节点的网络拓扑进行了实验验证:依靠快速网络模拟技术,整个态势预测所需的时间减少了51.7%,实现能提前获知未来的安全态势值;对所获得的安全态势曲线与实际安全行为进行对照分析,验证了安全态势预测的准确性。     

空间态势计算与可视化建模

由于空间环境、空间实体的复杂性和空间行动的特殊性,空间态势与地面态势相比更具不可见性。更难以理解和把握,需要通过科学的方法和先进的技术来定量地理解和直观显示空间态势。以突出空间态势的定量分析计算和空间态势的三维显示为出发点,以合理的数学计算模型为依托,采取数、模结合的可视化技术,设计了空间态势系统的功能与组成;建立了空间态势分析计算模型,提出了空间环境、空间实体、空间行动等态势要素的可视化建模方法。最后结合技术实现给出了部分态势可视化效果图。     

基于多源异质融合的网络安全态势生成与评价

网络安全态势感知(NSSA)是目前网络安全领域的热点研究内容,开展NSSA的研究,对提高网络安全水平有着重要的意义.提出了一个基于多传感器融合的网络安全态势感知模型,利用支持向量机作为融合引擎,融合来自异质多传感器的数据,并结合特征约简算法,提高了融合的实时性.在此基础上,引入态势生成算法,生成安全态势,并利用安全态势评价指标对量化感知进行了评价.仿真实验表明提出的模型和方法是可行的和有效的.     

基于图序列的卫星网络时变拓扑可视分析

卫星网络拓扑结构具有典型的时变特征,对时变拓扑的可视化研究有助于直观理解卫星网络随时间的演化状态。从可视化的角度入手,针对上述时变特征,提出一种基于图序列的拓扑可视化方法。首先,设计时变拓扑可视化视图,作为传统两视图结构的重要补充;然后,建立图序列模型,并提出瞬时拓扑图布局算法和拓扑图序列布局算法;最后,通过典型实例验证所提算法的合理性。实验表明,时变拓扑分析视图在卫星网络拓扑信息展示方面能够起到辅助作用,时变拓扑可视化结果可以清晰地展示出视觉元素之间的关系,并支持对拓扑结构进行对比分析,有助于用户发现和理解卫星网络的动态演化规律。     

基于生成对抗网络的防空体系态势辅助分析

针对当前从体系视角对防空体系进行态势分析的模型较为缺乏, 且模型结果不易于指挥员分析理解的问题, 提出了基于生成对抗网络的防空体系态势辅助分析模型。首先, 通过图形化的方法对防空体系态势信息以及作战能力进行描述, 便于人类指挥员更好的理解。然后, 利用生成对抗网络模拟人类指挥员态势分析的过程, 从浅层态势特征推理得到防空体系能力图。最后, 利用多个指标对各类模型的结果进行对比。实验结果表明, 所提模型可以从体系视角进行分析, 得到防空体系能力图, 生成图像的准确率较其他模型至少提高34.1%。     

基于双重窗口的MEO-LEO卫星网络路由切换检测

MEO-LEO卫星网络路由是新一代卫星通信系统中要研究的一个重要问题,但目前对卫星路由切换检测的意义和实现还缺乏深入研究.结合空间环境因素建立了多尺度路由切换基准,提出了一种基于双重窗口的卫星网络路由检测算法,可以直接确定路由切换时间点,简化星上路由表来减少星上路由存储开销,并提供针对失效节点和失效链路的适应性.最后通过仿真分析和比较,验证这种算法在有/无失效节点情况下的检测查全率和查准率都达到90%以上,能够提供准确依据优化卫星网络集中式路由机制.     

基于IFTBN的不确定性时间推理方法

针对模糊贝叶斯网络模型对复杂不确定性时间信息描述和推理方面的局限性,给出了直觉模糊贝叶斯网络的定义,并将直觉模糊时序逻辑理论与贝叶斯网络推理相融合,构建了直觉模糊时间贝叶斯网络(intuitionistic fuzzy time Bayesian network, IFTBN)模型,提出了基于IFTBN的不确定性时间推理算法,较好地解决了态势估计中不确定性时间推理精度不高的问题,提高了军事态势评估系统形成正确战场感知的作战效能。最后通过典型实例验证了该时间推理方法的有效性和优越性。     

DSS的自然语言处理和问题求解

本文围绕人机交互问题求解过程，提出一种逻辑模型，把ＤＳＳ的三个组成部分：语言系统、知识系统和问题处理系统联系在一起。按本文提出的观念，由决策环境构成了ＤＳＳ的任务空间；人机接口的任务是把自然语言转化为任务空间中的状态，然后由问题处理系统进行搜索和求解。知识系统是任务空间的仿真环境，它不仅为自然语言理解提供语义和语用分析的背景，而且为问题的分析和推理提供了逻辑框架。     

空间科学卫星数据处理框架研究与系统实现

基于我国空间科学战略发展需求，针对我国空间科学先导专项当前在役与未来即将开展的众多卫星任务，对卫星地面段的数据处理框架及关键技术进行研究，提出了一种通用的具有任务级与资源级双层调度引擎的空间科学卫星数据处理技术框架（space science satellite data processing framework, SDPF），设计实现了自动、高效、实时、标准化的空间科学卫星数据处理系统，使得多卫星任务、多载荷数据源的大规模数据的高度复杂的处理过程得以快速并行完成，在数据处理能力、计算资源规划、应对故障的可靠性、灵活性和可拓展性等方面体现出非常好的应用效果，也可为其他领域相关系统的设计提供参考思路。     

面向多障碍物海面卫星搜索动目标方法

在多障碍物海面航行的动目标需规避海面障碍物,运动特征更为复杂。为提高卫星搜索该类目标的效能,分析了目标规避海面障碍物对其在搜索图中概率分布的影响,基于目标马尔可夫运动过程,提出一种面向多障碍物搜索海面的动目标运动预测方法。在使用搜索图建立动目标搜索环境模型的基础上,搜索过程中首先根据卫星探测信息更新搜索图,然后采用该运动预测方法计算目标转移概率,再次更新搜索图。最后采用最大化目标发现概率作为卫星搜索策略建立仿真场景,实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于资源预留的成像卫星鲁棒性任务规划方法

随着新型成像卫星的智能化发展,成像卫星鲁棒性任务规划是一个迫切需要解决的理论和实践问题.综合考虑卫星姿态转换时间,固存和电量等约束条件,建立了成像卫星鲁棒性任务规划模型.在保证任务规划收益最大化的前提下,提出了一种基于资源预留的成像卫星任务鲁棒性规划方法.基于任务之间卫星的转换时间约束及资源预留规则,保证资源的高效利用及地面观测任务的有效安排.通过对不同规模的实例进行求解,实验结果表明本方法具有很好的鲁棒性.本文方法对其它相同类型相关问题具有指导及借鉴作用.     

融合功率分配策略的NGSO-GSO频率干扰计算方法研究

针对地球静止轨道(geostationary satellite orbit,GSO)卫星系统与非GSO(none GSO,NGSO)星座系统间的干扰分析场景,结合NGSO、GSO系统的空间链路、波束业务需求量和信道等特征,提出了融合功率分配策略的NGSO-GSO频率干扰计算方法,构建了上、下行通信链路的目标函数和约束...     

基于MRPs的卫星集群系统姿态对抗一致性控制

小型卫星集群协同控制是当前空间技术发展的热点之一, 卫星集群控制可归结为多智能体控制问题。面向卫星集群系统的分组姿态控制, 引入一致性以及对抗一致性问题, 提出了卫星系统姿态对抗一致性控制方法。卫星组网系统姿态对抗一致性控制目标是使卫星分组达到姿态对称的状态。以无向图描述姿态对抗卫星集群的通讯拓扑结构, 利用修正型罗德里格斯参数方法描述卫星刚体运动姿态, 设计了一种基于多智能体协同控制理论的三维空间卫星集群姿态对抗一致性控制律, 并采用Lyapunov稳定性理论证明了其稳定性。最后, 通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于LSTM神经网络的短期轨道预报

针对基于动力学模型的轨道预报方法对卫星自主轨道预报与大量非合作目标轨道预报中存在建模成本过高和缺少目标空间环境信息的问题,提出一种基于误差数据驱动的神经网络轨道预报方法.该方法在解析法动力学模型的基础上,使用长短期记忆神经网络对历史轨道预报的误差进行学习,预测未来短期动力学模型的预报误差,以此对预报结果进行修正.选用A...     

卫星时变拓扑网络节点重要度评估方法

针对卫星网络拓扑结构的时变特征,通过构建时变拓扑图序列模型,将卫星时变拓扑网络分解为一系列具有稳定状态的拓扑图结构。综合考虑节点在网络中的全局性影响和局部性影响,以节点介数、节点紧密度和节点距离的重要度贡献为度量参数,提出了稳态卫星网络节点重要度评估方法,设计了卫星时变网络节点重要度评估算法,通过典型实例验证了算法的准确性和有效性。实验结果表明,该方法能够有效地区分卫星时变网络节点重要度差异,准确评价卫星节点对卫星网络资源的控制能力。     

基于注意力机制的混合CNN-BiLSTM低轨卫星信道预测算法

针对低轨道卫星信道质量变化迅速、信道参数“过时”的问题, 提出了一种基于注意力机制的卷积神经和双向长短时记忆神经网络(attention-convolutional neural network and bi-directional long-short term memory neural network, AT-CNN-BiLSTM)融合的信道预测方法。该方法由信号预处理、网络训练和信号预测3部分组成。首先在高斯白噪声条件下模拟室外卫星信号, 得到卫星信号的训练集和测试集; 然后将训练集输入构建的训练网络进行特征提取; 最后将测试数据输入网络进行预测分析。仿真结果表明, 在与其他4种人工智能方法的对比中, 所提出的混合神经网络能够在较快的收敛速度下达到较高的准确率(91.8%), 有效地缓解了低轨道卫星信道参数“过时”的现状, 对提升卫星通信质量和节省卫星信道资源有良好的改善作用。     

天基红外低轨卫星引导反导作战能力需求分析

反导防御系统中,拦截弹在天基红外低轨卫星信息引导下拦截弹道导弹目标时,需要考虑卫星的跟踪能力与拦截弹的拦截能力的匹配问题。首先,采用后验克拉美罗限的方法计算低轨卫星跟踪弹道导弹目标的能力,接着采用椭圆轨道线性化方程的方法计算预测弹道的误差,在目标预测弹道及拦截弹飞行性能的基础上建立预测命中点及其误差的计算方法,然后采用均匀点火策略分析预测命中点精度对拦截弹中段飞行修正能力的影响,通过可信性理论计算得到拦截弹的末段修正能力,最后通过仿真得到满足拦截弹中末段修正能力需求的低轨卫星的技术指标要求。     

近距离绳系卫星动力学与释放方法研究

针对绳系子星近距离快速释放问题,研究了短系绳释放过程的动力学特性,分析了适当的释放方式.考虑子星姿态,建立了绳系卫星系统运动学与动力学模型,探索了适合于近距离系绳释放的方式.提出以一定初始速度释放子星,并通过减速释放保证系绳张紧的释放方法.通过数学仿真,分析了释放过程中系绳与子星姿态的运动特性.表明这种方法能够实现绳系子星任意方向的释放,满足快速释放的要求.减速释放过程中系绳轨道面内角度以轨道角速度发生偏移,子星姿态小幅振动,系绳保持张紧.这些动力学特性为以后近距离绳系卫星的释放与的控制提供了重要依据.