平台级ABM方法及在多传感器仿真演示中的应用

为了开展未来战争系统作战运用的先期概念技术演示,利用Agent作为智能实体的特性,把战争系统各成员直接映射成相应的Agent,由此提出了平台级基于Agent的建模(ABM)方法.在给出各Agent的定义和工作原理的基础上,采用任务树分解法和产生式规则表达知识的形式,设计了作为仿真演示系统基本单元的Agent.以信息化战场多个情报侦察平台(即多传感器)为例,开发了仿真演示系统.仿真演示结果表明,该系统模型能实现信息化战场上战术分队情报侦察这一客观、动态、复杂、智能过程的分布式仿真.     

战术移动Ad hoc网络仿真中移动模型研究

移动Ad hoc网络仿真中，节点移动模型的选取是否合适对于仿真非常重要，它直接影响到能否正确评价各层技术方案对动态拓扑的适应性。通过对现有移动Ad hoc网络移动模型的研究比较，针对战术移动Ad hoc网络结构特点，归纳出战术移动Ad hoc网络中节点移动特征，提出并建立了战术移动Ad hoc网络移动模型。通过仿真比较得出，建立的移动模型符合战术移动Ad hoc网络作战想定，适合战术移动Ad hoc网络仿真。     

面向复杂电磁环境的体系作战仿真平台设计

战争模拟可划分为战略、战役、战术和技术4个层级。国内外现有战役战术级体系作战仿真平台无法驱动技术层电磁设备专用模型，导致其战场复杂电磁环境仿真逼真度受限。借鉴柔性分析建模与训练平台(flexible analysis modeling and exercise system,FLAMES)系统模型体系架构，基于离散事件仿真系统(a discrete event system simulator,ADEVS)引擎模拟库，设计开发了一套融合战役、战术和技术3个层级，支持系统、实体和组件三级独立仿真步长设置且动态可调的柔性作战仿真平台柔性作战仿真平台(flexible operation simulation,FOSim)。通过驱动技术层专用模型，该平台可将更细粒度电磁设备模型纳入体系作战仿真回路，从而在大规模的战役战术级体系作战仿真中实现高逼真度的复杂电磁环境生成和电磁环境影响效应模拟。     

无人地面武器机动平台驱动系统仿真研究

无人地面机动平台底层驱动技术是基础支撑技术。由于电池、电机及其驱动控制、平台本体三者之间匹配好坏直接影响无人地面武器平台战术技术性能，因此研究平台内外侧履带的动态功率、扭矩分布及效率等对于匹配是十分重要的。结合小型无人地面武器机动平台，利用计算机仿真技术，建立包括电池、电机、驱动器、控制器以及车体在内的无人地面机动平台驱动仿真模型，对平台的驱动系统进行全面的仿真研究，仿真结果证明模型的有效性。     

美国空军研制巡航导弹跟踪车

美国空军预计在未来 4年内开始机动型指挥控制车先进概念技术演示验证 (ＡＣＴＤ) ,以提高近期美国防御巡航导弹攻击的能力。该机动装置作为基于远程指挥中心的联合复合跟踪网络 (ＪＢＥＣＣ) ,将与固定式海岸监视雷达连接 ,连接成功后 ,它将从空中、地面和海上传感器获取数据 ,实现高品质火控跟踪 ,为拦截器提供制导。ＪＢＥＣＣ作为ＪＣＴＮ联合交战能力终端和联合战术信息分发系统终端 ,与先进战术工作站数据汇合引擎一起装在高机动、多用途轮式车内 ,该车自带电源。ＪＢＥＣＣ车到达ＡＲＳＲ - 4阵地 3 0ｍｉｎ内即可工作。该车传感器的…     

机载战术网多信道S-ALOHA协议设计与分析

针对机载战术网(airborne tactical network, ATN)高动态、大尺度、节点稀疏分布、通信业务多样等特征,以及高可靠、低时延的信息传输需求,提出一种新的多信道时隙ALOHA(multi-channel slotted-ALOHA, MC-S-ALOHA) 协议。该协议采用一种基于活跃节点数量的退避机制,其竞争窗口的大小随网络中活跃节点数量的变化而自适应动态调整。针对提出的协议,通过对网络中忙碌信道数量和活跃节点数量建立二维马尔可夫链模型、对节点发送缓冲区建立一维马尔可夫链模型,理论推导了网络吞吐量、分组端到端时延和分组成功传输概率的数学表达式。仿真结果验证了理论推导的准确性,并表明该协议能够有效满足ATN的性能需求。     

基于网络中心战的战术信息分发过程模型分析

针对如何有效的在作战平台所构成的网络节点之间进行战术信息分发是"网络中心战"环境下编队协同对地攻击作战需要重点关注的问题,在编队协同对地攻击作战环境给出了一种使信息传输费用最优化的战术信息分发Agent模型,提出了基于指挥控制系统作战态势收益最大化准则的战术信息分发策略,并进行了相应的仿真试验。仿真结果表明基于传输费用最优化的信息分发模型具有较好的可操作性和更强的处理能力。     

基于OPNET的水声通信网络设计与仿真

水声通信网络是实现如海洋数据采集、离岸勘测与战术监测等水下系统无线信息传输的主要手段,但其性能受水声信道特性影响严重.为此,采用oPNET对水声通信网络节点模型与分层协议进行设计与实现,其特征包括基于CDMA的多用户检测以及RTS-CTS-DATA-ACK信道握手流程与网络分配向量(NAV)帧冲突处理机制等.同时建立并测试了一个包含1个主节点与5个传感器节点的水声通信网络,仿真结果表明主节点物理层采用多用户接收技术能够更好的克服冲突,减少数据包重发,从而获得更高水声通信网络的吞吐量,减少端对端传输延时与能量消耗.     

面向战场多任务网络的等级优先动态带宽分配

为实现空中信息分发平台对战场多任务网络带宽资源的有效管理,在战术互联网资源管理模型中,提出一种等级优先动态带宽分配（classification prioritized dynamic bandwidth allocation,CPDBA）算法。该算法改进了基于网络效能最大化的带宽分配方法,优化了对指数效能业务的调度策略。仿真结果表明,该算法不但能够使相同带宽资源产生更高的任务价值,而且在网络过载时可以确保高优先级业务的服务质量,从而有效解决了多任务网络的链路带宽竞争问题。     

基于空间结构的战术通信网络建模

针对目前通信网络模型对网络空间结构和节点异质性考虑不足的问题，结合战术通信网络的特点，将网络节点分为骨干节点、接入节点和用户节点，提出了一种综合考虑网络节点空间位置和节点多样性的战术通信网络演化模型，解析计算了演化模型的度分布。对网络的聚集系数、特征路径等进行的仿真分析结果表明，模型生成网络的特征路径长度随网络规模的增大反而不断减小，具有良好的连通能力。此外，生成网络更加均匀化并表现出明显的层次结构，具有战术通信网络的基本特点。     

贝叶斯网络在战术态势评估中的应用

首先提出了一种新的战术态势评估的定义,即战术态势评估是对特定战场环境中敌方、我方、中立方所具有的各种战斗力要素的当前状态的描述和未来发展趋势的预测。接着介绍了空-地战中红方飞机与蓝方导弹阵地的对抗场景,在此基础上建立了红方飞行员通过机载电子装备的状态判断蓝方高射武器的型号和状态的贝叶斯网络,然后运用所建立的网络动态演示了在空-地战中态势评估的内容和结果,最后讨论了在战术态势评估中运用贝叶斯网络的若干问题。     

基于Simulink的无人机空中地面一体化建模方法研究

为了解决无人机起降阶段滑跑建模问题,提出了基于Simulink的无人机空中地面一体化建模框架和方法。通过气动作用力和地面作用力在力和力矩这一级的综合,实现了无人机六自由度空中、地面建模仿真的无缝衔接;利用Simulink模型线性化技术,得到滑跑线性化模型;还研究了停机状态的建模问题,实现了无人机空中飞行、地面滑跑、停机的全过程仿真。最终,基于某电动无人机给出仿真试验结果说明了该建模方法的有效性。     

基于Agent理论的多无人地面平台协同控制仿真研究

为提升多无人地面平台协同控制能力,适应新形势下智能战争趋势,基于JADE和World Wind Java构建了多智能体地面平台协同控制仿真系统。运用多Agent理论建立无人地面平台仿真模型,基于JADE构建协同控制仿真平台,运用粒子群算法优化任务分配机制。仿真实验表明,构建的协同控制仿真平台具有良好的鲁棒性和灵活性,优化后的任务分配机制使得多无人地面平台群体执行任务效率明显提高,且可应用于其他海上、空中无人平台的仿真研究。     

一种Ad Hoc网络组移动模型

战术互联网是Ad Hoc网络的主要应用，在该网络环境下，节点由于作战使命及建制的约束，移动节点常呈现出“组移动”的特征且组内节点通常分布在相对狭长的地带。针对战术互联网中移动节点的移动特征，提出了一种符合战术互联网环境的组移动模型：狭长的组移动模型（CGM：Confined Group Mobility），并从网络拓扑结构和对路由协议性能的影响两个方面与目前广泛采用的参考点组移动模型（RPGM：Refefence Point Group Mobility）进行了比较。仿真表明，不同的组移动模型对Ad Hoc网络的性能仿真将产生较大的影响。     

基于HLA的舰空导弹反导仿真系统的设计与实现

针对舰空导弹反导仿真系统及其作战环境,提出了基于高层体系结构(HLA)的仿真设计方案.依据HLA/RTI规范,建立了舰空导弹反导仿真系统的体系结构.采用UML的可视化建模技术,设计了反导仿真系统的静态结构模型和动态行为模型.分析开发了舰空导弹反导仿真联邦的FOM/SOM,给出了联邦成员的实现过程和方法,实现了一个可重用、具有互操作性的舰空导弹反导仿真联邦,该系统为作战研究、装备发展、战术应用论证提供了一个参考试验平台.     

航班运行风险网络的传播与控制改进

为探究航班运行风险的产生、传播与控制过程, 首先统计华北区域航班运行数据共计76个风险节点。然后，采用偏秩相关系数构建风险网络, 再使用社团模块探测算法与三角最大滤波法验证网络适用性。并且, 提出一种适用于航班运行风险分析的SEIR(susceptible-infected-exposed-recovered)模型。根据动力学传播结果, 聚类定位网络传播中关键节点。最后, 采用前置预防与战术处置两类控制方案。计算结果表明，仅控制5个节点后, 感染峰值可降低18.44%, 峰值时间推后两个周期, 起降等重要操纵节点被感染次数平均下降11.74%。该方案在感染峰值、感染周期、重要节点感染3个方面的抑制效果均占优。以上结果证实, 所提方案可有效用于航班运行风险问题分析。     

空间网络路由协议研究

空间网络的开放媒质、动态拓扑、分布式合作、资源受限等特点,使路由协议成为该领域的研究难点,在研究空间网络节点运行规律的基础上,提出一种空间网络路由协议,采用静态配置与动态调整相结合的路由策略,在网络拓扑变化时自动对路由进行调整。利用网络仿真软件NS2搭建了空间网络仿真平台进行仿真实验,结果表明,该协议信令开销较小,具有良好的网络性能,适合应用于空间网络。     

一种战术通信网业务流的建模方法

合理的业务流量模型是战术通信网仿真模型的重要部分。根据战术网络业务量所表现出来的自相似特性,在基于多重ON/OFF源汇聚模型的基础上,设计了一种利用Opnet技术生成自相似流量的方法,实现了对网络节点模型中的数据源模块的精确描述,从而可快速有效的生成符合自相似特性的业务流量。应用＂方差-时间图＂算法,设定不同的参数条件对所产生的流量序列进行H参数估计,实验结果表明该种流量序列符合自相似性要求且精确度高,可直接应用于战术通信网仿真和性能分析。     

基于显式拥塞指示的自适应主动队列管理算法

目前Internet网络中间节点拥塞控制问题在网络和控制理论界已获得了广泛关注.本文提出一种基于神经元自适应PID控制器的AQM算法,针对TCP/AQM系统模型,结合中间节点队列管理和显式拥塞指示机制(Explicit CongestionNotincation,ECN)机制,采用梯度学习算法来在线调整基于神经元PID的AQM控制器参数,以实现标记/丢包概率的自适应调整,从而对网络拥塞程度作出及时响应,尤其在网络参数时变的情况下仍能保证良好的动态性能,并显著改善网络的服务性能(QoS).最后通过NS-2仿真结果表明,该算法在队列稳定性、平均丢包率等性能方面要明显优于基于常规PID的AQM算法.     

网络体系效能评估改进FDNA模型

网络体系(system of system, SoS)的效能评估是SoS建设和分析的重点问题。传统功能依赖网络分析(functional dependency network analysis, FDNA)方法可以展示SoS“松散耦合”特性, 但缺乏对组件系统的运行独立性、效能衰减性、拓扑规律性等特征的关注。针对此, 在考虑多态问题的基础上, 通过Markov过程分析, 推导组件系统的自主效能衰减函数与系数, 改进了传统方法中的固定参数, 求得节点的动态效能值。在界定“相关SoS”概念的基础上, 计算组件系统可靠度的重要度, 识别关键节点, 构建网络SoS效能评估函数。以五节点航天SoS为例, 演示评估过程并验证了方法的可行性。