基于OPNET的导弹自主飞行编队通信网络建模研究

针对导弹自主飞行编队协同制导与领航-跟随控制模式对嵌入式、自主式、高可靠、强实时性专用无线通信网络的需要,研究并提出了基于自组网的编队协同制导通信网络方案和节点体系结构,实现了一种主从网络路由协议和数据链路控制机制,建立了基于OPNET的仿真模型,并仿真验证了方案和协议的可行性.     

基于预设性能控制的多导弹编队方法

针对多导弹编队控制问题,设计了一种既能保证编队精度又能保证在队形形成或变换过程中避免弹间碰撞的编队控制器。首先，建立领弹和从弹相对运动模型,并变换为具有级联形式的编队控制模型。然后，通过合理设置性能函数参数,基于预设性能控制理论设计能够对编队跟踪误差的瞬态过程和稳态精度进行控制的编队控制器。最后，针对队形形成和变换过程中的弹间避碰问题,通过实时改变编队期望位置并结合预设性能控制器的特点,设计了主动避碰策略。仿真结果表明，采用所提的避碰策略和编队控制器,能够使得多枚导弹在避免碰撞的前提下形成良好的编队。     

基于预设性能控制的多导弹编队方法

针对多导弹编队控制问题,设计了一种既能保证编队精度又能保证在队形形成或变换过程中避免弹间碰撞的编队控制器。首先，建立领弹和从弹相对运动模型,并变换为具有级联形式的编队控制模型。然后，通过合理设置性能函数参数,基于预设性能控制理论设计能够对编队跟踪误差的瞬态过程和稳态精度进行控制的编队控制器。最后，针对队形形成和变换过程中的弹间避碰问题,通过实时改变编队期望位置并结合预设性能控制器的特点,设计了主动避碰策略。仿真结果表明，采用所提的避碰策略和编队控制器,能够使得多枚导弹在避免碰撞的前提下形成良好的编队。     

信息单向传输带拦截角约束的协同拦截制导律

针对无人战机(unmanned combat air vehicles,UCAV)(目标)发射防御弹对来袭攻击弹以一定拦截角度进行拦截的问题,假设目标和防御弹协同飞行且其之间只能进行单向信息传输,在来袭弹采用增强比例导引律的前提下,建立了防御弹信息单向传输和目标信息单向传输两种模式下的防御弹攻击弹视线角非线性模型。考虑防御弹脱靶量要求、拦截角度约束和防御弹(或目标)的控制能量因素,建立了性能指标函数,采用最优控制理论,分别设计了能够使防御弹以指定拦截角度拦截攻击弹的目标单向协同制导律和防御弹单向协同制导律。仿真结果表明,在两种信息单向传输模式下,通过目标与防御弹的协同,防御弹均可以指定拦截角拦截攻击弹;与具有拦截角度约束的非协同制导律相比,单向协同制导律的控制能量更小。     

弹载双基前视SAR建模及运动/同步误差分析

弹载双基前视合成孔径雷达（missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR）是一种将双基前视SAR成像体制应用于弹载平台的新型SAR成像模式,可实现弹载雷达末端俯冲阶段全程二维成像、自主寻的精确制导。结合MBFL SAR的运动特点,建立了高动态条件下的回波距离模型,并就多普勒频率和多普勒调频率等参数与常规低速双基平台模式进行了对比分析。在此基础上建立了高动态条件下存在运动误差情形的斜距历程、多普勒频率及多普勒调频率误差模型和同步误差模型,并基于误差对MBFL-SAR成像的影响给出了运动参量的约束条件和同步误差的精度要求。仿真结果验证了误差模型的正确性。     

基于改进势场的无人机编队恢复与一致性仿真

针对多无人机编队防撞、编队恢复及位置和速度收敛一致性问题,提出以改进势场原理与一致性理论为基础的分布式协同编队控制算法。建立静态障碍物模型、无人机质点模型与二阶系统动态模型;定义含协调因子和通信权重的机间协调势场函数,实现防撞和队形恢复的控制目标;在基本一致性协议中引入编队中心参考向量、期望速度和速度镇定项,实现位置和速度的收敛一致性;结合改进的一致性协议与改进势场作用下的合加速度设计协同编队控制算法,并由Hamilton函数证明该算法的稳定收敛性。仿真结果表明：该方法可以实现防撞、队形恢复及位置与速度收敛一致的控制目标。     

带视线角约束的三维超螺旋滑模协同制导律

针对三维情况下带视线角约束的多弹协同制导问题，基于二阶一致性理论和自适应超螺旋滑模控制方法提出了一种新的三维多弹协同制导律。在视线切向方向，设计了一种协同方法，并利用二阶一致性理论，证明了导弹的相对距离和相对速度能在有限时间内趋于一致。在视线高低角和方位角方向，设计了一个新的滑模面，并利用自适应超螺旋滑模控制方法，证明了在该制导律下导弹能够在有限时间内实现期望视线角且视线角速率收敛到0。所采用的自适应超螺旋滑模控制方法能有效解决传统的滑模抖振问题，且对机动目标有一定的鲁棒性。最后，在仿真实验中，通过对比分析验证了所提出的制导律具有更高的制导精度。     

航渡过程中船艇编队反导仿真研究

现代高技术战争条件下补给及战斗保障船艇编队的最大威胁是反舰导弹。首先分析了船艇部队建模仿真的必要性,然后建立了船艇编队、角反射器、红外干扰弹和红外、雷达复合制导的反舰导弹以及它们之间状态、位置关系的数学模型,在此模型的基础上设计了新的反导方案并利用计算机仿真技术进行了实例仿真与分析,最后对干扰过程和效果进行了评估,对船艇部队在航渡过程中编队反导的建模及仿真研究具有一定的指导意义。     

末制导雷达目标捕捉概率的仿真研究

应用Nrad修正的海面回波反射强度GIT模型和瑞利海杂波背景中的目标检测概率计算模型,给出末制导雷达目标检测概率与海浪级数、风向角以及目标RCS之间的变化关系曲线;确定了STC电路输出控制电压与海杂波干扰功率的"匹配参数"。通过蒙特卡洛法得到不同导弹自控终点散布误差和不同末制导雷达搜索选择区范围条件下的目标覆盖概率与导引头自导作用距离和箔条弹布放距离之间的变化关系曲线。通过某末制导雷达抗干扰性能仿真系统得到目标捕捉概率与自导作用距离之间的关系曲线,并就提高干扰背景中末制导雷达目标捕捉概率提出几点想法。     

双隐身飞机闪烁干扰对单脉冲雷达性能的影响

针对单脉冲雷达检测跟踪协同干扰状态的双隐身飞机编队时,角度跟踪误差性能难以合理评价的问题,首次建立了基于侧双机编队平飞航迹的隐身飞机协同闪烁非相参干扰模型,经过相同航迹下编队姿态的解算,获取闪烁干扰模型下的编队动态雷达散射截面序列,结合双机闪烁干扰模型下单脉冲雷达角度跟踪特点,推导得出与双机编队闪烁干扰相适应的单脉冲雷达角度误差跟踪模型,以最小干扰有效诱偏角为实时参变量对闪烁干扰模式下雷达角度跟踪误差性能变化的程度作出了评价。仿真表明双隐身飞机闪烁非相参干扰在干扰释放阶段能有效使单脉冲雷达角误差提高5.67倍,有效诱偏单脉冲雷达的角度跟踪。     

无线传感器网络的自组织可靠性研究

在大量研究关于复杂网络鲁棒性和客错性等理论的基础上，针对网络自身失效和外界有针对性攻击两种情况，对各种情况的无线传感器网络拓扑结构进行了分析，得到了优化的网络自组织模型，并提出了传感器网络的修正路由算法。仿真结果表明，该算法使得传感器网络的生存能力大幅度提高。     

不完美反馈下基于立即可解网络编码的多播重传机制

为进一步降低不完美反馈下无线多播网络的传输时延, 提出一种不完美反馈下基于立即可解网络编码的时延最小化重传方案。在综合考虑各接收端接收状态和传输链路丢包率的情况, 构造优先发送集, 并根据部分可观测马尔可夫决策过程计算优先发送集合中各接收端的置信状态。同时, 优化编码包生成算法, 简化立即可解网络编码图模型, 以快速生成重传编码包。仿真结果表明,本方案相比于传统方案, 能够有效降低解码时延和完成时延, 尤其是在接收端和数据包数较多的情况下优势更为突出。     

LEO&GEO双层卫星网络的动态路由技术

基于低地球轨道和静止地球轨道（low Earth orbit & geo-synchronous Earth orbit, LEO&GEO）双层卫星网络结构,对其覆盖特性和星间链路（inter satellite link,ISL）特性进行了仿真分析。提出了分层分簇的管理方法,只有主簇头与GEO卫星有连接关系,简化了互联关系的复杂性。在该卫星组网结构中,利用星座网络拓扑的特点,提出一种负载均衡的动态路由算法,综合考虑了路径时延和ISL链路负载。与单层卫星网络相比,双层卫星网络可以更加均匀地分配通信量,仅在低层LEO卫星路由跳数超出一定阈值或者卫星网络链路利用率超过某个门限范围时,才利用上层GEO卫星进行中转传输,仿真结果表明,所提路由算法可以实现更低的时延、延迟抖动以及更优的服务质量性能。     

自适应的无线融断网络路由算法研究

无线融断网络具有长延时、高动态拓扑、链路不稳定等特点,伴随着网络联接缺乏源端到目的端的持续性,为解决网络通信困难的问题,将多头绒泡菌的智能性和自适应性引入,提出一种自适应的无线融断网络路由算法。搭建无线融断网络模型,推导出链路容量的数学表达;设计下一跳节点的选择策略和最佳路由选择策略,实现在融断网络环境下的数据尽力投递。仿真实验表明,该算法能够在网络开销率较低的情况下,达到良好的数据投递,且平均延迟小。     

基于流量优化的可靠服务功能链部署方法

针对网络功能虚拟化环境中服务功能链部署的资源开销问题, 提出一种基于流量优化的可靠服务功能链部署方法。首先, 根据虚拟链路流量变化对虚拟网络功能进行聚合, 使带宽需求大的虚拟链路部署到底层网络后, 其流量变为服务器的内部流量。其次, 综合考虑可靠性、综合时延以及拓扑属性, 利用离差最大化的多指标决策算法对物理节点进行评价, 并使用链路约束降低流量的乒乓效应。最后, 采用k-最短路径算法将虚拟链路部署到满足带宽需求的物理链路上。仿真实验表明, 所提方法在保证服务功能链可靠性的基础上, 对长期收益开销比、映射成功率、端到端时延以及带宽开销有较大优化。     

基于冲突分解的短波频点真实在线双拍卖算法

针对短波认知电台在网络高负载情况下频点冲突严重的问题,依据短波频点衰落特性,结合真实在线双拍卖模型,提出了基于冲突分解的真实在线双拍卖(trueful online double auction based on conflict decomposition, TODA-CD)模型。在TODA-CD模型中,卖家模型考虑不同链路间差异性,重构卖家定价模型,提升了链路可靠性;买家模型以预期收益最大化为优化目标,首先利用广度优先搜索算法生成频点冲突树,解析短波认知网络内频点冲突关系,然后设置频点抢占切换惩罚函数,计算不同切换方案预期收益,重构买家竞拍价格,以第二密封价格拍卖完成频谱交易,最终实现网络内频点指配的抢占最优。仿真结果表明,在网络高负载情况下,TODA-CD算法能够有效提高频谱利用率,降低抢占切换次数,从而提高系统收益。     

时间容忍度下航空快件运输一体化决策优化

为了研究快递公司航空运输网络优化及快件的运输组织问题,本文放宽了先到先服务(first come first serve,简称FCFS)作业模式的时限限制,构建了双层规划模型.上层模型确定快递公司自有全货机所配置的航线以及各航段的腹舱租赁量,下层模型决策快件的配送方案.选取SF快递公司所服务的14个城市的相关数据对模型进行验证,并基于上层模型优化的网络比较了不同时间容忍度下快件的运输方案,结果表明:随着时间容忍度的增加,快件的总运输成本逐渐降低,而总运输时间升高.可见,先到先服务模式不是最经济的派件作业模式,快递公司可利用快件的时间容忍度,实施航空运输网络和运送方案的优化设计.     

基于区域不相交的无线传感网任播路由算法

在无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)中采用任播技术可以均衡数据流及能耗。传统算法常采用节点不相交路由策略,但隐终端问题仍会造成任播路径间的传递碰撞。针对该问题,提出基于区域不相交策略的WSN任播路由算法。该算法采用扇形通道技术和基于不同时隙的区域不相交发送策略以减少任播路径传递碰撞问题。仿真实验数据表明,相比较节点不相交路由策略和最短路径优先区域不相交路由策略,本文算法在分组投递成功率和节点平均能耗上具有较好的性能优势,从而提高网络生存期。     

Utility function based fair data scheduling algorithm for OFDM wireless network

A system model is formulated as the maximization of a total utility function to achieve fair downlink data scheduling in multiuser orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) wireless networks. A dynamic subcarrier allocation algorithm (DSAA) is proposed, to optimize the system model. The subcarrier allocation decision is made by the proposed DSAA according to the maximum value of total utility function with respect to the queue mean waiting time. Simulation results demonstrate that compared to the conventional algorithms, the proposed algorithm has better delay performance and can provide fairness under different loads by using different utility functions.     

软件定义航空集群机载网络自适应邻居探测方法

针对航空集群机载网络中优化链路状态路由(optimized link state routing, OLSR)协议周期固定式邻居探测方式不能及时获取节点邻居分布状况,导致路由可靠性不足问题,提出软件定义航空集群机载网络自适应邻居探测方法。首先在现有软件定义网络(software defined networking, SDN)架构基础上,提出航空集群机载网络架构并设计网络模型;其次设计待调节点集合选举算法,以节点移动距离为标准筛选待调节点集合;最后设计邻居探测周期分配算法,为待调节点分配邻居探测周期。通过SDN集中式高效地调整节点邻居探测周期,能够实现对邻节点分布状况的及时有效探知。仿真表明该方法能及时获取节点邻居分布状况,提高了数据包到达率并降低端到端时延和协议控制开销,增强了OLSR协议在航空集群机载网络中的可靠性。