网络化作战C2系统建模与仿真研究

信息化战争的体系对抗建模必须考虑网络化C2系统的建模问题.从实际需求出发,分析了信息网络及指挥机构建模问题,研究了C2组织结构中指挥决策节点的行为过程及其之间的信息交换关系,将整个C2组织结构看作耦合的两个网络：信息网络和指挥网络.建立了耦合的信息/指挥网络Agent模型和决策实体之间的信息流结构模型.设计并实现了一个基于网络化C2系统的信息化战争仿真实验平台.     

UML在C~4I系统总体结构设计中的应用

面向对象技术是当今应用于过程工程和软件工程的技术热点。简要介绍了C4 ISR总体结构框架和新兴的面向对象建模语言UML ,并把二者有机结合起来用于复杂系统的建模与设计 ;给出了基于两个建模规范的系统建模方法 ,把UML应用到高度复杂的C4 I系统总体结构设计中 ,提出了一个在总体结构框架指导下 ,从UML模型描述到应用Petri网进行定性分析的系统设计方法。     

基于神经网络的特大型焦炉焦炭质量预测研究

预测焦炭质量是焦化企业面临的重要课题,对焦炭质量进行准确的预测,既保证焦炭质量符合要求,又合理利用煤炭资源.研究某焦化公司特大型焦炉炼焦配煤的工艺流程,采用具有非线性特性和自学习能力的BP神经网络对炼焦过程进行建模,确定焦炭质量预测模型的结构和参数,解决炼焦过程中变量之间复杂的非线性关系问题.使用MATLAB软件对模型进行训练和预测仿真,并对影响模型预测精度的因素进行详细的分析.最后采用MATLAB软件与VC++混合编程的方法来完成焦炭质量预测系统的开发.     

基于时间序列模型的系统最大值指标评定方法

提出基于时间序列模型的系统最大值指标评定与测算方法,为某些特殊领域,如航空、航天、国防中长周期及强相关系统的最大值指标评定提供理论依据。首先,选择一个合适的时间序列模型,对系统输出的误差序列建模,使模型能够从总体上跟踪实际系统输出;然后,综合考查模型残差序列与模型预测的输出序列,并应用经典统计学理论完成对系统最大值指标的评定与测算。最后,结合差分自回归滑动平均时间序列模型建模方法给出最大值指标评定方法的应用实例,实验结果表明,该方法是可行的。     

基于RBF网络的混沌时间序列的建模与多步预测

提出将RBF神经网络应用于混沌时间序列的建模与预测中 ,设计了一个三层RBF网络结构 ,说明了RBF网络用于混沌时间序列建模和预测时的基本性质。仿真结果表明 ,RBF网络模型对混沌时间序列有比较强的拟合能力和比较高的一步及多步预测精度。采用RBF网络进行混沌时间序列的建模和预测能够取得比其它方法好得多的效果。     

事件影响下的时间序列多尺度集成预测

针对时间序列的非线性、非平稳和多尺度特征,考虑到事件对序列结构产生的影响,提出事件影响下的时间序列多尺度集成预测策略。首先,基于经验模态分解将原始序列分解成若干分量,从多个尺度展现序列的基本构成;随后,基于迭代累积平方和实现分量序列的变点检验,从多个尺度判别和获取事件对序列产生的结构性影响;然后,基于干预分析构建事件对不同分量序列的影响模型,据此剔除事件影响,获取净化序列;最后,运用基于粒子群优化的支持向量回归,建立单一尺度的序列预测模型,进而实现事件影响下的时间序列多尺度集成预测。实证分析表明:该策略能够精细辨识事件对序列的多尺度影响,有效建立序列总体及分量的预测模型,与传统方法相比,具有更强的事件辨识能力、自适应建模能力和更高的预测精度。     

基于改进Mycielski方法的风速预测

风速的建模和预测对有效利用风能有着重要意义, 由于风速时间序列为非正态分布且有易变性, 应用统计建模的方法来精确预测风速往往较困难. 本文基于一种类似于高阶马尔可夫链的Mycielski方法来预测风速, 为提高预测精度, 风速状态被重新定义在一个较小的范围内, 然后在历史数据序列中搜寻最长长度的重复序列. 数值实验和比较结果的F检验值表明改进的Mycielski方法在预测精度上得到了显著提高.     

基于BP网时间差分算法的设计与应用

鉴于传统BP算法不能动态修改权值的缺陷，引入了时间差分算法(Temporal Difference)^[1]，然后提出了将TD法与BP法相结合的一种基于神经网络的预测算法，并由此来解决在时间序列预测中的权值动态修改问题。本文推导出二者如何结合的公式，并给出了相应的C 实现方法。通过对一个时序信号的建模仿真说明该算法的可行性。     

基于复杂性理论的径流时间序列动力学特征分析

将三种复杂性测度——复杂性C2、算法复杂性C0和近似熵ApEn运用于径流时间序列的分析之中,计算过程简便,对时间序列长度等条件的要求相对较低,因而更具有实用价值,为了解径流变化的动态特性开辟了新的思路.通过分析可以发现:黄河干流具有实测径流的随机性和混沌程度高于天然径流的随机性和混沌程度;上游的混沌程度高于下游,而随机性低于下游的动态特征.黄河干流整体上处于随机、混沌共存状态,随机强于混沌;各站径流序列中存在某种结构,这些结构可能是周期性变化、持续性变化或自相似结构.人类活动近十几年的影响,增大了上游径流变化的随机性、降低了上游径流的复杂性(混沌),使其对径流的预测能力下降,增加了径流序列的识别难度.黄河干流大型水利工程的运用,对径流的影响程度随着空间位置的加大而减弱.     

基于季节调整和BP神经网络的月度负荷预测

月度电力负荷序列中离群值及节假日因素会影响月度负荷预测的准确性.为此,提出了基于季节调整方法和BP神经网络的月度电力负荷组合预测模型.首先,利用季节调整方法对原始负荷序列进行预处理,消除离群值和春节假日的影响;然后用BP神经网络对回归残差序列建模预测得到预测结果或对季节调整后序列和季节成分序列分别建模预测,并对分量预测结果重构后得到最终预测结果的方法.通过实例对预测效果进行检验,结果表明提出的预测方法的预测表现要优于BP神经网络,SARIMA,支持向量机等模型,可以获得更高的预测精度.     

GPS软件基带信号处理与定位实现

在GPS软件接收机架构下,基于计算机MATLAB软件平台,利用实际采集的GPS中频信号,在普通计算机上实现了一个硬件接收机的所有基带信号处理以及导航解算功能：详细介绍了FFT相关捕获方法,经典载波、伪码跟踪环设计;对于接收机中最重要的伪距计算环节,给出一种完全不需要本地时间,而仅利用采样数据,根据由捕获和跟踪得到的观测量,提取出各卫星帧头到达天线的时延差,从而计算伪距的方法,最终实现了定位解算。实验结果表明,利用真实GPS中频数据,可以在GPS软件接收机架构下,完成全部基带信号处理以及定位解算等完整过程,完全实现一个接收机功能,并适合精密单点定位、多模接收机等算法开发。     

微波雷达高精度跟踪环路建模与仿真技术研究

针对在微弱信号(低载噪比信号)动态环境为需求背景下某测量雷达中高精度跟踪环路设计的关键问题,重点研究了载波跟踪环路和码跟踪环路的设计及优化方法。提出以单载波作为导频的信号结构,研究了锁频环与锁相环联合工作的环路结构,通过对两种结构的建模分析和仿真验证,指出在微弱信号高动态环境下,锁频串行辅助锁相环的环路组合结构具有更好的性能。对于码跟踪环路,给出了宽、窄相关间距相结合的方案。通过建模解算得出了最小跟踪误差原则下码环的最优环路带宽。仿真验证了上述算法和参数设计的有效性和可靠性。     

基于MATLAB的高级过程控制实时混合仿真平台

介绍了利用MATLAB的实时工具箱RTW和RTWT来建立用于过程控制器开发与测试的实时混合仿真平台的方法。平台由Simulink提供的驱动模块驱动I/O板卡完成实际现场与MATLAB工作空间的数据交换,将实际系统引入到仿真回路里。以Simulink模型作为连接物理目标的接口,实现了仿真系统的高可视化。平台提供了三种控制器的嵌入方法,尤其能用Matlab语言编写,大大提高了平台的灵活性。系统仿真结果表明混合仿真系统具有很高的仿真精度,并能真实反映实际工业过程控制中的各种扰动和噪声的影响。     

基于视觉的UCAV自主着陆蒙特卡洛仿真研究

介绍了不确定性分析方法的应用以及不确定性的数学模型。回顾了蒙特卡洛仿真在飞控系统的鲁棒分析、鲁棒控制律设计以及灵敏度分析等方面的研究成果。设计并实现了基于MATLAB分布计算引擎（MATLAB Distributed Computing Engine）的分布式蒙特卡洛仿真方案,开发了可以创建分布式仿真任务的蒙特卡洛仿真工具MCST（Monte Carlo Simulation Tool）,可以方便地对于Simulink模型进行蒙特卡洛仿真。并且使用该工具进行基于视觉的UCAV自主着陆仿真研究。

Abstract：

Application of uncertainty analysis methods was introduced as well as some general used uncertainty models. The most basic uncertainty analysis method is Monte Carlo Simulation,which is a powerful and practical tool to deal with non-linear systems with very large amount of uncertainties. However,the great disadvantage of Monte Carlo is that it is very intensive computationally. Given to such a drawback,a distributed computing tool,which is named Monte Carlo Simulation Tool and based on MATLAB Distributed Computing Engine and Distributed Computing Toolbox,was developed in order to execute independent MATLAB operations simultaneously on a cluster of computers,speeding up execution of large amount of simulations. The MCST can easily be used to Simulink models for Monte Carlo Simulation. Monte Carlo Simulation has been applied to vision-based autonomous landing of Unmanned Combat Aerial Vehicles （UCAVs） with uncertainties of initial conditions and sensor measurements. Simulation results show that there is a high mission successful probability,which means the autonomous landing control law is insensitive to uncertainties.     

基于叠加训练序列的MIMO信道估计及其性能分析

提出一种基于叠加训练序列的MIMO信道估计模型,该模型信道估计方法不占用额外的信号带宽并具有较高的估计精度。通过最小二乘(LS)方法,推导出模型信道估计误差的均方差、信道容量的下限以及更加紧凑的Cramer-Rao界。数值模拟结果表明,相同条件下,采用叠加的训练序列要比直接采用训练序列对系统容量的改善5 dB左右。此外,模型所采用的算法结构简单,计算量小,有很大的实际应用前景。     

三相电压型PWM整流器建模和仿真研究

三相电压型PWM整流器(VSR)广泛用于AC/DC/AC系统前端整流.考虑到VSR本身非线性特点,建立适合于控制器设计上的数学模型比较困难,提出了一种状态反馈解耦控制电流内环和直流电压平方外环的电压型PWM整流器新型控制策略,基于功率平衡理论,采用解耦状态反馈控制方法,分析并建立了三相电压型PWM整流器d-q坐标系下的线性化数学模型.由于采用直流电压平方外环,使典型的非线性模型线性化,控制器设计直观精确,提高了直流电压和网侧电流的跟踪能力,改善了波形.提出了一种空间矢量的简化算法,简化了运算过程.在MATLAB/SIMULINK环境中建立了仿真模型.仿真结果表明:所设计整流器具有优良的稳态性能和快速的动态响应,实现简单,具有一定的实用价值.     

基于因子分析法的河南省农村城镇化水平研究

利用因子分析法,选取最能代表农村城镇化水平的经济发展、人民生活、社会进步、农村基础设施建设4个大的方面的11个指标,对河南省18个地市的农村城镇化水平进行研究。结果表明,河南省农村城镇化水平还很低,除郑州各方面发展较好外,其他地区在第三产业发展、区对外开发程度、农业劳动生产率等不同的方面有很大的差距,在此基础上,提出了促进中心城市扩张、建设多样化的小城镇、大力发展第三产业等建议,以期对河南省的农村城镇化水平的提高有所帮助。     

几种跳频码的混沌动力学特性及预测分析

利用动力系统方法研究了几种跳频码(m序列，RS序列，非线性序列及混沌序列)的动力学特性(相关维数与最大李雅普诺夫指数)，结果表明了跳频码表现出混沌的特征。最后根据遗传算法确定前馈神经网络的结构，并利用该神经网络模型对这几种序列做了预测分析。实验结果表明，该模型能成功地预测跳频码，因而可对跳频通信进行有效的干扰。     

MATLAB环境下的系统辨识仿真工具箱

介绍了在MATLAB环境下构建一种新的系统辨识仿真工具箱(SIST:SystemIdentificationToolbox)的原理与实现,讨论了在MATLAB环境下工具箱的数据和算法结构形式,以及利用GUIDE完成图形界面的设计,用MATLAB与C 混编技术实现物理系统的I/O接口和系统辨识模型与算法、报告文件(report)和帮助文档等功能模块的编程。这种在MATLAB环境下开发的系统辨识仿真工具箱,具有功能丰富、可扩展性好、使用方便、操作直观等特点。还给出了实际使用例,证实工具箱的有效和可靠,可作为辨识研究和教学的辅助工具。     

基于集中式模型的我国各地区及三大产业的DEA效率评价

基于集中式模型, 首先在考虑地区内部三大产业的情况下, 对2010年我国31个地区展开DEA效率评价, 然后在保持各地区整体效率不变的前提下进行效率分解, 确定各产业的效率值和相对重要程度. 此外, 对各地区三大产业的规模收益问行了研究. 实证分析结果表明, 各地区的整体效率值偏低, 第一产业的效率重要程度偏低, 第二产业和第三产业的效率均值相差不大, 但大部分地区的产业比第二产业的相对重要程度高. 此外, 从规模收益角度来看, 大部分地区整体处于规模收益递减阶段, 大多数地区的第一和第三产业均处于规模收益递增阶段, 绝大多数地区的第二产业已处于规模收益递减阶段.