支持差异化服务的航空信息网络切片策略

针对航空集群各作战任务对网络性能需求的差异,研究了灵活耦合任务需求的航空信息网络切片问题。按照任务特性定义网络切片类型及性能特征,以任务资源需求为约束构建切片性能最优化整数规划模型,将网络切片构建问题分解为平台资源聚类和链路资源聚类2个步骤,提出了基于粒子群的平台资源聚类算法和基于感知节点的链路资源聚类算法。平台资源聚类阶段通过基于聚类因子排序的粒子群聚类算法进行迭代求解;链路资源聚类阶段,以各网络切片性能和链路负载率为优化目标,在平台资源聚类的基础上完成链路资源聚类。研究结果表明：所提算法构建的航空信息网络切片可满足不同任务对平台资源以及网络传输能力的需求,平台资源利用率和链路负载率显著改善。     

基于双重容量识别标准的航空网络关键航段识别方法

对航空网络中的关键航段进行有效识别存在传统识别方法单一,网络性能评价指标不全面等问题,提出一种基于双重容量识别标准的航空网络关键航段识别方法。通过建立脆弱识别标准和瓶颈识别标准,从航段容量变化对航空网络综合性能影响的角度对网络中的关键航段进行识别,并在网络性能评价阶段,采用一种基于AHP的航空网络综合性能评价指标,使用基于UE模型的空中交通流量分配模型,对该识别方法的有效性进行验证。结果表明:该方法能够对航空网络中的关键航段进行有效识别。     

航空网络关键节点辨识的核极限学习机算法研究

通过技术手段准确识别航空网络的关键节点,对航空网络平时的正常运行以及战时的防御和修复,具有重要的理论意义和参考价值。提出一种基于核极限学习机的航空网络关键节点识别方法,首先,采用层次分析法对节点综合重要度进行评估;然后,选取三个简单指标,基于核极限学习机学习简单指标与综合重要度之间的映射关系,建立重要度评估模型;最后,以中美两国航空网络为例进行仿真。结果表明:仅需计算 40 个节点的复杂指标值,就可对关键节点取得较满意的辨识效果,降低了计算复杂度,提高了辨识效率,即采用本文方法辨识航空网络的关键节点是有效、可行的。     

AFDX虚拟链路路径实时寻优算法

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)使用虚拟链路(VL)进行消息数据流通信,为提高AFDX的网络实时传输性能,以VL路径配置寻优为基础,提出了一种基于遗传算法的AFDX VL路径优化算法(POGA)。POGA以提高网络实时性为优化目标,并综合考虑网络负载均衡,以VL的路径信息作为染色体,通过遗传算子进行遗传寻优操作,选择促使AFDX网络实时性能最优的VL路径作为优化结果。利用仿真优化方法对POGA进行了实现,在典型AFDX网络1 000条VL的配置下,与负载均衡算法和最短路径算法进行了分析对比,结果显示分别有76.4%和77.4%的VL的传输实时性得到了增强,网络的实时传输性能分别提高了13.2%和12.9%。     

航空电子云系统架构与网络

在未来作战体系中,航空电子系统需要飞行平台具有跨系统平台的信息共享和协同处理的能力。根据未来日益复杂的航空任务需求,基于云计算资源共享池思想提出了一种跨系统平台高度综合的航空电子系统——"航空电子云",并阐明了其系统架构,重点介绍了航空电子云的网络。在网络物理层,根据航空电子系统物理设备的特点,构建了航空电子云分层分簇的网络架构。在网络逻辑层,引入雾计算和云计算的思想,介绍了基础设施的三层虚拟化结构。航空电子云将资源的共享范围从单系统平台扩充到多系统平台,提升了航空电子系统的体系作战能力。     

考虑机场位置与航线流量影响的航空网络防御资源优化策略

传统复杂网络领域对网络防御问题的研究未考虑影响航空网络防御资源配置的主要因素,为此提出 一种考虑机场位置、航线流量等因素的基于航空网络实际的防御策略,来降低网络风险。首先,利用节点脆弱 性减少模型确定不同类型防御资源防御量与节点防御能力的函数关系;然后,对传统的重要度评价矩阵做出改 进,考虑航线流量、机场位置等影响航空网络防御资源配置的因素对节点进行重要度排序,并分析节点与整个 航空网络风险的关系;最后,在总防御资源量一定的情况下,利用模拟退火算法对各个节点配置的防御资源量 进行求解,使得网络总风险最小。通过对随机生成网络与中国航空网络的实验发现,该优化策略在分配防御资 源时,能够区分机场节点位置和流量的差异,相比于传统方法能够有效降低网络总风险。     

基于GRASP算法的 甲板航空保障作业流程优化

甲板航空保障作业流程是连接舰载机回收和出动的重要纽带,是舰载机机群作战能力生成的核心环节。面向航空保障作业部分流程的不确定性,以航空保障完工时间最小化为优化目标,考虑甲板作业过程所涉及的固定前后序流程约束、不可并行作业约束、保障人员约束、保障设备约束和资源供给能力约束等约束条件,构建了甲板航空保障作业流程优化的数学模型;在此基础上,针对问题的求解设计了相适应的GRASP算法,在初始解构造阶段引入了基于规则的生成策略,在邻域搜索阶段采用双向对齐机制进行局部优化。基于保障任务案例的仿真结果显示,该算法有效地解决了甲板航空保障作业流程优化且相对于其他经典算法更为高效和稳定。     

性能保证条件下航空电子高速交换机的加速方法

 以保证航空电子互连网络的确定性延迟和高带宽为目的,建立航空电子交换式以太网（AFDX）承载于波分复用（WDM）之上的架构,兼容AFDX的延迟确定性和WDM的带宽可扩性,满足航空电子互连网络对实时性和高带宽的要求。通过对实时通信中周期性数据帧的分析,提出光波聚合加速方法,对输入端到达的数据帧进行重新分配和整型,充分利用每条光波的带宽资源,减少交换使用的波长数。在性能保证条件（100%通过率下保证有界延迟）下,对使用光波聚合方法的交换机制进行了数学推导。最后通过计算机仿真,以网络延迟时间率和加速因子为性能衡量指标推证了该加速方法的优越性和可行性。     

基于证据网络因果分析的空中目标意图识别

目标意图及时准确的估计对战场指挥决策具有重要的影响。考虑到战场环境复杂多变,其检测数据、信息、知识具有较高的随机性和认知不确定性,本文面向目标意图知识推理,基于结构因果模型,利用证据网络在不确定性处理方面的推理优势,提出了一种基于证据网络因果效应分析的空中目标意图识别方法。该方法通过d-分离检验构建兼容信息特性与意图多样性的因果证据网络模型,使模型同时考虑领域知识和数据间的条件独立关系,并将认知不确定性内嵌于推理引擎中,推理实现不确定战场环境下空中目标意图估计。此外,基于提出的因果证据网络模型和干预算子计算目标意图与属性之间的因果效应,挖掘目标意图估计蕴含的因果逻辑关系。仿真分析表明：本文提出的方法能够同时处理随机不确定性与认知不确定性,克服了传统意图识别方法缺乏因果分析的缺陷,是对目标意图和战场态势要素的深层次认知,实现了意图识别的“由果溯因”和“由因识果”。     

航空发动机神经网络内模控制

基于神经网络内模控制理论研究了神经网络内模控制方法在航空发动机控制系统中的应用,建立了基于Elman网络的航空发动机多变量内模控制系统。采用Elman网络建立发动机内模型和内模控制器,详细介绍了建模、控制的算法及其实现过程。取部分飞行条件下的数据作为学习样本,采用动态BP算法对神经网络权值进行调整,并在飞行包线内其它工作点对整个控制系统进行了仿真。结果表明,使用神经网络建立的航空发动机内模控制系统具有良好的控制品质和较强的自适应能力。      

空战场穿越走廊基本网络规划的混合禁忌搜索算法

为有效管制战区空域,确保航空军事运输活动安全、高效、有序进行,针对不考虑限制空域的穿越走廊基本网络规划问题,构建了SUMApHMP数学模型,并结合Floyd最短路径算法提出了一种求解该模型的混合禁忌搜索算法,进而根据SUMApHMP求解结果设计了不考虑限制空域的穿越走廊基本网络。利用空战场中10个机场之间的流量矩阵和距离矩阵对混合禁忌算法进行了测试,并将Lingo 9.0软件对模型的优化结果与本文算法求得的结果进行了比较,验证了算法的可行性和有效性。     

基于多维特征的战场实体目标分群方法

目标分群问题也称为群形成过程,是态势估计中的一个重点和难点问题,属于信息融合中的高层融合范畴。现有的目标分群方法大多是将空间位置相近的目标聚为一类,极少有分群方法考虑到进行战场态势分析所需的位置、速度、航向、属性和类型等多维特征。为此,首先根据海战场态势分析需求,基于目标的特征属性定义了多维度欧式距离;然后综合利用分类与密度聚类两种分析方法,提出了一种战场实体目标分群方法,以综合实现战场实体目标的实时分群处理;最后,将该算法应用于一个军用场景的数据集上进行仿真实验。仿真结果表明了该方法在海战场环境中实现目标分群处理的可行性和有效性。     

军航活动下扇区动态容量评估研究

民航业迅速发展,空域资源的稀缺性日益凸显。科学合理地评估空域容量是解决空中交通流量瓶颈的关键,同时也为制定流量管理策略提供科学的依据。由于我国体制的特殊性,军航活动一直是我国空域资源限制的重要因素。研究并详细分析军航活动对扇区容量损失作用的机理,定量地评估军航活动对扇区容量的影响,建立军航活动影响下的扇区动态容量评估模型,结论表明模型有一定的参考意义。     

基于复杂网络的航空制造供应链关键节点识别研究

随着不稳定因素的增加以及航空制造供应链的参与主体增多，航空制造供应链的管理所面临的风险也随之增大。因此针对航空制造供应链网络的风险管理，以复杂网络为工具研究供应链网络中的关键节点识别问题，从而帮助航空供应链提升抗风险能力。通过分析我国航空制造供应链网络现状和特点，提出供应链形成机制并划分供应链层级，对航空制造供应链进行构建及指标界定，对度中心性、介数中心性、接近中心性三种经典中心性算法以及传统K-Shell 分解算法进行加权改进；结合熵值-TOPSIS 法提出一种针对加权网络的供应链关键节点识别算法——WKC 算法，通过构造网络来进行算例分析，验证该种算法的有效性。结果表明：本文提出的WKC 算法原理科学、计算复杂度较低，为航空制造等高端装备制造业供应链的风险管理提供了一定的参考。     

航空数据存储卡毁钥能力评价方法研究

为满足复杂战场态势下机载数据的安全性需求，需要建立对航空数据存储卡毁钥能力有效评价的方法。 建立航空数据存储卡毁钥能力有效性评价的目的是保证航空装备信息安全的重要措施，是科学、准确评价毁钥 设计是否满足需求的重要手段，是航空装备定型列装前必要的信息安全测评过程。通过对航空数据存储卡的典 型结构和硬件毁钥原理进行分析，对毁钥后电学、物理和化学等技术手段进行深入的研究，提出一种针对航空 数据存储卡毁钥能力的评价方法，从数据存储卡读取能力和存储介质损毁状态两个过程对毁钥效果开展评价， 从而规范了当前测评机构对数据存储卡毁钥能力评价过程中无统一方法的现状。本文利用该评价方法对某样品 航空数据存储卡经硬件毁钥试验后开展毁钥效果分析，验证方法的有效性。航空数据存储卡毁钥能力评价方法 可以很好的评估毁钥设计的效果，确保机载数据的安全。     

无人机复合材料维修工艺研究

本文分析了无人机复合材料蒙皮损伤形式以及维修流程,详细阐述了复合材料蒙皮不同损伤情形下的维修方法.该维修方法操作性强,不需要特殊设备,可以提升飞机的可行性和安全性,可以在部队基地内进行,甚至可以在战地环境中进行.     

Firewire in modern integrated military avionics

High performance communications, navigation, and identification (CNI) functions on modern military aircraft are increasingly required for mission readiness. The operation of simultaneous waveforms through an integrated avionics rack of shared resources becomes a test in moving data rapidly from one signal processing stage to the next. The IEEE 1394, or Firewire, is a commercial high bandwidth bus whose 64-bit addressing and maximum 400 Mbits/second throughput satisfies this demanding military avionics interconnect need. The challenge in applying this commercial product to integrated avionics is the requirement to seamlessly add message priority encoding. By having message priorities, the slower strategic communications links will not impair the performance of higher data rate tactical communications, thereby avoiding potentially life-threatening bottlenecks. The flight environment imposes additional challenges to ruggedize the cabling between integrated avionics racks and to utilize the full capabilities of the Firewire bus. A discussion of the physical, data link, network, and transport layers, as used in avionics applications will be done. Additionally, the versatility of 1394 in military avionics with its variable channel sizes, bandwidth on demand, hierarchical addressing, and upgrade to 800 and 1600 Mbps with a 64-bit wide data path, is emphasized. Finally, system maintenance advantages of 1394's hot pluggable features are discussed, with an eye toward cost reduction on the flight line and total operational time of the aircraft avionics systems     

AeroMTP: A fountain code-based multipath transport protocol for airborne networks

Airborne networks(ANs) are special types of ad hoc networks that can be used to enhance situational awareness, flight coordination and flight efficiency in civil and military aviation.Compared to ground networks, ANs have some unique attributes including high node mobility, frequent topology changes, mechanical and aerodynamic constrains, strict safety requirements and harsh communication environment.Thus, the performance of conventional transmission control protocol(TCP) will be dramatically degraded in ANs.Aircraft commonly have two or more heterogeneous network interfaces which offer an opportunity to form multiple communication paths between any two nodes in ANs.To satisfy the communication requirements in ANs, we propose aeronautical multipath transport protocol(Aero MTP) for ANs, which effectively utilizes the available bandwidth and diversity provided by heterogeneous wireless paths.Aero MTP uses fountain codes as forward error correction(FEC) codes to recover from data loss and deploys a TCP-friendly rate-based congestion control mechanism for each path.Moreover, we design a packet allocation algorithm based on optimization to minimize the delivery time of blocks.The performance of Aero MTP is evaluated through OMNe T++ simulations under a variety of test scenarios.Simulations demonstrate that Aero MTP is of great potential to be applied to ANs.     

突发事件下大规模空中交通流量管理的组合优化模型

为了解决危险天气和军航活动对管制运行的影响，使用动态网络流方法对突发事件下短期空中交通流量调度问题展开研究。首先，结合中国民航管制的特点，分析了突发事件对流量管理的影响。同时，根据航路航线网络及其高度层的特点，给出了网络和高度层的数学描述，并根据机型将航空器分成大、中和小3种交通流，介绍了使用多品种流描述3种机型的必要性；其次，根据网络拥挤程度随时间和流量变化的特点、危险天气随机变化的特点、空中等待和地面等待费用差异的特点构建了3个优化目标，考虑机场容量、扇区容量、航班连续性和扇区连续性约束建立了多目标优化模型；再次，针对军航活动时需要协调空域的特点，多品种流模型求解时间复杂度高，不能适应短期流量管理的缺陷，改进了逐步宽容约束法，设计了一种阶段式求解的近似算法；最后，以西南空管局管制的空域为例，利用实际流量数据，设计了3个场景进行仿真。结果表明，所提模型和算法能有效求解突发事件下的短期流量调度问题，算法效率比起传统算法在大流量下更具优势。     

基于回归分析的低空空域资源可用性评价方法

低空空域资源一直是通用航空产业发展的瓶颈,是制约我国通用航空发展的关键因素之一。基于理论研究和实地调研,构建低空空域资源可用性评价指标体系,运用多元线性回归法对影响低空资源的军/民航各项因素进行系统分析,确定各级指标权重;以江苏省为例,深入分析该省低空可利用资源的现状,总结各地区实际情况和大量数据,通过多元线性回归结果显示各项因素对该地区的影响值;最后得出低空空域资源可用性结果。结果表明:采用回归分析方法分析低空空域资源,所得结果是科学且有效的,可为我国低空空域资源合理利用以及通用航空活动空域申报提供参考。