飞行器集群协同定位与导航对抗技术发展与展望

以动平台飞行器集群为对象,剖析集群协同定位与导航对抗技术内涵,分析技术现状,提炼技术难点,展望技术发展趋势,为未来中国飞行器集群自主时空基准体系构建及导航对抗提供新思路.     

启发式多无人机协同路网持续监视轨迹规划

研究了旋翼无人机组在路网环境下的协同持续监视问题。基于最优化原理定义了路网持续监视问题。通过简化路网离散过程、考虑传感器识别准确度、引入不确定度度量,提出面向事件的路网持续监视问题建模方法。针对路网持续监视轨迹规划问题的特殊性,设计了一种启发式多无人机协同轨迹规划算法。通过理论分析和仿真对比,表明了算法的可行性、准确性和通用性。所提算法作为对当前路网巡逻方法的扩充,不仅可解决实际路网移动持续监视任务,也为基于图模型的持续数据采集、连续覆盖等任务提供一种解决方案。     

基于合作博弈论的水下声传感器网络

声学传感器节点之间的合作面临声学信道故障、声学信号的长传播延迟、有限带宽和连接丢失等挑战,成为水下探索和海底监测研究中的关键问题。在节点合作中,可以利用合作通信博弈改善节点之间的合作问题。首先,介绍了水下声传感器网络中影响合作的各种因素,围绕水下通信的可靠性、能耗性、安全性等方面,提出水下合作的分类,并且从不同的角度研究了用于水下声传感器网络的各种合作技术;其次,通过回顾博弈论在节点相互合作中的应用,分析了不同的合作博弈方法,比较了它们在不同指标上的性能;最后,介绍了水下声传感器网络的开放性问题和未来研究方向。     

空气中逸散水蒸气传热及相变过程的行为研究

针对航母舰载机蒸汽弹射器滑道逸散水蒸气的传热与凝结现象,建立空气/水蒸气/凝结水三流体的流动、传热及相变过程数学模型。其中具有描述水蒸气复杂过程热力学行为的IAPWS模块以自定义程序并入模型中,利用Eulerian-Eulerian模型加入质量传递、能量传递和动量传递方程来实现水蒸气流动过程中传热传质问题的研究;在质量传递模型中加入液滴成核和生长理论模型,研究水蒸气的凝结过程。结果表明:在流动过程中,空气-水蒸气-液态水三流体混合,温度逐渐趋于一致;进气道入口压力越低,发动机对水蒸气的吸入量越大;伴随空气流动的水蒸气温度不断下降,并且会因有凝结现象发生;随着空气来流速度的增加,水蒸气的吸入量也会呈现先增加后下降的趋势;随着水蒸气流速的提高,水蒸气进气量上升,空气所占比例有所下降,但仍然是主导地位。      

无人艇航行规则及运动学约束下的改进RRT轨迹规划方法

现有的RRT算法没有考虑无人艇的运动特性,难以解决无人艇轨迹规划问题,也没有基于无人艇航行规则来考虑无人艇的动态避碰。针对上述问题,在无人艇航行规则及运动学约束下,提出了改进的双层RRT动态轨迹规划方法。在第一层框架中,改进了探索点及步长选择策略,并结合国际海上避碰规则公约与最短会遇时间建立最优位置窗口来构造四向扩展随机树,从而可以在考虑海事规则的前提下快速搜索出联通路径。在第二层框架中,考虑到无人艇的运动学约束,将上一层的联通路径点作为分段启发点,然后结合速度运动模型来限制无人艇的拐角与转弯半径,并基于速度运动模型得到的弧长计算出每一个节点的代价值,最终在动态障碍物环境中得到一条可行平滑轨迹。仿真与实船实验均验证了该改进算法的有效性,实验表明该改进算法可以有效地解决传统RRT算法离障碍物过近、路径不平滑、不符合无人艇运动学与无人艇航行规则等问题。其中,轨迹转折数目为0,与障碍物最近距离是传统RRT算法的两倍以上,最大转折角度指标远好于传统RRT算法。     

辅助工程师设计的知识融合设计方法:卫星舱布局设计(英文)

卫星舱布局设计属工程系统设计问题,为用传统计算方法难以解决的问题,该问题具有三重难度:工程复杂性、计算复杂性和达到工程实用难。卫星布局设计师的成功经验表明,它需要依赖设计师的经验和智慧、借鉴先验知识和辅以"计算"进行设计,并实现人机结合。本文的人机结合方法采用在线人知识、在线计算知识和先验知识(如参考布局施工图)的知识融合方法,并在卫星布局CAD、仿真与评价系统平台上实现,发挥人机各自特长。主要研究:(1)设计知识:包括在线人知识、在线计算知识和先验知识的表达;(2)上述3类知识的广义描述模型及其知识融合方法;(3)人的作用。经以简化的国际通信卫星舱布局设计为例的数值实验验证,表明了本文方法的可行性。     

基于对等网络的自适应安全协作框架研究

提出一种新型的基于对等网络架构的无集中的安全协作框架.灵活有效地支持多种安全服务,如安全管理、安全数据的存储和共享、安全信息发布等;给出了一种适应大规模动态网络环境的支持管理结构自动构造和安全组件自配置的层次和对等方式混合的安全管理方法;基于P2P(Peer-to-Peer)网络的动态特性实现了安全协作框架对于节点变化和安全协作需求的自适应;无集中的结构消除了集中管理的性能和带宽瓶颈,在网络攻击状态下有较强生存能力.      

基于语义描述的资源协同机制

为进一步提高资源协同的效率,从资源的静态功能特性出发,定义了相似度函数,给出了基于功能的资源协同算法;从资源的实时状态信息出发,给出了基于运行时QoS特性的资源协同算法.建立了综合考虑资源的功能特性和运行时QoS特性的资源协同机制,通过基于功能的资源协同工作,提供满足用户静态功能要求的资源候选集;通过基于运行时QoS特性的资源协同工作,从满足用户静态功能要求的资源候选集中实时动态地选择满足用户QoS要求的优质资源.实验结果表明,提供的基于语义描述的资源协同机制提高了资源协同的成功率、服务质量和运行效率.      

基于复杂网络的国际航空客运网络结构分析

以2003—2006年国际航空旅客运输量和流向为数据构建,通过可视化软件和复杂网络的理论和方法,对以国家/地区为节点所组成的国际航空客运网络结构进行研究。以平均路径长度、簇系数、度分布和中心性等网络结构特征指标为依据,分析了国际航空客运网络结构特点和中国航空客运在网络结构中的结构特征。     

基于舰壳声纳的多舰协同检查搜潜建模与仿真

基于舰载舰壳声纳搜潜原理及舰艇协同检查搜潜战术,分别建立了在潜艇初始位置、航向及航速未知条件下,舰壳声纳对潜艇目标的矩形、扩展方形及包围方形检查搜索的数学模型;基于已建搜索模型及假定的潜艇运动模型,利用蒙特卡洛方法,得到了相同仿真条件下3种搜索算法的搜潜概率及搜到潜艇所需平均时间,三种算法的搜潜概率与潜艇初始航向角、潜艇航速、潜艇航向变化次数等潜艇运动因素之间的关系,并对搜潜概率及搜潜时间进行了分析比较,获得了有益的效果。