基于博弈模型与NetLogo仿真的网络攻防态势研究

针对现有建模方法缺乏对攻防博弈行为与态势演化趋势的分析问题,从对抗角度出发分析网络攻防博弈特征;基于非合作不完全信息静态博弈理论建立网络攻防博弈模型,给出收益量化、博弈均衡计算和策略对抗结果判定方法;构建网络攻防博弈多Agent仿真模型;采用NetLogo开展局中人不同策略组合、不同初始数量等场景下的仿真实验,得出网络攻防态势随时间演化情况,通过对比分析仿真结果,给出扭转网络攻防态势的建议。     

基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

面向无人自主平台的战场地理环境模型研究

战场环境模型是复杂战场环境面向特定需求的抽象和描述,用以支撑战场环境特性和演变规律的研究和应用。现有的战场环境模型主要面向人类战争活动来描述战场环境,缺乏以无人自主平台为认知主体的设计。提出了一种耦合人机各自优势的多层次战场地理环境模型结构,充分发挥机器在特征层面的快速计算能力,以及人在要素和关系层面的认知经验。提出了一种集环境观测、模型构建和空间决策为一体的建模方法,支撑无人自主平台根据任务和环境实现自主空间决策。     

面向e-引航的近海边缘计算网络优化与仿真

为提高船舶引航过程安全性,提出了一种基于智能航标(Intelligent Navigation Aid,INA)的近海边缘计算网络(INA-based Offshore Edge Computing Network,IOECN)架构,以提供助航信息保障。重点研究网络中网元节点的布局优化问题(Layout Optimization Problem, LOP)。通过数学建模,将LOP转化为整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)问题。在满足网络覆盖率及连通性条件下,以网络成本最低为求解目标,并使用Gurobi进行求解、运用Matlab进行仿真展示,最终得到不同规模下的网络优化方案,验证了模型的正确性及可扩展性。     

基于加权证据理论的故障模式分析方法研究

针对采用传统风险优先数方法进行故障模式分析中存在不同故障模式的风险优先数值相等、风险参数的微小变化引起故障模式危害度等级波动较大的问题,从处理不确定性问题的方法论角度,提出了一种基于加权证据理论的故障模式分析方法。该方法将专家在风险参数评估过程中的认知不确定性分为基本可信度和专家属性权重分别进行量化,进而对认知不确定性进行传递和处理,实现了故障模式危害度等级的有序排列。实例分析及与现有研究结果的比较,验证了提出方法的实用性和有效性。     

航海模拟器中海洋环境时空动态变化的仿真

海洋结构物始终受到环境干扰,对海洋环境的仿真会显著影响航海模拟器的真实感。基于数值波浪模型生成海洋环境场,并利用SQLite开发实海域数据库。通过数据库中获取实际的风,海流和海浪信息来与真实海洋保持一致。对环境扰动进行建模,并且将时空变化特征和耦合效应都融入仿真。通过提出的仿真方法再现了真实的航行情况,并利用船载传感器的测量数据进行验证。仿真结果与实测数据吻合良好,说明本方法可以进一步提高海洋模拟器的物理真实感。     

基于引导对抗网络的人体深度图像修补方法

移动设备配备的小型深度相机采集到的人体深度图像存在严重的孔洞问题。针对该问题,提出基于深度学习的引导对抗网络。使用基于堆叠沙漏网络的引导器从RGB图像中提取人体部分分割特征和深度类别特征;在上述人体特征引导下,使用独特的生成器修复人体深度图像中的孔洞。为使结果更加逼真,加入判别器在网络训练过程中对生成器进行优化调整。实验结果显示,该方法在现有的人体数据集和小型深度相机采集的数据集上,都能很好解决孔洞问题,均取得比现有方法更好的效果。     

COVID-19病毒防控多智能体仿真模型

新型冠状病毒(COVID-19)的防控是当前维护世界公共卫生安全的重点工作,据此提出运用多智能体建模仿真技术构建COVID-19病毒防控模型,以模拟在不同防控措施下的疫情动态发展趋势。以太原市为例,依据已发现的COVID-19病毒传播规律,制定各类居民智能体之间的交互传染与状态转换规则,实现了COVID-19病毒传播的防控决策仿真模型,在政府和医院的不同政策措施下进行了多情景仿真实验。实验结果表明多智能体建模方法可有效分析新型冠状病毒传播趋势,为城市疫情防控提供决策支持。     

基于效果作战的武器系统组合效费分析

武器系统效费分析多用于基于靶基研究中,同时没有考虑到武器系统之间的相互影响以及偏好不确定性情况。提出了一种基于效果作战的武器系统组合效费分析方法。基于效果作战的武器系统分配框架结构,运用贝叶斯网络建立目标与效果的联系,利用鲁棒投资组合模型对武器系统组合效费进行建模。针对鲁棒投资组合问题计算量大的问题,提出了一种基于切比雪夫范数和线性整数规划近似算法。仿真结果说明了所提出的方法的有效性。     

基于多智能体仿真的电商物流配送波次策略分析

为了提供良好的网络购物体验同时保证公司较高的盈利水平,电商物流企业需要规划合理的配送波次来寻求配送成本和配送时效之间的平衡。提出了一个基于多智能体的仿真框架,将物流配送中的业务流程建模为仿真网络中的不同节点来进行仿真。以北京市区为例,研究了不同配送波次策略下的订单交付过程。实验结果表明,配送波次策略的选择对不同的网络购物需求具有一定的敏感性。     

对抗势能的原理及计算方法

势能是一种广泛存在于物理系统中的物理量,在军事对抗系统中也存在类似的物理量,它能够反映对抗双方态势的优劣,并通过作战行动转化为作战效能,称之为对抗势能。借鉴物理学中势能的概念,将对抗势能定义为“现有的攻击机会转化为毁伤的潜力”,在分析攻击机会生成过程的基础上,提出对抗势场和能级等概念用于攻击机会的量化,给出了一对一格斗中对抗势能的计算公式,并将其推广到多对多的情况下,针对两种典型的势能高估情况给出了公式修正方法     

对抗势能的原理及计算方法

势能是一种广泛存在于物理系统中的物理量,在军事对抗系统中也存在类似的物理量,它能够反映对抗双方态势的优劣,并通过作战行动转化为作战效能,称之为对抗势能。借鉴物理学中势能的概念,将对抗势能定义为“现有的攻击机会转化为毁伤的潜力”,在分析攻击机会生成过程的基础上,提出对抗势场和能级等概念用于攻击机会的量化,给出了一对一格斗中对抗势能的计算公式,并将其推广到多对多的情况下,针对两种典型的势能高估情况给出了公式修正方法     

基于自适应MAS的编队对地攻防对抗系统建模研究

针对当前信息化、网络化的战场环境特点,提出了一种攻防对抗系统的自适应Multi-AgentSystem(MAS)模型,将整个攻防对抗过程看作为进攻方Agent系统A及对抗性环境E的交互过程,重点分析了攻防对抗过程中代表空中攻击机群编队的进攻方Agent系统的总体结构框架和基于系统效能的MAS内部行为,给出了Agent系统的自适应行为算法,并进行了相应的仿真分析。仿真结果表明,这种采用基于系统效能准则的自适应MAS建模方法对分析攻防对抗系统的内部行为和总体效能指标提供了一种有效的途径。     

基于解析模型的空军战役作战模拟系统研究

采用系统建模与解析的方法研究空军战役作战模拟的方法和模型。以空军对地攻击战役中的武器装备体系作战效能评估为例,首先给出了战役作战过程的层次分解方法,将战役分解到八类基础作战活动。其次,根据战役的层次结构建立了对地攻击战役背景下的空军武器装备体系作战效能指标体系,并用解析法建立各类作战活动相应的模型。最后,简要介绍了基于以上方法和模型的空军战役作战模拟平台。     

基于EAS+MADRL的多无人车体系效能评估方法研究

无人作战开始步入现代战争舞台, 多无人车(multi unmanned ground vehicle, MUGV) 协同作战将成为未来陆上作战的主要样式。体系效能评估是装备论证和战法研究的核心问题, 针对MUGV体系效能评估问题, 建立了一套以自主学习算法为基础的探索性仿真分析方法。将MUGV对抗过程建模为零和随机博弈(zero sum stochastic game, ZSG)模型, 通过使用多智能体深度强化学习类方法(multi agent deep reinforcement learning, MADRL)探索在不同对方无人车规模条件下, ZSG模型的纳什均衡解, 分析纳什均衡条件下参战双方胜率, 作战时长等约束, 完成MUGV体系作战效能评估, 并在最后给出了MUGV体系效能评估应用示例, 从而建立了更可信、可用的体系效能评估方法。     

烟幕对抗红外成像制导导弹的仿真建模

烟幕对红外和近红外等波段的电磁波有吸收、反射和散射等特性,可以导致红外成像制导导弹导引头接收到的能量大大衰减,从而降低导弹命中率。在综合分析烟幕对抗红外成像制导导弹复杂过程的基础上,建立了系统仿真模型,包括作战效能主模型、基于烟幕消光机理和红外成像制导原理的对抗模型以及其它辅助模型。进一步对干扰效果进行了仿真试验,动态仿真了烟幕对抗红外成像制导导弹的态势,得出了烟幕布放战术决策的原则和方法。     

基于ABMS的飞机拦截作战效能评估方法

研究了采用基于agent的建模与仿真(agent based modeling and simulation, ABMS)进行飞机拦截作战效能评估的方法。针对拦截作战的特点,提出了一种基于信息过程、以任务状态机为核心的agent模型结构。在此结构下,提出了信息域映射agent的概念以及基于此概念进行传感器探测与跟踪建模的方法,并给出了雷达探测与跟踪的通用模型。针对两类典型拦截作战情形进行了仿真和参数影响分析,验证了方法的合理性和有效性。分析结果表明,在单机作战、多机平台中心战和多机网络化作战3种不同作战模式下,飞机性能对效能的影响方式存在一定差异。     

基于攻防对抗仿真的防区外导弹作战效能研究

采用攻防对抗仿真的方法对防区外导弹的作战效能进行研究.按照基于攻防对抗效能评估方法的步骤,对防区外导弹攻防对抗战场环境进行了想定,建立了各个模块的模型,开发了仿真软件,并进行了大量仿真试验,不仅复现了攻防对抗战场过程,而且可以在攻防对抗的不同层次、不同模型粒度、武器系统的不同生命阶段,对各种不同的作战方案等进行武器系统的效能评估,充分表明了基于攻防对抗仿真的防区外导弹作战效能评估方法的优越性.     

基于作战环的武器装备体系能力评估方法

针对现有的武器装备体系结构描述与能力评估方法难以体现装备关联关系对体系能力的影响,借鉴复杂网络理论应用于武器装备体系网络化建模方面的优越性,基于作战环的武器装备体系结构描述与建模方法,将武器装备体系构成实体抽象为网络中的节点,节点之间的信息流抽象为网络中的边。通过对节点和边进行建模,构建了整个作战环的能力指标体系。基于信息熵理论分析了作战环执行作战任务的不确定性,给出了武器装备体系作战能力评估方法的具体流程。最后,对天基信息支援反导作战进行网络化建模及作战能力评估,验证了方法的可行性和合理性。     

过站航班地面保障运行效能评估

过站航班地面保障运行效能评估是提高机场和航空公司运行效率和决策能力的关键问题之一。考虑到过程的复杂性和特殊性,建立了过站航班地面保障运行指标体系,结合熵权法设计了时变协同熵权法。根据运行指标体系的分层结果,提出了一种过站航班地面保障运行效能动态评估方法。使用国内某枢纽机场实际运行数据验证分析,针对某航班保障过程的关键节点实现客观实时评估。通过与熵权法和经典方法的对比实验,表明综合评估结果更能反映过站航班地面保障实际运行情况。