战场不确定环境下考虑敌方打击的后勤供应网络设计

在战场环境下,负责后勤物资分发与转运战场补给中心随时会受到敌方的打击,给后勤供应系统的设计优化带来了巨大挑战。鉴于此,研究了战场不确定环境下的后勤物资供应网络设计优化问题,考虑了供应和需求的不确定性,建立了优化问题的整数规划模型,并开发了基于拉格朗日松弛的启发式求解算法。采用50个小规模的测试用例(包含5个供应节点、20个候选补给中心节点以及50个作战单元节点)和50个大规模测试用例(包括20个供应节点、100个后勤补给中心节点以及500个作战单元节点)测试了算法的有效性与鲁棒性。计算结果显示基于拉格朗日的求解算法可以在短时间内给出问题的近似最优解。     

面向战术互联网子网路由协议与网络业务的仿真分析

战术互联网是美军的新一代通信系统,它实现了美军三大传统通信系统的互联互通,在战场信息的传递与交互上至关重要。移动Ad hoc网络技术是战术互联网中的关键技术,再加上战场中的节点移动性强,高效稳定的路由算法是Ad hoc网络技术的重点和难点。战术互联网末端网络的主要业务是战场态势信息的交互以及话音通信,主要分析战场环境下不同射频功率和不同路由协议对战术互联网末端Ad hoc网络数据和话音业务性能的影响。     

战术移动自组织网络路由方法

战术移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)作为网络中心战的重要组成,有望解决未来战场上传统作战力量与新型无人作战平台之间高效组网通信问题。战术MANET作为MANET在战场环境下的应用,可在基础设施缺乏或遭破坏的地域快速展开,具有节点自由出入、移动性高、抗毁伤性强等特点。综述了战术MANET路由协议和仿真方法,对研究方法和面临的挑战作了简要评述。     

战场通信网络消息处理模型研究*

针对战场通信网络建模需求,基于 EBI建模框架,提出了面向实体的战场通信网络建模方法,探讨了战场通信网络实体模型的组成结构.重点分析了战场通信网络消息处理模型的作用和功能,给出了消息处理模型的仿真工作流程,对消息处理模型中的消息列表、通信事件列表、网络路由算法进行了阐述,并结合通信节点实体模型中的消息缓冲器,探讨了消息处理模型管理和维护通信事件列表的方法.     

一种适用于缓存受限的机会网络路由改进算法

许多机会网络路由机制在节点缓存有限的情况下并不能得到足够可靠的性能保证,这是由于节点缓存不足导致大量消息不得不丢弃。此外,多数的路由机制中消息的复制及传递带有一定的盲目性,而使网络中无效消息大量扩散,对路由机制性能产生较大的影响。针对这一问题,文章提出了一种基于节点出现概率的路由改进算法(MROP),利用节点运动的历史经验知识估计消息到达目的节点所需平均跳数,并以此作为该消息跳数寿命。MROP算法是一种可叠加在多种路由机制之上的独立于原有路由算法的路由性能增强方法通过ONE仿真实验结果表明,MROP算法可以在牺牲一定传输时延的情况下,大幅提高消息投递率、减小网络负载和节约节点缓存消耗,得到较优的路由性能。     

基于节点综合效能的DTN路由算法

针对容忍延迟网络(DTN)高延迟、数据传输成功率低等问题,提出了一种基于节点综合效能的DTN路由算法SERA。该算法综合考虑移动节点的活跃度和剩余能量,使消息副本向综合效能高的节点扩散。SERA节点活跃度描述了节点的社会和动态特性,SERA尽量将消息副本传递给活跃度高的节点,以提高消息传输的成功率;在选择中继节点时,充分考虑节点的能量状态,以避免能量不足的节点承担更多的信息传输任务,从而提高网络节点的存活率。仿真结果表明,与典型的DTN路由算法相比,SERA能够更好地平衡节点的能耗,获得更高的消息递交成功率和更长的网络生存期。     

基于活跃度和任务的目标导向VANETs路由算法

针对车载自组织网络(VANETs)中节点移动速度快、节点任务分布不均、网络拓扑结构不稳定等特点,提出了一种基于节点活跃度和任务的目标导向VANETs路由算法GATRA(goal-oriented routing algorithm based on activity and task)。该算法根据当前运动节点的运动方向与目标节点的关系,以及任务饱和程度,综合考虑采用消息携带还是转发策略,以节约传输平均时延。在选择中继节点时,综合考虑邻接节点的位置、运动速度和方向等影响因素,设计节点活跃度的计算方法,作为选择中继节点的策略,从而提高了消息传输的成功率。仿真结果表明,与当前典型的VANETs路由算法相比,GATRA算法在传输成功率和平均延迟时间上具有较大提升。     

基于优先级队列的多约束无线链路资源调度算法

针对海战场环境中指控数据以先入先出(FIFO)的方式排队发往数据链,当数据链中存在丢失率高和不可达节点时,会导致无线链路带宽资源综合利用率不高的问题,结合仿真模型分析了原因,提出了基于优先级队列的多约束无线链路资源调度算法。通过将该算法与FIFO、优先级队列算法(Priority Queue)进行仿真对比分析,结果表明该算法在存在排队报文时增加了丢失率较低链路上的发送速率,减少了目的不可达报文的发送量,最终降低了重要报文的延迟,提高了数据链的利用率。     

可变报文格式的MIL-STD-188-220协议性能分析

可变报文格式(VMF)是美国国防部用于美军战术互联网支持下的数据通信格式,是一种适用于战场带宽环境受限的消息格式标准。可变报文格式的链路层协议MIL-STD-188-220详细说明了数字信息传输设备和应用控制系统互操作的程序、协议和参数。MIL-STD-188-220提供了网络访问延迟(NAD)运算法则,通过OPNET仿真器模拟了随机NAD(R-NAD)与优先NAD(P-NAD)性能,仿真结果通过比较R-NAD与P-NAD在不同假定条件下(给定负载量、优先级等)的性能,结果表明R-NAD在接入时延和冲突率上都较P-NAD性能优越。     

用于机动目标跟踪的联合IMM Viterbi数据关联算法

针对低检测概率、重杂波环境下的机动目标跟踪问题,提出一种联合交互式多模型Viterbi数据关联(C-IMM-VDA)机动目标跟踪算法.该算法利用各模式下的滤波器的量测预测、量测预测协方差及模式概率构造一个统一的综合波门,排除不可能的路径转移,减少到达一个目的节点的源节点的个数.机动目标仿真结果表明,与IMM-VDA(交互式多模型Viterbi数据关联)算法相比,C-IMM-VDA算法在大大减小计算量的同时,降低了航迹失跟率,提高了航迹平均跟踪精度.     

基于相遇时间感知的延时容忍网络路由

延时容忍网络(Delay-tolerant Networks,DTNs)是稀疏的移动自组织网络,其无法建立源节点至目的节点整条路径。目前多数工作是在分析转发算法,而基于短相遇接触时间(Contact Duration Time,CDT)事实下的转发算法的研究工作甚少。为此,提出基于相遇接触时间的时延容忍网络路由(Contact Duration-Aware Routing,CDAR)。利用CDT、相遇间隔时间以及消息的时效计算一跳和两跳传递概率,再依据当前接触的和过去接触的节点中选择转发节点,从而构建低成本路由。实验数据表明,与同类的PROPHET路由相比,提出的CDAR路由的消息传递率提高了10%、平均时延缩短了12%和路由成本下降了23%。     

面向战场环境感知的高光谱图像处理技术综述

高光谱图像由于其良好的空间特性和光谱特性,已经广泛应用于地质勘查、海洋监测、农业观测、战场侦察等领域中。面向战场环境感知相关应用,总结了高光谱图像预处理技术和端元解混技术,并根据战场环境分类和战场目标检测的实际应用,对高光谱图像分类技术和目标检测技术进行概述;总结比较了高光谱图像处理常用算法的优劣性及适用范围,展望了高光谱端元解混、分类及目标检测等技术的发展趋势。     

考虑节点作战任务编成的战术互联网分簇算法

分析了通用Ad hoc网络分簇算法在实际战场环境下的不适应性,重点研究了任务编成和隶属关系等因素对战术互联网(Tactical Internet,TI)性能的影响。针对战术互联网的应用环境,提出了考虑节点作战任务编成进行分簇的算法(Operational Formation Node cluster algorithm,OFN)思想,利用战术演习的部分数据进行了模拟实验,结果表明OFN算法能够减少簇的重构开销,增加战术互联网拓扑结构的稳定性。最后说明该算法能够为军队野战指挥系统建立提供一定的借鉴作用。     

基于能量分级和位置预测的高效路由算法

针对车载传感器网络节点移动速度快、网络拓扑结构不稳定、终端传感器节点能量不确定性等特点,提出了一种能量分级和位置预测的高效路由算法ERLP(Energy Rank and Location Prediction based routing)。该算法根据具有不同能量等级的节点将消息传递距离的不同选择那些能量高的节点作为中转节点,并结合节点的分布区域和当前速度,尽量将多个消息副本传递给覆盖不同方向的节点,避免消息传递的局部性。仿真结果表明,与当前典型延迟容忍网络的路由算法相比,ERLP算法在传输成功率、平均延迟时间上具有较大提升。     

跟踪系统持续稳定跟踪目标的粒子滤波

在现代战争中,视频跟踪技术是实现精确火力打击的关键技术,是获取信息对抗胜利从而夺取战争主动权、实现发现即摧毁的重要保证。由于战场地理环境复杂,经常存在跟踪目标被遮挡而丢失的情况,因此,稳定的长时跟踪算法必不可少。针对现在战场复杂环境下目标跟踪遇到的问题,提出了基于KCF(Kernelized Correlation Filters)和粒子滤波相融合的跟踪算法,相比较传统算法其能够在复杂环境下完成长时、稳定、准确的跟踪。通过设计的视频跟踪系统的硬件平台实验结果显示,该算法可实现目标的稳定跟踪以及目标被遮挡丢失之后的重新检测,能够满足复杂战场环境下目标的长时稳定跟踪的需求。     

强化学习框架下移动自组织网络分步路由算法

移动自组织网络是一种无基础设施、由移动通信节点组成的无线网络,具有高动态特性。传统的路由协议并不能适应节点移动性带来的频繁拓扑变化,简单的洪泛路由也会因开销过大降低网络的性能。针对如何在移动自组织网络中自适应地进行路由选择,提出强化学习框架下的分步路由选择算法。该算法以最小链路总往返时延为目标,基于强化学习进行路由搜寻,在筛选出符合目标需求节点集合的基础上,结合置信度选择路由。在链路变得不可靠时,数据包被广播给筛选出的邻居节点集以提升路由可靠性并降低开销。对提出的算法在分组到达率和路由开销等主要性能指标进行数值仿真分析。仿真结果表明,提出的分步路由算法相比于基于强化学习的智能鲁棒路由,在降低开销的同时,保持着相当的吞吐率。     

基于C3D辅助的战场传感器监视系统设计与实现

首先介绍了战场传感器监视系统的定义和各国现有典型系统。其次针对战场监视特殊的应用环境,利用C3D辅助技术,将相对定位与基于三维地图环境下的绝对定位相结合,通过坐标转换和地图匹配将位置信息直观准确反映在电子地图上,设计了基于C3D辅助的战场传感器监视系统,并对该系统进行了实现。最后通过对3D-MDS(C,D)定位算法的验证结果表明,在长1000m×7m宽的道路上,布撒120个节点,对于速度为3m/s的装甲车定位误差仅为2.1687米。该系统可对定位算法的定位精度进行评测及误差进行修正,防止由于误差累积造成误差放大。     

信息化战场中基于智能体聚类的信息处理

研究了信息战条件下信息的处理问题,通过分析信息化战场条件下战场环境和人员的特点,提出了一种基于智能体聚类的信息处理方法,通过该方法来实现战场信息的通信、传输、交换从而协助指挥员决策。该方法的特点是可以根据战场的环境进行聚类,降低了信息的复杂度从而保证及时有效地传递消息。该方法通过智能体平台实现,具有一定智能性并减少了指挥员的决策难度,对指挥自动化而言是一个很好的实例。     

考虑供应损失的战场供应网络设计

通过优化分发节点的位置,以及分发节点或供应节点与作战单元的物资供应关系,来最小化战场物资保障的成本,建立战场供应网络的整数规划模型.设计了拉格朗日启发式算法来求解该问题,最后通过包含20个供应节点、80个候选分发节点和200个作战单元的大规模优化问题验证了算法的有效性,计算结果显示本文设计的求解算法可以在短时间内计算出问题的近似最优解.     

基于强化学习的移动自组织网络分步路由算法*

移动自组织网络是一种无基础设施、由移动通信节点组成的无线网络,具有高度的动态特性。传统的路由协议并不能适应节点移动性带来的频繁拓扑变化,简单的洪泛路由也会因开销过大降低网络的性能。针对如何在移动自组织网络中自适应地进行路由选择,提出了一种基于强化学习的分步路由选择算法。该算法以最小链路总往返时延为目标,基于强化学习进行路由搜寻,在筛选出符合目标需求节点集合的基础上,结合置信度选择路由。在链路变得不可靠时,数据包被广播给筛选出的邻居节点集来提升路由可靠性并降低开销。对提出的算法在分组到达率和路由开销等主要性能指标进行数值仿真分析,仿真结果表明,提出的分步路由算法相比于基于强化学习的智能鲁棒路由,在降低开销的同时,保持着相当的吞吐率。