未来30年太空安全发展趋势及影响

“太空安全战略”专题编者按 组稿专家：杨乐平（国防科技大学空天科学学院教授、博士生导师） 近年来,以美国重建太空司令部与天军独立为标志,国际太空领域战略竞争与军事对抗日益加剧,太空前所未有地应用于军事与安全,太空安全也受到了前所未有的挑战。为了解未来太空安全发展和主要国家太空安全战略动向,深化太空安全战略研究,《国防科技》编辑部于2021年6月启动“太空安全战略”专题征文活动,国内相关学者积极投稿,经专家遴选,本期发表入选稿件6篇。来稿内容涵盖未来30年太空安全发展预测、美国太空安全最新发展、俄罗斯太空安全政策、欧盟太空安全政策、日本太空安全战略以及印度太空力量发展等主题,较为全面地反映了当前国际太空安全领域的最新发展与战略动向。从长远看,随着地球以外人类活动的增加、太空新经济蓬勃发展和太空创造财富规模不断扩大,水平大幅提升,太空将超越陆、海、空成为国家安全最重要的领域。从这个意义上讲,太空安全战略研究学术价值与影响较大,值得高度关注。     

基于退化速率跟踪粒子滤波的剩余使用寿命预测框架

毋庸置疑,剩余使用寿命预测对于设备的健康管理越来越重要。近年来粒子滤波方法被越来越多地应用到设备寿命预测技术当中,这是因为粒子滤波方法能更好的解决非线性非高斯系统滤波问题,而且能够获得不确定度信息。但该方法的预测性能却过度依赖于预测模型,并且对于模型参数的初始分布也比较敏感,这在一定程度上限制了粒子滤波预测方法的进一步发展。本文针对基本粒子滤波预测方法的不足,提出了一种基于退化速率跟踪粒子滤波的通用预测框架,以历史观测数据的退化速率统计规律作为指导来跟踪目标数据的退化速率,实现对粒子滤波预测方法的简化。并将该方法用于轴承和锂离子电池的剩余使用寿命预测,验证了方法的有效性。     

基于WSN的目标探测与分类算法

针对WSN监测系统的目标检测与分类问题,提出一种基于直觉模糊推理(IFR)的多源数据融合方法。由模糊推理的思想,设计各状态变量的属性函数。根据目标声强变化和引起的地磁场变化的模型,设计模糊推理规则,并检验了所建规则的合理性。理论分析与仿真结果的对比表明算法能准确地对目标进行分类,且运算量小,适用于计算能力较弱的WSN节点。     

基于CPU-GPU混合计算平台的RNA二级结构预测算法并行化研究

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异,通过合理的任务分配策略,实现二者之间的并行协作计算和处理单元间的负载平衡;针对CPU和GPU的不同硬件特性,对Zuker算法在CPU和GPU上的实现分别采取了不同的并行优化方法,提高了混合加速系统的计算性能。实验结果表明,CPU处理单元在混合系统中承担了14%以上的计算任务,与传统的多核CPU并行方案相比,采用混合并行加速方法可获得15.93的全局加速比;与最优的单纯GPU加速方案相比,可获得16%的性能提升,并且该混合计算方案可用于对其它生物信息学序列分析应用的并行和加速。     

基于ZigBee的无线火灾自动报警系统研究

基于ZigBee的技术特点,提出一种新型无线火灾自动报警系统的设计要求和设计方案.该系统弥补了现有系统的不足,并具有良好的扩展性能,为火灾自动报警系统的设计和发展提供参考.     

基于CC253O的烟雾传感器节点设计与实现

随着社会发展对消防安全的要求越来越高,实时地采集传输监测数据变得至关重要Ⅲ。本文针对现存的烟雾传感器节点可靠性差、准确率低、电路复杂,不易组网,并且在很多特定区域无法安装等问题,提出了基于CC2530的烟雾监测节点设计方案,并完成了以CC2530射频芯片为核心的烟雾传感器节点的硬、软件设计。实验测试证明,该节点满足无线消防监测系统的需要,具有高可靠性、低功耗以及低成本的特点,有着较好的应用前景。     

数据与知识双驱动的备件需求模糊预测模型

针对知识驱动型需求预测模型所需的专家知识稀缺、数据驱动型需求预测模型可解释性不足的问题,提出了数据与知识双驱动的备件需求模糊预测模型。该模型基于模糊聚类算法将数值型数据聚类为结构简单、可解释性强的规则库,运用模糊逻辑将领域专家知识表示为Mamdani型规则库。在此基础上,引入了一种新型智能计算理论——模糊网络理论对两类规则库进行合并运算,形成初始预测模型。采用遗传算法优化模型规则库的模糊集参数来提高模型预测准确性。通过与模糊聚类算法进行对比,提出的模型在可解释性以及准确性指标上均具有优势。     

面向混部云失败批处理作业的预测算法

为了降低混部云失败批处理作业的风险,使用K-means聚类算法将批处理作业分为四类,在分类的基础上提出了二层嵌套分类模型(two-layer nested classification model, TLNM),实现了基于TLNM的预测算法。基于Ali Trace 2018数据集上的实验结果表明,该算法的接受者操作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线明显优于其他常用分类器,ROC曲线下面积(即AUC)可以达到0.978,表明该算法具有良好的分类性能。同时召回率可以达到0.951,通过混淆矩阵可以看出TLNM算法能够准确预测出执行失败的批处理作业。     

弹道修正弹射程偏差预测与阻力板展开时机优化

根据弹道修正弹阻力板的展开控制对于射程偏差预测要求的实时性,提出基于摄动原理的射程偏差预测算法.为解决阻力板修正能力在线计算数据量大的问题,提出在弹载计算机上装定阻力板修正能力表格的方法,给出发射前计算修正能力表格的过程和飞行中使用修正能力表格的步骤,提出阻力板展开时机的优化判断条件,并采用该方法对某型弹道修正火箭弹射程修正控制进行仿真试验和飞行试验.仿真试验结果表明,当目标射程为33 565.4m时,经修正后火箭弹的射程偏差能控制在20m以内;飞行试验结果表明,弹道修正火箭弹的射程偏差实测为24m,射程精度得到明显提高.     

舰艇作战系统电磁兼容的综合预测

分析了针对舰艇作战系统中电子系统的电磁兼容性的预测方法。针对舰载电子设备的电磁兼容问题,采用了一种综合分析的方法,通过综合考虑发射接收对之间的响应,利用发射机、接收机的辐射响应特性以及信道条件的数学模型,分析电子设备之间的电磁兼容性,对分析预测电子设备间的电磁兼容性具有一定的意义。