Optimal sensor placement for underwater threat detection

The optimization framework for optimal sensor placement for underwater threat detection has been developed. It considers single‐period and multiperiod detection models, each of which includes two components: detection algorithm and optimization problem for sensor placement. The detection algorithms for single‐period and multiperiod models are based on likelihood ratio and sequential testing, respectively. For the both models, the optimization problems use the principle of superadditive coverage, which is closely related to energy‐based and information‐based approaches. An algorithm for quasi‐regular sensor placement approximating solutions to the optimization problems has been developed based on corresponding continuous relaxations and a criterion for its applicability has been obtained. Numerical experiments have demonstrated that the algorithm consistently outperforms existing optimization techniques for optimal sensor placement.© 2008 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2008     

战斗机隐蔽接敌轨迹优化方法

针对空战对抗的隐蔽作战需求,对战斗机隐蔽接敌方法进行研究。基于战斗机雷达反射截面积的动态特性建立雷达探测威胁模型;以空战态势参数为状态建立接敌引导模型;以给定目标发现概率为暴露阈值进行威胁约束;以最小化接敌过程中累积被发现概率为性能指标;将战斗机隐蔽接敌问题建模为隐蔽性约束下的最优控制问题。为保证算法的实时性和有效性,引入滚动时域控制策略进行在线优化,并采用高斯伪谱法进行数值求解。仿真实验表明,通过路径约束和性能指标双重约束,能有效增强战斗机接敌的隐蔽性,算法实时性能满足战斗机控制的需求。     

A robust sensor covering and communication problem

We consider the problem of placing sensors across some area of interest. The sensors must be placed so that they cover a fixed set of targets in the region, and should be deployed in a manner that allows sensors to communicate with one another. In particular, there exists a measure of communication effectiveness for each sensor pair, which is determined by a concave function of distance between the sensors. Complicating the sensor location problem are uncertainties related to sensor placement, for example, as caused by drifting due to air or water currents to which the sensors may be subjected. Our problem thus seeks to maximize a metric regarding intrasensor communication effectiveness, subject to the condition that all targets must be covered by some sensor, where sensor drift occurs according to a robust (worst‐case) mechanism. We formulate an approximation approach and develop a cutting‐plane algorithm to solve this problem, comparing the effectiveness of two different classes of inequalities. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 582–594, 2015     

Optimal maintenance policies for a safety‐critical system and its deteriorating sensor

We consider the integrated problem of optimally maintaining an imperfect, deteriorating sensor and the safety‐critical system it monitors. The sensor's costless observations of the binary state of the system become less informative over time. A costly full inspection may be conducted to perfectly discern the state of the system, after which the system is replaced if it is in the out‐of‐control state. In addition, a full inspection provides the opportunity to replace the sensor. We formulate the problem of adaptively scheduling full inspections and sensor replacements using a partially observable Markov decision process (POMDP) model. The objective is to minimize the total expected discounted costs associated with system operation, full inspection, system replacement, and sensor replacement. We show that the optimal policy has a threshold structure and demonstrate the value of coordinating system and sensor maintenance via numerical examples. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 64: 399–417, 2017     

联合生成对抗网络和检测网络的SAR图像目标检测

针对合成孔径雷达图像目标检测中存在的样本获取困难且数量有限问题,提出了联合生成对抗网络和检测网络的学习模型。利用原始训练集对特别设计的超快区域卷积神经网络进行预训练;再通过基于注意力机制的深度学习生成对抗网络生成高质量合成样本,并输入检测网络进行预测;依据预测信息和概率等价类属标签分配策略为新生样本提供注释信息,并以一定占比对原始训练集进行扩充;利用扩充数据集对检测网络进行再训练。多组仿真实验证明,所提框架能够有效提升网络检测效率和性能。     

网络入侵检测的快速规则匹配算法

在分析入侵检测系统的基础上,指出现有规则匹配算法的不足.提出一种新的规则匹配算法,该算法主要利用非精确匹配技术,缩小入侵分类的检测范围,达到快速匹配的目的.根据不同的安全性要求设置不同的门限值,该算法可用于预测适合不同门限值的可疑入侵行为.     

无线传感器网络在海防工程结构健康监测中的应用

海防工程是海军赢得非接触、非对称作战胜利和保存作战潜力的重要硬件基础,将关系到海军作战装备战斗力的发挥,直接影响作战的进程与结局。因此,海防工程结构健康监测系统正成为军内学术界和工程界的研究热点。无线传感器网络由于安装方便、维护成本低和部署灵活等特点,已被广泛应用于各类工程结构健康监测系统中。本文阐述了基于无线传感器网络的海防工程结构健康监测系统提出的背景、基本概念和构成体系,通过模拟部署舰艇洞库结构健康监测系统,协作地实时感知和采集洞库结构信息及环境数据,从而实现海防工程、信息网络和后勤管理的无缝衔接,形成一体化保障能力。     

多媒体传感器网络中基于ACO的QoS路由协议

针对目前无线多媒体传感器网络QoS路由协议算法复杂、能耗较大等缺点,提出将蚁群优化算法用于改进无线多媒体传感器网络的路由选择.首先,抽象出多媒体传感器网络QoS 路由模型,进而,利用蚁群算法设计了一个运用带网络约束条件的权值去更新信息素浓度增量的路由算法--AntWMSN算法,AntWMSN算法利用正向蚂蚁F_(ant)收集链路带宽、时延、丢包率等参数,结合精华蚂蚁系统更新本地节点的网络状态模型以及每个访问过的节点上的信息素,从而找到满足多约束QoS条件下的最佳路由.仿真结果表明,该算法具有分布式全局优化网络路由选择的特性,比传统的QoS路由协议具有更好的收敛性,并且在满足网络对QoS参数需求的前提下,有效地提高了网络的生命周期.     

基于6LoWPAN与MQTT的无线传感网络设计

针对目前6LoWPAN无线传感网络设计与应用存在的可扩展性较差、与IPv4环境不兼容等问题,设计并实现了基于6LoWPAN与消息队列遥控传输(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT)的无线传感网络。其中,无线传感网络节点作为MQTT客户端与MQTT服务器通信,边界路由器通过NAT64(Network Address Translation IPv6 to IPv4)实现无线传感网络节点与IPv4网络的通信。将所设计的无线传感网络应用到智能家居场景,评估了无线传感网络和边界路由器的性能,测试了系统功能的实现。结果表明,无线传感网络具有良好的连通性和稳定性,无线传感节点的数据上传与指令接收稳定可靠,边界路由器工作稳定,系统具有较好的性能。     

基于改进萤火虫优化算法的BP神经网络目标群威胁判断

以舰艇防空作战目标选择决策和规划需求为背景,针对萤火虫算法求解精度不高且收敛速度较慢的问题,提出可动态调整步长的改进萤火虫优化算法。在改进萤火虫优化算法的基础上,建立基于改进萤火虫优化算法的BP神经网络目标群威胁判断结构模型。通过改进萤火虫算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,能够更好地预测测试集。实验结果表明,该方法可快速、准确地实现目标群威胁判断。     

基于滤波与BP神经网络的水下探测信号检测算法

针对水下探测系统探测船舶磁场信号时信噪比较低的问题,首先根据磁异常信号的频域特征,设计了约束最小二乘FIR滤波器,通过对含噪信号进行带通滤波,滤除高频噪声;再采用BP神经网络对低频分量进行学习,提取船舶目标特征信号。将该算法应用于船模实测实验,结果表明:该算法可以显著提高信噪比,增强对船舶磁场信号的检测能力。     

The SSA-BP-based potential threat prediction for aerial target considering commander emotion

The target's threat prediction is an essential procedure for the situation analysis in an aerial defense system. However, the traditional threat prediction methods mostly ignore the effect of commander's emotion. They only predict a target's present threat from the target's features itself, which leads to their poor ability in a complex situation. To aerial targets, this paper proposes a method for its potential threat prediction considering commander emotion (PTP-CE) that uses the Bi-directional LSTM (BiLSTM) network and the backpropagation neural network (BP) optimized by the sparrow search algorithm (SSA). Furthermore, we use the BiLSTM to predict the target's future state from real-time series data, and then adopt the SSA-BP to combine the target's state with the commander's emotion to establish a threat prediction model. Therefore, the target's potential threat level can be obtained by this threat prediction model from the predicted future state and the recognized emotion. The experimental results show that the PTP-CE is efficient for aerial target's state prediction and threat prediction, regardless of commander's emotional effect.     

多重优化的分布式无线覆盖探测算法

为满足无线通信网络信号覆盖有效性的实时实地可重复探测的需求,提出一种基于传感器网络的分布式无线覆盖探测算法。通过随机部署于目标区域内的无线传感器节点对无线通信网接收信号强度进行感知和预处理;利用变异函数构造新的BP神经网络目标函数,通过改进粒子群算法优化其初始权值和阈值;利用训练好的网络模型对存在探测盲区的目标区域进行插值估计,并联合传感器节点采集到的数据生成无线通信网络等信号强度线。仿真结果表明,所提算法比其他经典算法具有更高的精度,可有效探测目标区域无线通信网络的信号覆盖情况。     

非高斯噪声下信号盲检测算法*

针对实际甚低频和超低频接收机不仅受非高斯噪声的影响,同时受到接收机内部和外部环境中高斯噪声影响的问题,对噪声采用高斯尺度混合分布和高斯分布的混合模型建模,根据混合模型的性质,设计了一种基于马尔可夫链蒙特卡罗方法的信号盲检测算法。盲检测算法在贝叶斯层次模型下,采用Gibbs抽样和M-H抽样更新参数,同步检测信道衰落系数、噪声模型参数和信号。算法迭代效率快、精度高。通过与最优检测性能比较,盲检测算法性能优异,对甚低频和超低频信号接收具有重要的现实意义。     

基于神经网络的信息融合算法研究及其在入侵检测中的应用

目前,网络入侵技术越来越先进,许多黑客都具备反检测的能力,他们会有针对性地模仿被入侵系统的正常用户行为;或将自己的入侵时间拉长,使敏感操作分布于很长的时间周期中;还可能通过多台主机联手攻破被入侵系统.对于伪装性入侵行为与正常用户行为来说,仅靠一个传感器的报告提供的信息来识别已经相当困难,必须通过多传感器信息融合的方法来提高对入侵的识别率,降低误警率.应用基于神经网络的主观Bayes方法,经实验,效果良好.     

混沌背景下基于神经网络的编码信号检测新方法

提出了一种混沌背景下的编码信号检测新方法。信号检测过程包含两个步骤:混沌信号的预测和检测判决。该方法利用非线性前馈神经网络进行混沌信号模型的创建,并采用13位巴克码作为编码信号。仿真结果表明,通过该方法进行编码信号检测可以得到较高的检测概率和较低的虚警概率,整体检测性能较高,并且对于不同信噪比的信号具有较强的鲁棒性。     

基于警报关联的威胁行为检测技术综述

基于警报关联的网络威胁行为检测技术因其与网络上大量部署的安全产品耦合,且能充分挖掘异常事件之间的关联关系以提供场景还原证据,正成为复杂威胁行为检测的研究热点。从威胁行为和网络安全环境的特点出发,引出威胁行为检测的应用需求和分类,介绍基于警报关联的威胁行为检测的基本概念和系统模型;重点论述作为模型核心的警报关联方法,并分类介绍了各类典型算法的基本原理和特点,包括基于因果逻辑的方法、基于场景的方法、基于相似性的方法和基于数据挖掘的方法;并结合实例介绍了威胁行为检测系统的三种典型结构,即集中式结构、层次式结构和分布式结构;基于当前研究现状,提出了对未来研究趋势的一些认识。     

基于独立分量分析和神经网络的钢结构损伤识别方法

为了有效剔除钢结构振动信号中的噪声,提取用于损伤识别的特征量,采用独立分量分析方法分离统计独立信号,同时得到表征结构损伤状态的混合矩阵,然后将混合矩阵作为特征量输入至神经网络进行训练,最后将训练好的神经网络作为分类器进行结构损伤识别.在冲击载荷作用下,针对钢框架结构模型进行了不同损伤部位的振动实验,结果表明:基于独立分量分析和神经网络的损伤识别方法具有较高的识别率和可重复性,而且实现简单,在结构损伤识别领域具有较大的应用潜力.     

二元探测传感器网络的递推加权质心目标定位算法

为进一步降低二元探测传感器网络质心定位算法的计算复杂度和通信量、提高定位精度,推导出一种质心算法的递推公式,使用该递推公式可以大大减少定位的计算、存储和通信量;在递推质心公式的基础上,提出了一种基于节点探测到目标的次数的递推加权质心定位算法,从而提高了定位精度.对递推公式和加权质心算法进行了模拟仿真,结果验证了递推公式和加权递推质心算法的有效性.     

基于马尔柯夫决策过程动态WTA最优化模型分析

在作战过程中,通过把目标群的威胁程度作为目标函数制定决策,可将目标分配决策过程变成马尔柯夫决策过程.即首先对攻防作战态势进行抽象性描述,建立基于马尔柯夫决策过程动态WTA最优化模型,然后提出了有限次迭代求解最优策略的新方法,并进行了算例验证和分析.结果表明该方法可使武器系统获得最大的射击效率,并能有效地减少重点目标突防的概率.