基于HTCPN的飞机备件需求预测方法

针对航空兵部队飞机备件需求预测问题,提出了一种基于分层赋时着色Petri网(Hierarchical Timed Colored Petri Net,HTCPN)的飞机备件需求预测方法.根据飞机维修保障工作内容与流程,运用CPN Tools软件,构建飞机维修保障工作HTCPN总网仿真模型,以及故障维修工作HTCPN子网仿真模型.提出了备件需求量确定规则,建立了基于飞机出动架次率的备件需求预测模型.通过算例分析,验证了该方法的科学性和有效性.     

基于Attention的AIS数据段相似性搜索模型

自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据中蕴含着与船舶交通相关的时间序列信息.基于AIS数据段的相似性搜索也成为智能船运领域的研究热点.AIS数据属于多维时间序列数据,传统的多维数据序列相似性搜索方法通过将原始数据进行降维,并在降维后的数据空间进行时序数据的相似性搜索....     

局部状态检测的GPS/INS组合导航转发式干扰检验方法

针对GPS/INS(Global Positioning System/Inertial Navigation System)组合导航中GPS转发式干扰问题,在分析故障变化特性与故障诊断函数特性之间关系的基础上,提出了一种基于局部状态χ2检验的方法。通过观测值的变化、观测模型的变化和χ2检验中x赞1k的变化论证了方法的可行性,并得出组合导航受到转发式干扰是判断系统发生故障的充分而非必要条件的结论。最后通过在仿真轨迹中加入诱偏来模拟转发式干扰,仿真实验证明该方法能够以较高的灵敏度和较高的准确性判断转发式干扰的发生。     

基于模拟退火算法的舰艇编队海上补给规划

为有效优化舰艇编队海上补给的规划过程,首先在阐述三种不同补给策略的基础上,以送报男孩策略为例建立了平时及战时状态下的海上补给规划模型;然后,分别以最小补给时间及最大作战效能为目标进行了建模,同时考虑了战时状态下补给物资种类的选择,并在此基础上运用模拟退火算法,类比传统旅行商问题(TSP)进行算法设计及模型求解;最后,以某舰艇编队物资补给任务为例进行计算,得出了最优补给路径、补给舰船及物资种类。结果表明:运用模拟退火算法解决此类问题具有有效性及可行性。     

具有优先级消息的AFDX建模与性能分析

以Petri网为工具,建立了基于具有优先级消息传输的AFDX(航空电子全双工以太网)网络模型,通过仿真,求解出消息发送时的平均等待时间,得到的指标结果验证了高优先级数据消息帧发送等待延时明显小于低优先级数据消息帧的发送等待延时,充分说明了优先级对紧急数据传输的重要性。模型有助于进一步理解航电系统不同优先级消息在AFDX网络中的传输机制,为以AFDX为总线的综合航电系统的设计和完善提供重要的理论依据。     

一种基于TTE调度表的资源分配算法

时间触发以太网(TTE)通过精确的全局时间同步,使时间触发(TT)消息具有严格的时间确定性。TTE交换机在接收不同的TTE端系统传来的TT消息时,TT消息可能会发生冲突从而使数据包丢失。主要提出一种交换机接收端调度表资源分配算法,在保证整个网络时钟精确同步的前提下,通过预先设计好的任务调度表,使交换机在接收各个端系统发送的TT流量过程中避免了消息的冲突,减少了数据的丢失。     

基于CNN-LSTM的在轨卫星故障预测分析

在役考核中,对遥测参数进行监控与分析,是评估在轨卫星工作状态及健康状况的重要途径.为解决在线多任务故障预测问题,提出了结合长短期记忆网络(LSTM)和卷积神经网络(CNN)的数据挖掘模型,并运用了一种基于误差反馈的权重自调整机制.利用某型卫星(含故障)遥测参数的仿真数据进行分析处理,实验结果表明:在线CNN-LSTM模型以最小的信息损失进行建模,对比单一模型以及传统的回归模型,CNN-LSTM模型不仅在测试集上取得了最小平均绝对百分比误差12.61％,同时模型预测性能在长时间预测中优于离线模型.     

多阶段任务系统可靠性分析的ROBDD算法

针对Markov方法分析多阶段任务系统(Phased-Mission System,PMS)可靠性时的状态空间爆炸问题,基于层次化建模思想,建立了PMS任务可靠性的顶层系统二维决策图(Binary Decision Diagram,BDD)模型和底层部件Markov模型。通过分析BDD中的同构节点和冗余节点,提出顶层模型构造过程中的同构节点合并策略和冗余节点删除策略。利用上述节点压缩策略生成简化模型,提高模型构造和存储效率。基于PMS部件排序规则,给出了层次化模型的递归求解方法,该方法的计算复杂度与顶层模型中的节点总数呈线性关系。通过算例分析,对比采用节点压缩策略前后的模型节点数,以及层次化方法与Markov方法的计算结果,验证了简化层次模型的正确性和有效性。     

电离层状态非稳定条件下的多路径Viterbi跟踪算法

多路径Viterbi数据关联跟踪算法(MVDA)研究了运用动态规划的优化算法解决天波超视距雷达多路径数据关联问题,该算法是基于电离层状态已知稳定条件下的.提出一种电离层状态非稳定条件下的多路径Viterbi跟踪算法,该算法针对无法精确获得电离层状态时,量测模型中的电离层状态参数不确定导致雷达坐标系/地理坐标系之间的坐标变换存在的不确定时,在最大似然的意义下的回波、传播模式和航迹的三维数据关联.仿真表明:在电离层非稳定状态下MVUI提高了低检测概率时的跟踪性能,大大降低了失跟率,并提高了跟踪精度.     

导弹武器系统可用度动态建模与分析

为了解决任务阶段导弹武器系统可用度评估问题,提出了基于UML(unified modeling language)和ASPN(arbitrary distribution stochastic Petri nets)的导弹武器系统可用度动态评估原理。探讨了利用UML进行可用度评估中数据收集和结构化表述的方法和步骤,并给出了基于结构类图的可用度概念模型、基于序列图的可用度时间划分、基于故障/战损的可用度建模描述。构建了基于状态的随机动态网络模型,用于刻画任务过程中与装备可用度密切相关的设计、使用与生存特性,以及它们的状态转移过程。通过ASPN将静态的概念模型转化为动态仿真评估模型,并进行实例分析,验证模型和系统的有效性。仿真的结果与实际试验情况吻合较好,表明这种动态评估方法快捷有效,可以应用于工程分析,为导弹武器系统可用度研究提供了一条新的思路。     

模糊神经时延 Petri 网的信息融合模型

将模糊逻辑与融合技术相结合得到了一种模糊信息融合方法,然后用时延Ｐｅｔｒｉ网对此信息融合系统建模,并给出了信息融合系统反应时间的一个计算公式。然后将人工神经网络应用到时延Ｐｅｔｒｉ网中,提出了一种多传感器信息融合的模糊神经时延Ｐｅｔｒｉ网模型。     

空间信息获取系统建模与分析*

分析了空间信息获取系统概念和运作过程,建立了空间信息获取系统的SysML模型以及赋时CPN模型：通过CPNTools状态空间分析工具,验证了空间信息获取系统的逻辑性;运用CPNTools对模型进行仿真,依据仿真数据分析了空间信息获取系统的性能,并给出了空间信息获取系统的改进建议。     

Model parameter estimation and residual life prediction for a partially observable failing system

We consider a partially observable degrading system subject to condition monitoring and random failure. The system's condition is categorized into one of three states: a healthy state, a warning state, and a failure state. Only the failure state is observable. While the system is operational, vector data that is stochastically related to the system state is obtained through condition monitoring at regular sampling epochs. The state process evolution follows a hidden semi‐Markov model (HSMM) and Erlang distribution is used for modeling the system's sojourn time in each of its operational states. The Expectation‐maximization (EM) algorithm is applied to estimate the state and observation parameters of the HSMM. Explicit formulas for several important quantities for the system residual life estimation such as the conditional reliability function and the mean residual life are derived in terms of the posterior probability that the system is in the warning state. Numerical examples are presented to demonstrate the applicability of the estimation procedure and failure prediction method. A comparison results with hidden Markov modeling are provided to illustrate the effectiveness of the proposed model. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 190–205, 2015     

UCAV空面多目标攻击三维轨迹规划技术

研究了单架无人作战飞机(UCAV)攻击多个地面目标的三维轨迹规划问题。首先,将问题形式化为一类特殊的旅行商问题(TSP),即带动力学约束的邻域访问TSP问题(DCTSPN)。其次,针对规划空间维度过高、搜索代价过大的问题,提出了一种基于概率路标图(PRM)的方法。该方法借鉴了基于采样的运动规划方法的思想,并结合多种组合优化技术,将原本连续状态空间中的轨迹规划问题转化为离散拓扑图上的路由问题。求解过程分为离线预处理和在线查询两个阶段。离线阶段采用Halton拟随机采样算法及Noon-Bean转换方法,将原问题转化为经典的非对称旅行商问题(ATSP);在线阶段根据战场态势的实时变化,快速更新路标图,然后采用LKH算法在线求解问题的近似最优解。为了保证生成的飞行轨迹满足平台的运动学/动力学约束,算法基于Gauss伪谱法构建了局部轨迹规划器。最后,以攻击时间最短为优化指标对算法进行了仿真实验。结果表明,本文提出的方法能够以较高的精度和在线收敛速度生成真实可行的、较优的多目标攻击轨迹。     

基于支持向量机和遗传算法的末敏弹系统效能参数优化设计

末敏弹是一种先进的新型弹药,由于其结构复杂,影响因素多,所以对其进行全面的系统优化设计比较困难。文中探讨了基于支持向量机的末敏弹命中概率预报模型的建模方法,并采用遗传算法对系统效能参数进行了优化,获得了影响系统效能的几个主要因素的合理搭配,为末敏弹的系统效能研究提供了依据。     

TPN在军事通信系统效能分析中的应用

Petri网是系统分析建模的有力工具.时间Petri网(TP-网或TPN)作为一种高级Petri网有着广泛的应用.首先简单介绍了时间Petri网的发展过程、基本组成,军事通信系统的效能评估的典型方法;然后根据Petri网建立了系统效能分析的动态模型和军事通信系统效能分析的TPN模型,并分析了该模型在军事通信系统效能分析中的优缺点.     

Using a birth‐and‐death process to estimate the steady‐state distribution of a periodic queue

If the number of customers in a queueing system as a function of time has a proper limiting steady‐state distribution, then that steady‐state distribution can be estimated from system data by fitting a general stationary birth‐and‐death (BD) process model to the data and solving for its steady‐state distribution using the familiar local‐balance steady‐state equation for BD processes, even if the actual process is not a BD process. We show that this indirect way to estimate the steady‐state distribution can be effective for periodic queues, because the fitted birth and death rates often have special structure allowing them to be estimated efficiently by fitting parametric functions with only a few parameters, for example, 2. We focus on the multiserver M_t/GI/s queue with a nonhomogeneous Poisson arrival process having a periodic time‐varying rate function. We establish properties of its steady‐state distribution and fitted BD rates. We also show that the fitted BD rates can be a useful diagnostic tool to see if an M_t/GI/s model is appropriate for a complex queueing system. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 664–685, 2015     

On‐line parameter estimation for a partially observable system subject to random failure

In this paper, we study the on‐line parameter estimation problem for a partially observable system subject to deterioration and random failure. The state of the system evolves according to a continuous time homogeneous Markov process with a finite state space. The system state is not observable, except for the failure state. The information related to the system state is available at discrete times through inspections. A recursive maximum likelihood (RML) algorithm is proposed for the on‐line parameter estimation of the model. The RML algorithm proposed in the paper is considerably faster and easier to apply than other RML algorithms in the literature, because it does not require projection into the constraint domain and calculation of the gradient on the surface of the constraint manifolds. The algorithm is illustrated by an example using real vibration data. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2006     

Optimal policies for stochastic clearing systems with time-dependent delay penalties

We study stochastic clearing systems with a discrete-time Markovian input process, and an output mechanism that intermittently and instantaneously clears the system partially or completely. The decision to clear the system depends on both quantities and delays of outstanding inputs. Clearing the system incurs a fixed cost, and outstanding inputs are charged a delay penalty, which is a general increasing function of the quantities and delays of individual inputs. By recording the quantities and delays of outstanding inputs in a sequence, we model the clearing system as a tree-structured Markov decision process over both a finite and infinite horizon. We show that the optimal clearing policies, under realistic conditions, are of the on-off type or the threshold type. Based on the characterization of the optimal policies, we develop efficient algorithms to compute parameters of the optimal policies for such complex clearing systems for the first time. We conduct a numerical analysis on the impact of the nonlinear delay penalty cost function, the comparison of the optimal policy and the classical hybrid policy (ie, quantity and age thresholds), and the impact of the state of the input process. Our experiments demonstrate that (a) the classical linear approximation of the cost function can lead to significant performance differences; (b) the classical hybrid policy may perform poorly (as compared to the optimal policies); and (c) the consideration of the state of the input process makes significant improvement in system performance.     

参数化系统二维抽象框架

针对参数化系统状态空间爆炸问题提出了一个通用的参数化系统二维抽象框架TDA。对所有进程单独进行抽象,利用参数化系统的设计思想,隐藏系统参数构建全系统的抽象模型,最大限度地剔除了原始系统中的冗余信息。建立的具有真并发语义的参数化系统的形式化模型,更适合描述一般意义上的并发系统,较好地解决了验证大规模同构和异构系统的空间激增问题。理论推导和实例均证实了TDA的正确性和合理性。