基于改进ACO算法的多UAV协同航路规划

针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)在执行任务过程中遇到的诸如敌方防空火力、地形障碍及恶略天气等各类威胁源,采用威胁源概率分布的方法进行威胁的量化处理,构建任务空间的威胁概率密度分布图,有效消除了威胁源的差异性。根据UAV在任务飞行过程中的性能约束与时、空协同约束,同时考虑任务过程中UAV的损毁概率最小、任务航程最短,构建了相应的综合任务航路代价最优化目标函数。结合传统蚁群优化算法(Ant Colony Optimization,ACO)在解决此类问题中的不足,给出了相应的改进策略,提出采用协同多种群ACO进化策略来实现多UAV在满足时、空协同约束下的协同航路规划。通过相应的仿真计算表明,改进后的ACO协同多种群进化策略算法更适用于多UAV协同任务航路规划问题,具有一定的实用性。从而为多UAV协同任务航路规划问题的求解提供了科学的决策依据。     

拦截弹中制导最优弹道簇生成

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性;将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道;应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。仿真验证了所提方法的有效性。     

Single‐commodity stochastic network design under demand and topological uncertainties with insufficient data

Stochastic network design is fundamental to transportation and logistic problems in practice, yet faces new modeling and computational challenges resulted from heterogeneous sources of uncertainties and their unknown distributions given limited data. In this article, we design arcs in a network to optimize the cost of single‐commodity flows under random demand and arc disruptions. We minimize the network design cost plus cost associated with network performance under uncertainty evaluated by two schemes. The first scheme restricts demand and arc capacities in budgeted uncertainty sets and minimizes the worst‐case cost of supply generation and network flows for any possible realizations. The second scheme generates a finite set of samples from statistical information (e.g., moments) of data and minimizes the expected cost of supplies and flows, for which we bound the worst‐case cost using budgeted uncertainty sets. We develop cutting‐plane algorithms for solving the mixed‐integer nonlinear programming reformulations of the problem under the two schemes. We compare the computational efficacy of different approaches and analyze the results by testing diverse instances of random and real‐world networks. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 64: 154–173, 2017     

Sensor placement in active multistatic sonar networks

The idea of deploying noncollocated sources and receivers in multistatic sonar networks (MSNs) has emerged as a promising area of opportunity in sonar systems. This article is one of the first to address point coverage problems in MSNs, where a number of points of interest have to be monitored in order to protect them from hostile underwater assets. We consider discrete “definite range” sensors as well as various diffuse sensor models. We make several new contributions. By showing that the convex hull spanned by the targets is guaranteed to contain optimal sensor positions, we are able to limit the solution space. Under a definite range sensor model, we are able to exclude even more suboptimal solutions. We then formulate a nonlinear program and an integer nonlinear program to express the sensor placement problem. To address the nonconvex single‐source placement problem, we develop the Divide Best Sector (DiBS) algorithm, which quickly provides an optimal source position assuming fixed receivers. Starting with a basic implementation of DiBS, we show how incorporating advanced sector splitting methods and termination conditions further improve the algorithm. We also discuss two ways to use DiBS to find multiple source positions by placing sensors iteratively or simultaneously. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 64: 287–304, 2017     

基于小弹性模量法的空间飞网构型优化设计

飞网构型设计对提高空间飞网系统的展开抓捕性能具有重要意义。用小弹性模量分析方法对空间飞网构型优化设计问题进行了研究。以绳网中内力分布均衡性为优化目标,选取飞网抛射过程中最大受力时刻为研究工况,赋予绳索单元极小弹性模量,进行静力学计算,并以变形后的结果为初始条件进行迭代分析。优化结果表明,绳网中的内力分布随迭代步数的增加而更趋于均匀。在不改变绳网拓扑结构的前提下,本文所建立的优化设计方法为空间飞网构型优化设计提供了一种参考途径。     

多核贝叶斯优化的模型决策树算法

构造模型决策树时超参数较多,参数组合复杂,利用网格搜索等调参方法将会消耗大量的时间,影响模型性能的提升。提出了一种多核贝叶斯优化的模型决策树算法,该算法为应对不同分类数据特性,采用三种高斯过程建模寻优,利用贝叶斯优化技术,选出最优的参数组合。实验结果表明,所提算法在参数寻优上要优于传统的模型决策树寻优方法,并且能够在迭代次数不多的情况下找到全局最优参数值,在一定程度上提升了算法的分类性能,节省了大量的调参时间。     

伞衣优化设计对群伞系统气动特性的影响分析

随着载人航天、深空探测等航天任务的蓬勃发展,航天器回收载荷质量大幅提高,以单具降落伞为功能核心的传统减速系统已不能满足大质量回收载荷日益提高的迫切要求,发展群伞减速着陆系统是实现大载重航天器高效减速和无损着陆要求的发展方向。本文采用数值模拟手段对群伞系统的气动特性开展仿真研究,结合环帆伞构型优化设计,分析了多种构型下群伞系统的气动特性。通过对仿真结果进行流场分析和数据对比发现,开窗/开缝设计既能够确保群伞系统具有良好的阻力特性,又能够维持群伞系统的工作稳定性,避免单伞之间由于受力而发生碰撞现象。采用数值仿真手段不仅可以提高降落伞研制效率,降低研发成本,也为设计人员掌握群伞系统的工作原理、促进降落伞设计理论发展提供了有力保证。     

悬臂式围护桩受力性状与内力传递特征试验

为研究悬臂式围护桩结构的内力、弯矩、位移和嵌固段的变化规律及特点,结合西宁火车站综合改造工程,对该深基坑支护结构在不同开挖工况条件下悬臂桩的受力性状与内力传递特征进行现场动态测试试验。试验结果表明:悬臂桩的受力特征与理论值有所差异,在实际设计中可对其在配筋方式、混凝土强度设计、嵌固段长度等方面进行优化。试验结果可以有效优化桩身设计,为复杂基坑在开挖过程中的支护结构受力及变形提供参考性依据。     

车载火控系统标定原理及误差分析

巡航导弹的快速发展改变了现代战争的作战模式,为了实现对该目标的有效拦截,将防空火控系统组网是一种有效手段。文中以车载火控系统组网为例,介绍了火控系统两种标定方法的原理,并结合目标态势对误差进行了分析,结果表明系统标定引入的误差与定位定向设备精度、标定系统距离和目标态势都是相关的。     

基于粒子群优化的观测站部署算法

针对红外观测站部署问题,在研究观测站位置对定位精度影响的基础上,提出了基于粒子群优化的观测站部署算法。首先对ECEF坐标系下的CRLB矩阵进行推导;然后将观测站优化部署问题抽象为非线性规划模型,并将红外传感器联合定位的CRLB作为目标函数;最后采用粒子群优化算法求解该模型,避免了传统的非线性规划算法需要求解目标函数梯度的难题。结果表明,本文的部署算法具有一定的理论依据和工程意义;可以为实际红外观测站的静态部署和动态部署提供参考。