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。     

对未来陆战场变化的思考

作为敌对双方展开对抗的重要空间之一,陆战场的发展变化,必将影响到未来陆军建设的方向和重点。研究其发展变化规律,为我军陆军建设提供借鉴, 具有重要意义。文章通过对战争历史实践进行分析,归纳出了未来陆战场可能产生的重要变化,并讨论了产生变化的原因。文章的最后,就这些变化对我陆军作战理论和陆军装备建设产生的启示作用作了总结。     

超视距空战机动动作库的可视化设计

介绍了两类常见空战动作库,以跃升为例对超视距空战机动动作库进行了设计;并运用OpenGL图形库,研究了模型的初始化、实时驱动、动作轨迹线的绘制、视点漫游和数据读取技术,实现了超视距空战机动动作轨迹的三维显示和全方位观察,有助于空战战法演练和指挥决策,为空战仿真模拟训练和提高作战效能奠定基础.     

某型舰炮火控系统建模与仿真

简要介绍了某型舰炮火控仿真系统的训练、教学和和科研功能设计方案,硬件组成和必需的软件模块.在对一批空中目标拦截的战术设定情况下,给出了作战仿真流程图,列出了我舰及目标运动状态和姿态、噪声仿真、系统解命中、射击效果在线评估等数学模型.最后指出在建立数学模型时新的跟踪机制、解命中体制和滤波外推算法是三个技术难点,而在仿真过程中必须注意分布式、可视化和时钟统一等关键技术.     

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。     

潜艇运动对被动声纳浮标搜索的影响

由于被动声纳浮标隐蔽持续探测,潜艇可能由于机动进入浮标探测范围,从而增加了被探测概率。首先,在分析已有模型局限性的基础上,从潜艇运动对浮标搜索影响的原理出发,建立单枚浮标新增搜索区域模型,分析了单枚浮标搜索概率的影响因素,然后建模分析了潜艇运动对浮标拦截线搜索概率的影响因素,得出了影响作用仅对浮标作用距离、间距和航向敏感的结论,并对作战使用方法提出相关建议。     

舰艇编队协同反导网络抗毁性研究

在深入研究舰艇编队协同反导作战体系结构的基础上,构建了舰艇编队协同反导网络模型。针对构建网络,提出了网络抗毁性测度指标,分析网络遭受随机攻击和选择性攻击后网络测度的变化,仿真结果表明决策器之间的连接对网络的抗毁性更加敏感。     

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。     

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.