2023年, 第2卷, 第5期　刊出日期：2023-10-15

  

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  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 0-1.

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  复合相位调控的单层双功能反射型超表面

  曹文权, 祝杨坤, 童弋新, 王 闯, 景杰民

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 1-9. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230221005

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  基于传输相位与Pancharatnam-Berry（PB）相位的复合相位调控机制，采用单层介质结构，提出了一种单一圆极化（circularly polarized, CP）波入射和在反射的正交双极化信道条件下实现两种独立功能的双功能超表面。推导分析了传输相位与PB相位对同极化与交叉极化反射分量的相位调控机理，并提出了实现同时调控两种分量的单元设计要求。针对单元旋转造成的PB相位失真，提出了一种加载空心圆形贴片的单元改进模型，确保了相位的稳定性。通过精确调控两极化分量的波束空间相位分布，在单圆极化电磁波入射条件下，该超表面可利用两正交极化信道同时实现两种不同功能。仿真和测试结果表明，在右旋圆极化（right handed circularly polarized,RHCP）电磁波入射下，在13~15 GHz工作频段内，所设计的双功能超表面可在同极化反射信道获得携带轨道角动量（orbital angular momentum,OAM）的偏折涡旋波束，在交叉极化反射信道获得偏折笔形波束。该设计具有结构简单、加工成本低等优点，为实现圆极化信道复用与多功能集成提供了新的思路。
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  面向大规模蜂群自组网跨层路由协议设计与仿真

  马文峰, 郝向宇, 王 聪, 田 辉, 于 琼, 朱 熠

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 10-17. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230201006

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  针对大规模蜂群自组网中，大量路由开销导致广播风暴而严重影响通信质量的问题，设计了一种跨层路由协议。该协议对路由层和接入层进行一体化设计，利用统一连通支配集算法在接入层构建虚拟骨干网络，利用骨干网信息在网络层进行拓扑发现，引入基于模糊视觉的触发式洪泛机制，能减少节点控制信息的转发次数、缩小洪泛范围。采用基于传输时间和接收信号信噪比（signal noise ratio,SNR）的度量判据方式计算路径，实现动态网络拓扑的路由快速收敛，增强网络感知的灵敏度。仿真结果表明，与现有路由协议相比，跨层路由协议能够大幅降低网络开销，在端到端时延、吞吐量和路由建立时间方面，其性能也有显著提升。
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  面向电磁战斗序列的网络化通信目标行为识别方法

  宋叶辉, 田乔宇, 丁国如, 徐以涛

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 18-25. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230220005

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  电磁战斗序列是刻画电磁频谱作战力量编成的综合性参量，然而现有相关研究主要局限于信号或个体识别层面，难以有效支撑电磁战斗序列构建的任务。基于此，提出了基于网络化通信目标行为识别构建电磁战斗序列的构想，从个体行为、群体行为和任务行为三个层级阐述了通信目标行为的概念内涵。重点针对群体通联行为识别问题，构建了单节点感知场景下的系统模型，并提出了一种基于多维霍克斯过程的通联拓扑推理方法，实现了仅从外部观测的电磁信号反演网络化通信目标的群体通联关系。设计内场实验方案，通过实测和仿真验证了所提方法的有效性，同时仿真结果表明目标识别相比于信号检测对所提方法的性能影响更大。
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  时隙接入策略下联盟形成博弈抗干扰方法

  邓博闻, 徐逸凡, 蔡佶昊, 王夏倩

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 26-33. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230211006

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  针对无线通信环境中动态变化的恶意干扰信号和内部同频互扰同时存在的问题，提出了一种基于联盟形成博弈的抗干扰时隙接入方法。利用联盟形成博弈思想，将干扰攻击影响下的通信收发对时隙接入问题建模为抗干扰联盟形成博弈问题，通过调整时隙接入，以最大化全网的平均和速率，同时兼顾用户的最低速率为优化目标，分析了所提博弈模型的性质，设计了基于最优响应的抗干扰时隙接入算法，并对算法的收敛性、稳定性、最优性、复杂度和公平性进行了讨论。仿真结果表明，相较于对比方法，所提方法可以有效降低内部同频互扰和外部恶意干扰的影响，从而实现高效抗干扰数据传输，且该方法的公平性较好。
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  演化博弈强化学习模型在智能博弈对抗中的应用

  王 军, 曹 雷, 赵 伟, 张人文, 龚洪涛

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 34-43. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20221013001

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  智能化指挥控制的核心问题是智能决策问题，智能决策的基础是作战计划的推演和行动计划的优化。演化博弈强化学习模型通过引入演化博弈，使模型能够充分考虑对手的博弈意志和指挥艺术，并且在求解过程中可以使用现有的强化学习算法进一步提升模型的效率。针对离散和连续两种不同场景，分别推导出对应的复因子动力学方程，并给出了非对称博弈问题的一般性求解策略，摆脱了“理性人”这一假设的演化博弈强化模型。相较于现有模型，表征精度更好，刻画博弈对抗更精确，更符合军事对抗实际，有助于智能蓝军的精准化建设，相关结论在多智能体建模平台NetLogo上进行了验证。
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  无人机部署位置和信道分配联合优化方法

  解其乐, 赵文栋, 俞星月, 刘存涛

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 44-51. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230214001

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  无人机在执行周期性数据采集任务时，由于任务执行时间有限、无线传感器的部署位置和功能不同，会存在无法采集全部数据、所采集数据具有不同应用价值等问题。基于此，提出了一种综合考虑采集公平性和重要度的数据采集评价方法。以采集周期内无人机采集数据的加权数据量最大化为优化目标，对无人机的悬停位置和信道分配进行联合优化。将该联合优化问题建模为一个非线性混合整数规划问题，并提出一种鲸鱼优化资源分配算法(whale optimized resource allocation algorithm, WORAA)对问题进行求解。仿真结果表明，相较于传统方法，在重要度影响不大的条件下，采集数据公平性有比较明显的提升，在满足公平性要求的基础上，加权数据量更大。
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  爆炸作用下浅埋拱结构轴向荷载分布

  陈 昊, 卢 浩, 孙善政, 熊自明, 王德荣, 岳松林

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 52-59. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20220902001

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  为探究土中浅埋直墙拱结构轴向荷载分布规律，利用LS-DYNA软件模拟了在不同爆炸距离和装药量条件下结构的轴向荷载分布情况。对比不同装药质量及不同爆炸距离作用下轴向荷载的分布形态发现，对于发生整体响应的结构，其轴向荷载分布形态仅受爆炸距离控制，并可用正态分布函数描述。基于对爆炸距离与荷载分布形态的函数关系拟合，得出了爆炸作用下拱结构轴向荷载分布形态的计算方法。基于正态分布置信区间理论，计算不同置信区间的结构响应，提出了一种确定拱结构轴向荷载计算范围的方法。
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  遮弹层厚度对砂土中地冲击荷载的影响

  洪智捷, 洪 建, 杨耀宗

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 60-67. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20221121001

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  土中自由场地冲击荷载是地下防护结构设计的基础。分别建立炸药在砂土和遮弹层中爆炸的精细化数值模型，对比分析所得地冲击荷载的计算结果与相关试验数据。在遮弹层爆炸模型中，改变遮弹层厚度，研究遮弹层比例厚度对地冲击荷载衰减及分布规律的影响。结果表明，两个模型的数值计算与试验数值吻合较好，验证了数值计算方法的可靠性。遮弹层比例厚度不改变爆心正下方地冲击应力峰值衰减系数，但对应力峰值大小有影响；遮弹层比例厚度越大，爆心正下方土中相同比例深度处的应力峰值越大。地冲击荷载水平分布也受遮弹层的影响，遮弹层比例厚度越大，距遮弹层底面比例距离大于0.15 m/kg1/3的平面上归一化竖向应力水平分布曲线越陡，进而得出考虑遮弹层厚度影响的地冲击荷载计算公式。
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  空间多点地震激励下简支梁桥碰撞响应数值模拟

  何立翔, 谢兴坤, 任伟新

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 68-75. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20220823001

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  为研究桥梁结构在空间多点地震激励下的碰撞响应，采用LS-DYNA建立了两跨简支梁桥三维精细化有限元模型，考虑了相邻桥跨之间面-面碰撞及偏心碰撞效应，计入了板式橡胶支座系统的非线性、钢筋混凝土在碰撞荷载作用下的材料非线性和应变率效应，详细分析了空间多点地震下桥梁上部结构的碰撞响应，研究了双向多点地震激励及局部场地效应对碰撞响应的影响。研究结果表明，碰撞会导致伸缩缝处桥梁上部结构的局部破坏；双向多点地震激励引起的桥梁偏心碰撞响应导致碰撞次数增加，但减小了碰撞力；局部场地效应对桥梁上部结构碰撞响应影响较大，基础场地条件越差，上部结构碰撞响应越大，碰撞引起的梁端局部破坏越严重。
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  带式舟桥水阻力理论计算方法

  丁 勇, 陈 赣, 文 攀, 艾鹏程

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 76-83. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20220926001

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  针对带式舟桥现有水阻力计算公式存在理论值与试验值误差较大的问题，采用数据统计分析的方法，通过对带式舟桥门桥水阻力模型历史试验数据进行回归分析，调整并完善了现有计算公式中关于阻力系数的取值规定；通过运用有限元数值仿真分析的方法，揭示了带式舟桥吃水较小时航速对门桥的水阻力影响更大的作用机理，确定了公式中计算航速的指数与吃水深度的函数关系，建立了修正的水阻力计算公式。模型试验和仿真计算数据验证表明，修正的理论计算公式能够更好地预测门桥在各种工况下的水阻力值，可用于带式舟桥设计过程中的水阻力计算。
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  考虑路面不平顺的车桥耦合振动分析方法

  沈海鹏, 陈徐均, 黄 恒, 石华东, 洪 晨

  陆军工程大学学报. 2023, 2(5): 84-92. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20221011001

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  将路面不平顺视为一对车桥耦合系统内部作用力，提出了基于整体法考虑路面不平顺的车桥耦合振动分析方法，同时给出了基于整体法的路面不平顺施加方法。模拟空间车辆模型，利用ANSYS软件编制了基于整体法考虑路面不平顺的ANSYS参数化设计语言（ANSYS parametric design language，APDL）命令流。结合空间双轴车辆在简支板桥上行驶的案例，对比直接刚度法、振型叠加法和所提方法计算得到的跨中位移时程曲线趋势相同且数值相近，验证了方法的可行性与准确性。借助ANSYS后处理，提取了跨中等效应力和轮轨接触力，研究了在不同等级路面和不同通行速度的情况下，桥面跨中等效应力和轮桥接触力的变化情况。该方法既能够考虑路面不平顺，又可以便捷地提取位移、应力和应变等数据开展结构动力响应分析。