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结合区块链与机器学习的智能毁伤预测方法研究

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结合区块链与机器学习的智能毁伤预测方法研究

作者：白孟龙郑州大学

学位级别：硕士

毁伤效果的预测对于火力筹划起着非常重要的作用,其精准度是优化火力打击方案、合理配置作战资源的基础。然而,现有的毁伤预测方法均需要高性能计算节点或集群支撑,难以运用于手持终端等计算资源受限的设备,大大限制了毁伤预测的应用场... 详细信息

毁伤效果的预测对于火力筹划起着非常重要的作用,其精准度是优化火力打击方案、合理配置作战资源的基础。然而,现有的毁伤预测方法均需要高性能计算节点或集群支撑,难以运用于手持终端等计算资源受限的设备,大大限制了毁伤预测的应用场景。本文提出一类结合机器学习与区块链的轻量化毁伤预测模型训练及选择方法,可用于手持终端的毁伤效果智能预测模型训练,并可在多节点、差异化、海量数据的训练环境下,获得兼具较高准确性和计算效率的预测模型。本文贡献主要包括以下两个方面:(1)提出一种基于BP神经网络的DP-BP毁伤预测模型构建方法,使用有限元、工程算法等常规仿真方法获得的大量毁伤数据进行训练,获得的模型呈现毁伤计算轻量化的特点,可部署于手持终端等计算受限的设备。该方法首先参考工程算法仿真时的参数计算特点,提取代表性特征参数作为DP-BP模型的输入层;随后,基于三分法并结合特征参数及数据集特点,计算隐含层节点数及层数;然后,根据输入参数的特点进行了激活函数、损失函数、优化器的设计;最后,在大量的实验数据支撑下进行了超参数的调整。本文方法与毁伤预测常用的工程算法等仿真方法相比,具有较大的效率优势,呈现出轻量化模型的特点;与贝叶斯、支持向量机等传统机器学习方法相比,准确度更高,更符合火力筹划场景下对计算精度的要求。仿真实验验证了模型的有效性和准确性。(2)提出一种基于区块链的毁伤预测模型选择方法,在训练数据无法完全共享的现实约束下,多个DP-BP模型训练节点分别根据各自特有的毁伤数据进行预测模型的训练,并进行节点间的同类任务预测精度寻优,使最终选择的部署模型获得当前任务下全网最高的预测精度,进一步提高手持终端设备的毁伤计算准确性。在该方法框架下,首先设计了一种结合改进模糊聚类和DPoS机制的MCFCM-DPoS共识算法,根据节点的可靠性分数值等多项指标,使用模糊聚类方法将节点划分为类簇,进而获得一组代表节点;随后,在代表节点间通过共识算法选出打包节点,并将精度最高的模型打包进区块;最后,通过广播机制在全网同步该模型,从而所有节点将获得当前任务类型下最高精度的模型。该方法是上述(1)方法的进一步拓展,在单个节点难以获得所有高质量训练数据,且无法实现数据共享的现实约束下,面向海量“弹药-目标”笛卡尔集合获得全网精度最高的模型集,实现毁伤预测模型的智能寻优。仿真实验体现了该方法在准确性及可靠性上的优势。

关键词：毁伤预测机器学习 BP神经网络区块链共识算法

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基于仿真弹群的目标毁伤预测模型

火力与指挥控制 2012年第9期37卷 67-70页

作者：吴正龙王大鹏陆军军官学院合肥230031

针对炮兵对集群有生力量目标射击,提出一种基于仿真弹群的毁伤评估模型。首先仿真得到严格符合射击误差表征的弹群,然后应用坐标毁伤律计算毁伤概率。合理确定描述弹群的毁伤因素之后,采用自适应模糊神经网络系统(ANFIS)从仿真数据中得... 详细信息

针对炮兵对集群有生力量目标射击,提出一种基于仿真弹群的毁伤评估模型。首先仿真得到严格符合射击误差表征的弹群,然后应用坐标毁伤律计算毁伤概率。合理确定描述弹群的毁伤因素之后,采用自适应模糊神经网络系统(ANFIS)从仿真数据中得出毁伤因素与毁伤效果之间的映射关系,进而对毁伤效果进行评估。实验结果表明,该模型精度高,泛化能力好,具有很强实用性,有效解决了根据炸点信息进行毁伤评估的难题。

关键词：自适应模糊神经网络系统坐标毁伤律毁伤预测

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常规爆炸荷载下地下浅埋结构毁伤预测

常规爆炸荷载下地下浅埋结构毁伤预测

多云雾区协同爆轰超压毁伤威力及分区优化研究

第15届全国结构工程学术会议

作者：田艳凤邓毅凌梁济丰徐州空军学员机场工程系徐州空军学员军交系徐州空军学员机场工程系

考虑地下浅埋结构在常规爆炸荷载下受力的复杂性,分析了预测结构毁伤的几种方法的不足之处,介绍一种新的分析方法-模糊神经网络预测方法。

关键词：常规爆炸毁伤预测模糊神经网络 Modular网络

来源： cnki会议评论

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兵工学报 2024年

作者：王溪濛薛琨北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

目前，大体量装药是云爆武器的主要发展趋势，单个云爆装置抛洒大体量燃料难度较大，主流解决方案是多个云雾区进行协同爆轰，如何设计云雾区分布使其协同爆轰毁伤威力最大化是亟需解决的技术瓶颈。通过数值计算，研究双云雾区协同爆轰... 详细信息

目前，大体量装药是云爆武器的主要发展趋势，单个云爆装置抛洒大体量燃料难度较大，主流解决方案是多个云雾区进行协同爆轰，如何设计云雾区分布使其协同爆轰毁伤威力最大化是亟需解决的技术瓶颈。通过数值计算，研究双云雾区协同爆轰的冲击波叠加效应及其分布结构参数等对爆轰超压场的影响规律，并基于此定量研究协同爆轰的最大毁伤增益，给出多云雾区分布优化方案及其最大毁伤面积的理论预测模型。研究结果表明，两云雾区间距存在最优值，使协同爆轰超压毁伤面积最大，且无量纲化的最优间距是燃料浓度的函数；以相邻两云雾区的最优间距为基础，设计得到多个云雾区呈圆周等间距分布的最优方案，在该最优分布下多云雾区协同爆轰最大毁伤面积与燃料质量的2/3次方、云雾区个数的1/3次方呈正比。

关键词：云雾爆轰多云雾区超压场优化方案毁伤预测

波纹钢厚度对复合结构损伤特性及抗爆性能的影响

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水电能源科学 2024年第2期42卷 47-51,133页

作者：赵瑜付乔峰曹克磊张建伟汤长兴华北水利水电大学水利学院河南郑州450045 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350

为探究不同厚度波纹钢加固混凝土板的抗爆性能,采用FEM-SPH耦合方法建立接触爆炸荷载下波纹钢-混凝土板复合结构三维精细化数值仿真模型,对比分析爆炸试验模拟结果与试验结果;探究波纹钢厚度变化对复合结构动力响应、损伤演化特征及毁... 详细信息

为探究不同厚度波纹钢加固混凝土板的抗爆性能,采用FEM-SPH耦合方法建立接触爆炸荷载下波纹钢-混凝土板复合结构三维精细化数值仿真模型,对比分析爆炸试验模拟结果与试验结果;探究波纹钢厚度变化对复合结构动力响应、损伤演化特征及毁伤模式的影响,揭示复合结构中冲击波的传播机理,并对复合结构毁伤预测并评价。研究结果表明,波纹钢-混凝土板复合结构中混凝土板爆坑直径的模拟结果与试验结果高度吻合;复合结构中波纹钢跨中位移、峰值应力和应变随波纹钢厚度增加而减小,而能量吸收值随波纹钢厚度增加而增大;复合结构的损伤范围随波纹钢厚度增大逐渐缩小,其破坏模式为混凝土板的爆坑和贯穿破坏;预测公式可以很好地算出混凝土板爆坑直径和深度,复合结构抗爆性能随波纹钢厚度增加而提高。研究成果可为波纹钢-混凝土板复合结构在结构抗爆防护领域的应用提供理论基础。

关键词：接触爆炸波纹钢-混凝土板复合结构波纹钢厚度损伤特性毁伤预测抗爆性能

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加入毁伤时间流的目标毁伤效果评估方法

舰船电子工程 2022年第4期42卷 129-134,170页

作者：杨凯达中国人民解放军95808部队酒泉735006

针对空地打击任务时,难以实现高效准确目标毁伤效果评估的问题。提出利用电视制导导弹传回的视频图像确定导弹落点,通过对导弹战斗部威力、目标易损性和目标毁伤效果评估模型的建模分析,加入基于毁伤时间流的贝叶斯网络,从而实现在时间... 详细信息

针对空地打击任务时,难以实现高效准确目标毁伤效果评估的问题。提出利用电视制导导弹传回的视频图像确定导弹落点,通过对导弹战斗部威力、目标易损性和目标毁伤效果评估模型的建模分析,加入基于毁伤时间流的贝叶斯网络,从而实现在时间演化过程中对目标毁伤程度及趋势的评估。评估方法有效克服了传统方法的主观性和不确定性,结果准确性较高,适用于战时精准目标毁伤效果评估。

关键词：电视制导导弹毁伤时间流动态贝叶斯网络毁伤效果评估毁伤预测

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多次内爆加载下舰船舱室结构毁伤效应研究

多次内爆加载下舰船舱室结构毁伤效应研究

作者：李锡锋中北大学

学位级别：硕士

舰船在实际战斗中可能承受多发武器的攻击,当船体承受舰炮的攻击时,难以采用隐身、炮弹干扰等主动防护措施,主要防御手段为依靠船体自身结构的被动防护。穿甲弹、半穿甲弹、榴弹均可以穿透船体外板,进入舱室内部爆炸。内部爆炸时由于舱... 详细信息

舰船在实际战斗中可能承受多发武器的攻击,当船体承受舰炮的攻击时,难以采用隐身、炮弹干扰等主动防护措施,主要防御手段为依靠船体自身结构的被动防护。穿甲弹、半穿甲弹、榴弹均可以穿透船体外板,进入舱室内部爆炸。内部爆炸时由于舱室的密闭性,冲击波载荷和舱壁结构响应特点与自由场爆炸具有很大不同,对结构的毁伤效应更大。因此,研究多次内部爆炸对结构的毁伤效应具有重要意义。本文主要采用数值仿真的手段对多次内爆的影响因素进行了研究,分析了不同毁伤效应下舱室结构的变形规律,对多次爆炸下舰船结构的毁伤评估具有重要意义。主要研究内容如下:(1)分析课题的研究背景以及研究意义,之后从理论分析、数值模拟、模型试验三个方面论述了内爆载荷特性以及板架结构动态响应的国内外研究现状。(2)对使用AUTODYN进行多次内爆数值仿真的方法进行了验证,选取多次内爆的相关实验变形结果与仿真结果进行对比,并对仿真的网格收敛性进行了验证。(3)针对舱室承受炮弹攻击的情形,两次爆炸下不同因素对单舱室结构毁伤的影响规律,分别改变两次爆炸的炸药质量、炸点位置、爆炸间隔时间,分析不同情形下爆炸冲击波的传播过程和舱壁的最大毁伤程度,研究各因素对舱壁毁伤效应的影响规律。(4)针对本文研究的舱室内爆问题,采用量纲分析的方法来明确内爆结构响应的主要影响因素,并得出爆炸药量和爆距变化时的内爆无量纲毁伤数。统计各种仿真工况的数据,对无量纲毁伤数与各个毁伤模式下舱壁的变形结果进行拟合,研究结果可对多次内爆的变形结果进行快速预测。(5)主要对之前所作的工作进行总结,说明本文的主要创新点,并指出本文存在的不足,对未来的进一步工作进行展望。

关键词：多次爆炸舱室结构内爆量纲分析毁伤预测

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基于PSO-SVM的侵彻效果预测方法

中北大学学报（自然科学版） 2015年第2期36卷 166-170,175页

作者：张树霞赵捍东韩志高中北大学机电工程学院山西太原030051

准确预测弹丸参数变化时的侵彻效果,对作战效果评估和战斗部设计都具有重要作用.针对当前方法存在的问题,提出了一种基于粒子群优化支持向量机算法的动能弹侵彻混凝土靶的侵彻效果预测方法.通过对训练样本的学习,在支持向量机中可以形... 详细信息

准确预测弹丸参数变化时的侵彻效果,对作战效果评估和战斗部设计都具有重要作用.针对当前方法存在的问题,提出了一种基于粒子群优化支持向量机算法的动能弹侵彻混凝土靶的侵彻效果预测方法.通过对训练样本的学习,在支持向量机中可以形成输入量到输出量之间的智能映射关系,完成训练后的支持向量机根据新的输入量可以解算出对应的侵彻深度.为了获得更好的预测效果,使用粒子群优化算法改进了支持向量机的结构参数.最后进行了预测测试,结果表明本文方法的相对预测误差为4%,可以满足工程需要.

关键词：支持向量机动能侵彻毁伤预测粒子群优化