فهرست مطالب

مجله علوم و فناوری های پدافند نوین
سال چهاردهم شماره 1 (پیاپی 51، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید احمد حسینی*، محمدحسن نجفی الموتی صفحات 1-10

    جهت رفع طولانی شدن تحلیل و طراحی سازه های بتنی در برابر بار انفجار و ارایه یک روش سهل الوصول و مستقیم برای محاسبه پاسخ تیرهای بتنی در برابر این بارها، از روش تحلیل دینامیکی یک درجه آزادی برای تحلیل این سازه و محاسبه خیز آن استفاده شده است. برای دست یابی به پاسخ ها، بارگذاری انفجار به صورت نمایی و رفتار سازه بتنی به صورت کشسان خمیری معادل به کاررفته است. سپس با استفاده از دو پارامتر مدت زمان تداوم بارگذاری و زمان رسیدن به انتهای ناحیه کشسان جهت تعیین محدوده پاسخ ها، حالت های مختلفی برای محاسبه معادله پاسخ و تعیین خیز حداکثر تیر بتنی در نظر گرفته شده است. با تحلیل تیوریک SDOF معادلات حرکت محدوده های مشخص شده، پاسخ های پارامتریک تیرهای بتنی در برابر بار انفجار به دست آمد. در انتها، با مقایسه خروجی این روابط با نتایج تست های آزمایشگاهی، مدل اجزا محدود و روابط دستورالعمل UFC 3-340-02، از دقت روش پیشنهادی اطمینان حاصل شده است. با انجام تحلیل های مختلف در شرایط مختلف بارگذاری و خصوصیات مختلف سازه ای، مشخص شد که دقت روش پیشنهادی در محاسبه خیز تیرها، بالای 90% می باشد.

    کلیدواژگان: تیر، بتن مسلح، انفجار، خیز، تحلیل یک درجه آزادی، UFC 3-340-02
  • سید علی حسینی مرادی*، نادر قبادی، مجید امیرزاده صفحات 11-22

    در سال های اخیر پیشرفت بسیار سریع فناوری در حوزه ی پهپادها (پرنده های هدایت پذیر از دور)، در کنار مزایای خود، تهدیدات جدی را در سطوح مختلف اجتماعی و امنیتی به همراه داشته است. از جمله ی این مشکلات، می توان به بحث پروازهای غیرمجاز در مناطق حفاظت شده و امنیتی اشاره کرد. لذا تشخیص به موقع این دستگاه ها در جهت انجام سریع اقدامات مربوطه، ضروری است. در همین راستا، در این پژوهش با بهره گیری از الگوریتم YOLOv5l که جزء جدیدترین نسخه الگوریتم های یک مرحله ای بینایی رایانه ای است، دو مدل با بهینه سازهای SGD و Adam جهت تشخیص به موقع پهپادها توسعه داده شده است. برای توسعه ی مدل های حاضر در این پژوهش، از یک مجموعه داده شامل 10046 عدد عکس از انواع و حالات مختلف پهپادها استفاده شده است. پردازش مدل ها به کمک بستر گوگل کولب انجام شده است که به صورت رایگان یک سیستم پردازشی قدرتمند را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد. ارزیابی مدل ها بر روی چهار مجموعه آزمون 1000 عددی شامل مجموعه آزمون معمولی، کم حجم، حالت شب، خاکستری مقیاس و همچنین یک مجموعه آزمون شامل 100 عدد عکس از چندین پهپاد صورت گرفته است. طبق نتایج ارایه شده در این پژوهش، مدل توسعه داده شده با بهینه ساز Adam نسبت به مدل توسعه داده شده با بهینه ساز SGD عملکرد بهتری داشته است.

    کلیدواژگان: پهپاد (پرنده هدایت پذیر از دور)، تشخیص خودکار، هوش مصنوعی، بینایی رایانه ای، YOLOv5
  • سودابه افشار، سید جواد کاظمی تبار*، عطاالله ابراهیم زاده صفحات 23-37

    تشخیص و طبقه بندی شناورهای دریایی از سیگنال های ساطع شده از آن ها، یک وظیفه ی مهم و با کاربردهای نظامی حیاتی، به ویژه در شرایط بحرانی و جنگ است. از زمان های قدیم تا به امروز، این وظیفه ، به صورت سنتی توسط افسرهای سونار به کمک سیگنال های آکوستیکی دریافت شده توسط هیدروفون های سونار انجام می شد. امروزه، ارایه راهکارهایی که این وظیفه را به صورت خودکار و با کمترین دخالت انسان انجام دهند، یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. در این پژوهش، با استفاده از روش های مختلف پیش پردازش و آماده سازی داده، ابعاد مجموعه داده تحت سناریوهای خاص گسترش داده می شود. با پردازش سیگنال، ویژگی های مختلفی را از مجموعه داده ای مربوط به سناریوهای مختلف استخراج می شود و توسط دانش یادگیری ماشین، الگوریتم های طبقه بندی متنوعی را به کار می رود. درنهایت، با محاسبه معیارهای ارزیابی مختلف، عملکرد سناریوهای مختلف بررسی و تحلیل می شود. نتایج این تحقیق، موفقیت آمیز بودن روش استخراج ویژگی ضرایب کپسترال فرکانسی مل (MFCC) را در هنگام به کارگیری الگوریتم های طبقه بندی مختلف، ازجمله شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و همچنین شکست روش شبکه عصبی پیچشی (CNN) را در هنگام آموزش توسط مجموعه داده های کوچک نشان می دهد. با مقایسه نتایج شبیه سازی معلوم شد با توجه به محدود بودن مجموعه داده مورد استفاده، روش ANN بهترین کارایی را داشته است.

    کلیدواژگان: طبقه بندی شناورهای دریایی، هیدروفون های سونار، امضای آکوستیکی، گسترش داده ها، ضرایب کپسترال فرکانسی مل، شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی کانولوشنی
  • حسن اکبریان *، محمدحسین صداقی صفحات 39-50

    با حرکت شناورها بر روی آب و فعالیت موتورهای پیشرانه و چرخش پروانه های آن، سیگنال های صوتی از آنها منتشر می شود که اصطلاحا به آن نویز منتشر شده از کشتی گفته می شود. امروزه نیروهای دریایی جهان با استفاده از این صداها، نسبت به شناسایی شناورهای سطحی عبوری از آب های سرزمینی و بین المللی اقدام می کنند. یکی از بهترین روش ها برای دسته بندی و شناسایی شناورها با توجه به صداهای منتشر شده از آنها، یادگیری عمیق است. با استفاده از یادگیری عمیق، ویژگی های منحصربه فرد سیگنال قابل استخراج بوده که از دقت بالایی در شناسایی اهداف برخوردار است.  در این مقاله مدلی مبتنی بر شبکه موبایل نت طراحی گردیده است که سیگنال های صوتی دریافت شده توسط گیرنده های صوتی زیر آب (هایدروفون ها) را پردازش نموده و درنهایت بادقت بالایی طبقه بندی می نماید. ورودی این مدل تصاویر طیف نگار مربوط به داده های صوتی سونار غیرفعال است که با استفاده از تبدیل فرکانسی کوتاه مدت (STFT) تولید شده اند. این مدل در برنامه پایتون و با استفاده از کتابخانه کراس ایجاد شده و نتایج به دست آمده نشان می دهد دقت شناسایی مدل پیشنهادی بیش از 96% و زیان ارزیابی آن کمتر از 3% است. نسبت به روش های متداول یادگیری عمیق، روش پیشنهادی علاوه بر داشتن سرعت محاسباتی مناسب، از دقت شناسایی قابل قبولی نیز برخوردار است.

    کلیدواژگان: شناورهای سطحی، یادگیری عمیق، سونار غیرفعال، شناسایی صوت زیر آب
  • مهدی اسدی*، باقر زارعی صفحات 51-68
    در سال های اخیر، فضای مجازی مملو از حملات اینترنتی ازجمله حملات انکار سرویس، فیشینگ اطلاعات، کلاه برداری مالی، ارسال هرزنامه ایمیل و غیره شده است. از رایج ترین حملات اینترنتی که سبب زیان های اقتصادی قابل توجهی به زیرساخت مالی کشورهای مختلف شده است، حملات انکار سرویس است. به عنوان یک اقدام پیشگیرانه، سامانه های تشخیص نفوذ مجهز به الگوریتم های طبقه بندی یادگیری ماشین برای تشخیص ناهنجاری ها در ترافیک شبکه توسعه داده شده است. این الگوریتم های طبقه بندی در ارتباط با نوع حمله انکار سرویس، میزان موفقیت متفاوتی در شناسایی این حملات داشته و به کاربران اجازه می دهند تا به طور موثر بین ترافیک عادی و ترافیک مخرب انکار سرویس با دقت خوبی تمایز قایل شوند. در روش پیشنهادی، سه مرحله برای شناسایی و طبقه بندی متداول ترین حملات انکار سرویس به کار گرفته شده است. در مرحله اول، پیش پردازش داده های مجموعه داده واقعی SNMP-MIB برای حذف داده-های ناقص و مقیاس بندی داده ها انجام می شود. در مرحله دوم با کاهش تعداد متغیرهای مجموعه داده، صرفا از متغیرهای گروه واسط مجموعه داده استفاده شده که منجر به کاهش زمان تشخیص حملات می شود و در مرحله آخر روش یادگیری جمعی نظارتی رای گیری برای تفکیک ترافیک عادی از ترافیک حمله به کار گرفته می شود. نتایج نشان می دهد که می توان ترافیک عادی و 5 حمله انکار سرویس از مجموعه داده استفاده شده را با نرخ دقت 100 درصدی تشخیص داد و تنها دقت تشخیص دو حمله UDP Flood و Slowloris به ترتیب با 99.87 و 99.94 درصد، با استفاده از روش پیشنهادی دارای خطای بسیار ناچیزی بوده است.
    کلیدواژگان: حمله انکار سرویس، یادگیری ماشین جمعی، تشخیص ناهنجاری شبکه، مجموعه داده SNMP-MIB، ترافیک شبکه
  • محمدحسین رنجبر*، محمد مردانی شهر بابک صفحات 69-77

    پرتابگر ریل گان از جمله تسلیحات نوظهور است که می تواند به عنوان سلاح آفندی و پدافندی مورد استفاده قرار گیرد. ازآنجایی که سرعت ثبت شده شلیک گلوله در پرتابگر ریل گان به چندین هزار متر بر ثانیه رسیده است، این پرتابگر گزینه بسیار مناسبی برای استفاده به عنوان توپ پدافندی در برابر موشک های دشمن است. در این مقاله ابتدا رفتار دینامیکی یک پرتابگر ریل گان توسط دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی مدل سازی می شود. سپس با حل این دستگاه معادلات با روش های عددی، متغیرهای فیزیکی پرتابگر شامل مکان و سرعت حرکت پرتابه (گلوله)، جریان تزریقی به ریل ها و ولتاژ بانک خازنی ذخیره ساز انرژی بر حسب زمان محاسبه می گردد. در نهایت توسط روش بهینه سازی تکامل تفاضلی، پارامترهای بهینه سامانه ریل گان برای رسیدن بیش ترین سرعت شلیک، تعیین می گردد. نتایج نشان می دهد که می توان با استفاده از منبع ذخیره ساز انرژی 300 مگاژولی و طراحی بهینه ریل ها و پارامترهای بانک خازنی، به سرعت های بیش از 5000 متر بر ثانیه دست یافت که برای کاربردهای پدافندی مناسب است.

    کلیدواژگان: بانک خازنی، تکامل تفاضلی، توپ پدافندی، دستگاه معادلات دیفرانسیل، ریل گان، گرادیان اندوکتانس
|
  • Seied Ahmad Hosseini *, MohammadHasan Najafi Alamuti Pages 1-10

    In order to Resolve LongAnalyze and Design and Provide an Easy and accessible Method for Calculating the Response of Concrete Beams to Explosion Load, the Dynamic Analysis Method for One Degree of Freedom System has been used to Analyze this Structure and its Deflection. To Obtain the Answers, the Explosive Load is used exponentially and the Behavior of the Concrete Structure is Considered Elasto-Plastic Equivalent. Then, using two Parameters of Load Duration and Time to reach the End of the Elastic Region to Determine the Range of Responses, Different Modes have been Considered to Calculate the Response Equation and Determine the Maximum Deflection of the Concrete Beam by Theoretical Analysis of SDOF Equations of Motion for the Specified Ranges, the Parametric Responses of Concrete Beams to the Explosion Load were Obtained. Finally, by Comparing the output of these Relationships with the Results of Laboratory Tests, the Finite Element Model and the Relationships of the UFC 3-340-02, the Accuracy of the Proposed Method is Ensured. By Performing different Analyzes in Different Loading Condition and Different Structural Properties, It Was Founf that the Accuracy of the Propoesed Method Is above 90%.

    Keywords: Beam, Reinforced Concrete, Blast, Deflection, Single Degree of Freedom, UFC 3-340-02
  • Seyed Ali Hosseini Moradi *, Nader Ghobadi, Majid Amirzdeh Pages 11-22

    In recent years, the very rapid development of technology in the field of UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), along with its advantages, has brought serious threats at various social and security levels. Among these problems, we can mention the issue of unauthorized flights in protected and security areas. Therefore, real time detection of these devices is necessary in order to quickly carry out relevant measures. In this regard, in this research, using the YOLOv5l algorithm, which is part of the latest version of one-stage computer vision algorithms, two models with SGD and Adam optimizers have been developed for the real time detection of UAVs. To develop the models in this research, a dataset containing 10046 images of different types and states of UAVs has been used. The processing of the models has been done with the Google Colab platform, which provides a free powerful processing system for developers. The models have been evaluated on four test sets of 1000 images including normal, low volume, night mode, gray scale and also a test set including 100 images from several UAVs. according to the results presented in this research, the developed model with The Adam optimizer performed better than the model developed with the SGD optimizer

    Keywords: UAV (Unmanned Aerial Vehicle), Automatic Detection, artificial intelligence, Computer vision, YOLOv5
  • Soudabeh Afshar, Javad Kazemitabar *, Ata Ebrahimzadeh Pages 23-37

    Identifying and classifying marine vehicles is of great significance in military applications. Traditionally, this task was performed by sonar officers based on acoustic signals received by sonar hydrophones. Nowadays, developing systems that perform this task automatically and with minimal human intervention is inevitable. In this study, using different augmentation methods, the size of this dataset is expanded under different scenarios. With the help of signal processing and machine learning knowledge, different features are extracted and next these features are classified using different classification algorithms. Finally, the performance of different scenarios is evaluated by calculating different measures. Results of this study show the success of the Mel-Frequency Cepsteral Coeffiecent (MFCC) feature extraction method when using various classification algorithms, including Artificial Neural Network (ANN) and also the failure of Convolutional Neural Network (CNN) when training with small datasets. The overall comparison reveals that due to the small number of samples in the dataset ANN performs the best.

    Keywords: Marine Vehicle Classification, Sonar Hydrophone, Acoustic Signature, Data Augmentation, Mel-Frequency Cepsteral Coefficients, artificial neural network, Convolutional Neural Network
  • hassan akbarian *, Mohammad Hossein Sedaaghi Pages 39-50

    With the movement of the vessels in the water and the activity of the propulsion engines and the rotation of its propellers, they emit sound signals from them, which are called the ship's radiated noises. Today, the naval forces of the world use these sounds to identify surface vessels passing through territorial and international waters. One of the best methods for classifying and recognizing vessels according to the sounds emitted by them is deep learning. By using deep learning, it can extract the unique features of the signal, which have high accuracy in recognition. This paper designed a model based on the Mobilenet network, which processes the acoustic signals received by underwater sound receivers (hydrophones) and finally classifies them with high accuracy. The input of this model is the spectrogram images related to passive sonar sound data, which are produced using short-term frequency transformation (STFT). We created this model in the Python program using the keras library and the results show that the accuracy of the proposed model is more than 96% and its evaluation loss is less than 3%. Compared to the common methods of deep learning, the proposed method, in addition to having a suitable calculation speed, also has an acceptable recognition accuracy.

    Keywords: Surface Vessels, Deep learning, Passive Sonar, Underwater Acoustic Recognition
  • Mehdi Asadi *, Bagher Zarei Pages 51-68
    In recent years, cyberspace has been filled with cyber attacks such as denial of service (DoS) attacks, information phishing, financial fraud, spam and so on. One of the most common cyber attacks that have caused significant economic damage to the financial infrastructure of different countries is denial of service attacks. As a preventive measure, intrusion detection systems equipped with machine learning classification algorithms have been developed to detect anomalies in network traffic. These classification algorithms, depending on the type of DoS attack, have varying degree of success in detecting these attacks and allow users to effectively identify between normal traffic and malicious DoS traffic. In the proposed approach, three steps are used to identify and classify the most common denial of service attacks. The first step is to pre-process the actual SNMP-MIB dataset to scale the data and delete the defective data. In the second stage, by reducing the number of data set features, only the features of the interface group are used, which leads to a reduction in attack detection time. The results show that using the proposed approach, normal traffic and five DoS attacks can be detected from the MIB-SNMP dataset with 100% accuracy rate. Only the detection accuracy of two attacks, UDP Flood and Slowloris, with 99.87 and 99.94% respectively, had a very small error of detection rate.
    Keywords: Denial of Service Attack, Ensemble Machine Learning, Network Anomaly Detection, SNMP-MIB Dataset, Network Traffic
  • MohammadHossein Ranjbar *, Mohammad Mardani Shahrbabak Pages 69-77

    Railgun launchers are emerging weapons that can be used as offensive or defensive weapons. Since the recorded speeds of firing shots of railgun launcher have reached several thousand meters per second, this launcher is a very good option to be implemented as a defensive artillery gun against enemy’s missiles. In this paper, first, the dynamic behavior of a railgun launcher is modeled by a system of nonlinear differential equations. Then, by numerical solving of this system of equations, the physical variables of the launcher in terms of time including location and speed of movement of armature (bullet), current injected in the rails and voltage of capacitor bank are calculated. Finally, the optimal parameters of railgun launcher in order to achieve the highest firing speed are determined by means of differential evolution optimization method. The results have shown that an optimally designed 300 MJ energy-stored railgun could achieve firing shot speeds of more than 5000 m/s which are suitable for defensive applications..

    Keywords: Capacitor Bank, differential evolution, defensive artillery gun, system of equations, Inductance Gradient