本發(fā)明涉及導(dǎo)彈的仿真方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防空導(dǎo)彈命中毀傷過程建模仿真方法。

背景技術(shù)：

作戰(zhàn)仿真是對在實(shí)際的或假想的環(huán)境下，按照設(shè)計(jì)的規(guī)則、數(shù)據(jù)和過程行動(dòng)的兩支或多只部隊(duì)進(jìn)行對抗的仿真。運(yùn)用作戰(zhàn)仿真技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)對防空導(dǎo)彈武器裝備作戰(zhàn)運(yùn)用的各種研究。運(yùn)用作戰(zhàn)仿真技術(shù)開發(fā)防空導(dǎo)彈半實(shí)物仿真訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，能夠進(jìn)行防空導(dǎo)彈武器裝備作戰(zhàn)研究，可以提高防空導(dǎo)彈武器裝備作戰(zhàn)運(yùn)用水平，滿足防導(dǎo)彈日常操作訓(xùn)練與評估、技術(shù)培訓(xùn)等需要，加快武器系統(tǒng)形成戰(zhàn)斗力。

開發(fā)日常作戰(zhàn)操作的防空導(dǎo)彈半實(shí)物仿真訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，關(guān)鍵問題之一是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或超實(shí)時(shí)的防空導(dǎo)彈攻擊來襲目標(biāo)的交戰(zhàn)過程建模和仿真。防空導(dǎo)彈交戰(zhàn)過程是指：操作員在得到指揮員可以發(fā)射導(dǎo)彈命令后，擇機(jī)發(fā)射防空導(dǎo)彈，隨后防空導(dǎo)彈發(fā)射按導(dǎo)引彈道飛行與目標(biāo)交會(huì)，并以一定命中毀傷概率摧毀來襲目標(biāo)。此問題事關(guān)能否逼真營造描繪導(dǎo)彈攻擊來襲目標(biāo)交戰(zhàn)過程的戰(zhàn)場環(huán)境和評估受訓(xùn)人員的訓(xùn)練效果。

此問題的解決需要首先建立導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)全過程的導(dǎo)引規(guī)律及彈道數(shù)學(xué)模型和仿真模型，其中，根據(jù)運(yùn)行防空導(dǎo)彈六自由度飛行動(dòng)態(tài)彈道仿真模型而得到滿足一定精度要求的導(dǎo)彈飛行速度仿真數(shù)據(jù)，以及殺傷區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，分別建立了符合實(shí)際的導(dǎo)彈速度參數(shù)和單發(fā)射擊毀傷概率數(shù)學(xué)模型。然后將一個(gè)符合均勻分布的隨機(jī)數(shù)，與防空導(dǎo)彈射表中某一情況下的實(shí)際命中毀傷概率進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)逼真仿真防空導(dǎo)彈飛行、命中毀傷目標(biāo)全過程的作戰(zhàn)過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防空導(dǎo)彈命中毀傷過程建模仿真方法，所述方法通過建立防空導(dǎo)彈命中毀傷過程仿真模型，仿真防空導(dǎo)彈飛行、命中毀傷目標(biāo)全過程的作戰(zhàn)過程，培訓(xùn)人員操作模型進(jìn)行導(dǎo)彈發(fā)射訓(xùn)練，提高了訓(xùn)練人員的培訓(xùn)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種防空導(dǎo)彈命中毀傷過程建模方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

1）根據(jù)來襲目標(biāo)運(yùn)動(dòng)相關(guān)參數(shù)和防空導(dǎo)彈具體采用的導(dǎo)引規(guī)律，建立導(dǎo)引規(guī)律數(shù)學(xué)模型，以仿真防空導(dǎo)彈受控飛行過程；

2）根據(jù)防空導(dǎo)彈和來襲目標(biāo)運(yùn)動(dòng)涉及的相關(guān)參數(shù)建立導(dǎo)彈發(fā)射后攻擊來襲目標(biāo)的彈目相對運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，以仿真彈目相對運(yùn)動(dòng)過程；

3）構(gòu)建一個(gè)防空導(dǎo)彈六自由度飛行動(dòng)態(tài)彈道仿真模型，運(yùn)用該彈道仿真模型的導(dǎo)彈飛行速度仿真結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)彈速度插值擬合，以得到彈目相對運(yùn)動(dòng)仿真過程中的防空導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)速度參數(shù)；

4）根據(jù)防空導(dǎo)彈的命中參數(shù)建立導(dǎo)彈命中目標(biāo)事件的單發(fā)射擊毀傷概率數(shù)學(xué)模型。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述方法還包括訓(xùn)練人員操作上述模型進(jìn)行防空導(dǎo)彈發(fā)射訓(xùn)練的步驟。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的步驟1）中：

以防空導(dǎo)彈導(dǎo)引規(guī)律采用三點(diǎn)法導(dǎo)引規(guī)律為例，設(shè)制導(dǎo)站靜止，以導(dǎo)彈發(fā)射坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系，建立導(dǎo)引規(guī)律數(shù)學(xué)模型如下：

（1）

（2）

上式中分別是導(dǎo)彈、目標(biāo)高低角；分別是導(dǎo)彈、目標(biāo)方位角。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的步驟2）中：

假設(shè)來襲目標(biāo)為水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，描述防空導(dǎo)彈發(fā)射后攻擊來襲目標(biāo)交戰(zhàn)過程的導(dǎo)引彈道，涉及的參數(shù)包括：導(dǎo)彈斜距、目標(biāo)斜距、導(dǎo)彈高低角導(dǎo)彈、目標(biāo)高低角、導(dǎo)彈方位角、目標(biāo)方位角、導(dǎo)彈速度、目標(biāo)速度、導(dǎo)彈速度矢量前置角、目標(biāo)速度矢量前置角、導(dǎo)彈航向角、目標(biāo)航向角，根據(jù)上述參數(shù)建立導(dǎo)彈發(fā)射后攻擊來襲目標(biāo)的導(dǎo)引彈道數(shù)學(xué)模型，即彈目相對運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型如下：

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的步驟3）中：基于MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)防空導(dǎo)彈六自由度飛行動(dòng)態(tài)彈道仿真模型，并得到滿足一定精度要求的導(dǎo)彈飛行速度仿真數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的步驟3）中：

根據(jù)得到的滿足一定精度要求的導(dǎo)彈飛行速度仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了導(dǎo)彈速度插值擬合，從而得到用于計(jì)算彈目相對運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型中導(dǎo)彈飛行速度參數(shù)的模型如下：

（10）

上式中是導(dǎo)彈飛行速度；是擬合表達(dá)式系數(shù)；是仿真運(yùn)行時(shí)間。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟4）中：

根據(jù)導(dǎo)彈斜距、導(dǎo)彈單發(fā)射擊毀傷概率、導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部殺傷半徑，建立導(dǎo)彈命中目標(biāo)事件的單發(fā)射擊毀傷概率數(shù)學(xué)模型如下：

（11）

上式中是一個(gè)符合均勻分布的隨機(jī)數(shù)，是目標(biāo)與導(dǎo)彈間相對距離。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述方法通過建立防空導(dǎo)彈命中毀傷過程仿真模型，仿真防空導(dǎo)彈飛行、命中毀傷目標(biāo)全過程的作戰(zhàn)過程，培訓(xùn)人員操作模型進(jìn)行導(dǎo)彈發(fā)射訓(xùn)練，提高了訓(xùn)練人員的培訓(xùn)效果。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明中三點(diǎn)法導(dǎo)引規(guī)律原理圖；

圖2是本發(fā)明中防空導(dǎo)彈六自由度彈道仿真模型圖；

圖3是本發(fā)明中防空導(dǎo)彈交戰(zhàn)過程仿真流程。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

本發(fā)明公開了一種防空導(dǎo)彈命中毀傷過程建模仿真方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、建立導(dǎo)引規(guī)律數(shù)學(xué)模型

假設(shè)防空導(dǎo)彈采用三點(diǎn)法導(dǎo)引規(guī)律。設(shè)制導(dǎo)站靜止，以導(dǎo)彈發(fā)射坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系，如圖1所示。建立導(dǎo)引規(guī)律數(shù)學(xué)模型如下：

（1）

（2）

上式中分別是導(dǎo)彈、目標(biāo)高低角；分別是導(dǎo)彈、目標(biāo)方位角。

步驟二、建立導(dǎo)引彈道數(shù)學(xué)模型

假設(shè)來襲目標(biāo)為水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，描述防空導(dǎo)彈發(fā)射后攻擊來襲目標(biāo)交戰(zhàn)過程的導(dǎo)引彈道，涉及的主要參數(shù)包括（參見圖1）：導(dǎo)彈斜距、目標(biāo)斜距、導(dǎo)彈高低角導(dǎo)彈、目標(biāo)高低角、導(dǎo)彈方位角、目標(biāo)方位角、導(dǎo)彈速度、目標(biāo)速度、導(dǎo)彈速度矢量前置角、目標(biāo)速度矢量前置角、導(dǎo)彈航向角、目標(biāo)航向角。建立導(dǎo)彈發(fā)射后攻擊來襲目標(biāo)的導(dǎo)引彈道數(shù)學(xué)模型，即彈目相對運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型如下：

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

步驟三、建立防空導(dǎo)彈飛行速度六自由度飛行動(dòng)態(tài)彈道仿真模型

為達(dá)到逼真仿真出導(dǎo)彈導(dǎo)引飛行彈道，同時(shí)又滿足訓(xùn)練過程對實(shí)時(shí)性的要求，對于參數(shù)導(dǎo)彈飛行速度，基于MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)防空導(dǎo)彈六自由度飛行動(dòng)態(tài)彈道仿真模型，并得到滿足一定精度要求的導(dǎo)彈飛行速度仿真數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的滿足一定精度要求的導(dǎo)彈飛行速度仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)彈速度插值擬合，從而得到用于計(jì)算彈目相對運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型中導(dǎo)彈飛行速度參數(shù)的模型如下：

（10）

上式中是導(dǎo)彈飛行速度；是擬合表達(dá)式系數(shù)；是仿真運(yùn)行時(shí)間。

步驟四、建立導(dǎo)彈單發(fā)射擊毀傷概率數(shù)學(xué)模型

導(dǎo)彈命中目標(biāo)是一個(gè)當(dāng)導(dǎo)彈接近目標(biāo)并與之發(fā)生交會(huì)時(shí)，以一定概率命中毀傷目標(biāo)的隨機(jī)事件。此概率稱為導(dǎo)彈單發(fā)射擊毀傷概率，記為。它是目標(biāo)速度、目標(biāo)航路捷徑、導(dǎo)彈高度、導(dǎo)彈斜距的函數(shù)，即。因現(xiàn)在構(gòu)建是作戰(zhàn)操作訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，而不是針對彈道特性研究的地空導(dǎo)彈彈道仿真系統(tǒng)。所以，對于典型目標(biāo)，在一定范圍內(nèi)可以認(rèn)為目標(biāo)速度恒定。因此，導(dǎo)彈單發(fā)射擊毀傷概率可簡化為。進(jìn)一步可通過區(qū)分不同的航路捷徑值，將表達(dá)為一些二維表。根據(jù)、、導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部殺傷半徑建立導(dǎo)彈命中目標(biāo)事件的單發(fā)射擊毀傷概率數(shù)學(xué)模型如下：

（11）

上式中是一個(gè)符合均勻分布的隨機(jī)數(shù)；是目標(biāo)與導(dǎo)彈間相對距離。

步驟五、訓(xùn)練人員操作上述模型進(jìn)行防空導(dǎo)彈發(fā)射訓(xùn)練，防空導(dǎo)彈攻擊來襲目標(biāo)的交戰(zhàn)過程仿真流程如圖3所示。

其具體過程如下：

假設(shè)目標(biāo)與導(dǎo)彈均為質(zhì)點(diǎn)。為簡化說明過程起見，設(shè)導(dǎo)彈速度方向始終位于瞄準(zhǔn)線上。

1）設(shè)來襲目標(biāo)做水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，在目標(biāo)仿真模型中設(shè)置目標(biāo)初始坐標(biāo)（以防空導(dǎo)彈發(fā)射坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系），設(shè)置目標(biāo)速度值。分別計(jì)算：目標(biāo)斜距初始值、目標(biāo)初始方位角、目標(biāo)初始高低角。設(shè)導(dǎo)彈初始坐標(biāo)為，并將目標(biāo)初始方位、高低角值設(shè)為導(dǎo)彈初始方位、高低角，即、。

2）根據(jù)模型10（公式（10））計(jì)算導(dǎo)彈仿真速度值。

3）根據(jù)彈目相對運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型（公式（3）-公式（9））。分別代入：導(dǎo)彈高低角導(dǎo)彈初始值、目標(biāo)高低角初始值、導(dǎo)彈方位角初始值、目標(biāo)方位角初始值、導(dǎo)彈速度值、目標(biāo)速度值、導(dǎo)彈速度矢量前置角初始值、目標(biāo)速度矢量前置角初始值、導(dǎo)彈航向角初始值、目標(biāo)航向角初始值，計(jì)算出導(dǎo)彈和目標(biāo)距離值，當(dāng)使用三點(diǎn)法導(dǎo)引規(guī)律時(shí)，仿真計(jì)算時(shí)可以設(shè)置。

4）根據(jù)模型11（公式（11））判斷彈目是否交會(huì)？如成功交會(huì)，則查射表得到相應(yīng)值。

5）產(chǎn)生一個(gè)符合均勻分布的隨機(jī)數(shù)，并與比較，時(shí)目標(biāo)被摧毀，否則沒有擊毀目標(biāo)，從而完成對防空導(dǎo)彈命中毀傷來襲目標(biāo)的全過程。

所述方法通過建立防空導(dǎo)彈命中毀傷過程仿真模型，仿真防空導(dǎo)彈飛行、命中毀傷目標(biāo)全過程的作戰(zhàn)過程，培訓(xùn)人員操作模型進(jìn)行導(dǎo)彈發(fā)射訓(xùn)練，提高了訓(xùn)練人員的培訓(xùn)效果。