CN113127972A - 用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及舰船设计技术领域，公开一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法，包括：评估多个散射源的雷达散射截面RCS；判断每个散射源的评估结果是否满足与其相对应的隐身性能指标；对不满足其隐身性能指标的散射源进行隐身性能调整，直至全部散射源均满足其隐身性能指标。该方法可以将预设舰船雷达散射截面指标分解到舰船各装置部件，形成指标控制体系，并逐阶段进行评估分析，随着舰船设计目标图像的逐步明确，逐步实现舰船隐身的迭代优化，进而实现舰船及舰船各装置部件的隐身性能优化。本申请还公开一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的装置。

Description

用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法和装置

技术领域

本申请涉及舰船设计技术领域，例如涉及一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法和装置。

背景技术

目前，水面舰船是一个集成众多功能的复杂平台，在舰船雷达波隐身设计中，现阶段，通过以满足水面舰船功能发挥为主要目的，兼容开展雷达波隐身设计，因此，在完成舰船的舰面布置后通常需要进行全舰的雷达波隐身性能优化。舰船表面具有外形较为规则的结构，又具有复杂的局部精细结构，不同结构间的关联关系给全舰隐身设计带来了较大困难。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：目前尚未有一种可以系统性开展舰船及舰船各装置部件的隐身性能优化的方法。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法及装置，以系统性优化舰船及舰船各装置部件的隐身性能。

在一些实施例中，所述方法包括：

评估多个散射源的雷达散射截面RCS；判断每个散射源的评估结果是否满足与其相对应的隐身性能指标；对不满足其隐身性能指标的散射源进行隐身性能调整，直至全部散射源均满足其隐身性能指标。

在一些实施例中，所述装置包括：处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法

本公开实施例提供的用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法和用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的装置，可以实现以下技术效果：

该方法可以将预设舰船雷达散射截面指标分解到舰船各装置部件，形成指标控制体系，并逐阶段进行评估分析，随着舰船设计目标图像的逐步明确，逐步实现舰船隐身的迭代优化，进而实现舰船及舰船各装置部件的隐身性能优化。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法的示意图；

图2是本公开实施例提供的一个用于判断每个散射源的评估结果是否满足与其相对应的隐身性能指标的方法的示意图；

图3是本公开实施例提供的一个用于判断耦合性的方法的示意图；

图4是本公开实施例提供的一个用于对强散射源展开隐身性能调整的方法的示意图；

图5是本公开实施例提供的一个用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的装置的示意图；

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

结合图1所示，本公开实施例提供一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法，包括：

S01，评估多个散射源的雷达散射截面RCS。

S02，判断每个散射源的评估结果是否满足与其相对应的隐身性能指标。

S03，对不满足其隐身性能指标的散射源进行隐身性能调整，直至全部散射源均满足其隐身性能指标。

采用本公开实施例提供的用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法，可以将预设舰船雷达散射截面指标分解到舰船各装置部件，形成指标控制体系，并逐阶段进行评估分析，随着舰船设计目标图像的逐步明确，逐步实现舰船隐身的迭代优化，进而实现舰船及舰船各装置部件的隐身性能优化。

可选地，评估多个散射源的雷达散射截面RCS包括仿真评估船体及N个安装于船体表面的第一散射源的RCS，其中，N为正整数。

这里，在仿真设计阶段，根据物理光学电磁仿真方法，分别计算船体及N个安装于船体表面的第一散射源在水平入射俯仰角0～10度，方位角度0～10度，水平、垂直极化的不同状态下的RCS，计算其均值分别得到与船体、N个第一散射源的所对应的RCS。

可选地，如图2所示，判断每个散射源的评估结果是否满足与其相对应的隐身性能指标包括步骤S11在船体不满足隐身性能指标的情况下，调整船体的外形；步骤S12在第一散射源不满足隐身性能指标的情况下，调整第一散射源的外形、安装位置中的一个或多个。在仿真设计阶段，通过调整不满足隐身性能指标的船体外形及调整不满足隐身性能指标的第一散射源的外形、安装位置中的一个或多个，最终确定船体及第一散射源的形状及位置，为后续进入实物测量阶段做好铺垫。

可选地，在船体不满足隐身性能指标的情况下，调整船体的外形包括在船体不满足隐身性能指标的情况下，包括但不限定于调整船体的形状、大小、高度。

这里，在船体的RCS小于或等于隐身性能指标要求的情况下，视作船体满足与其对应的隐身性能指标要求。在船体的RCS大于隐身性能指标要求的情况下，通过调整船体的外形来满足隐身性能指标，并最终确定仿真设计阶段船体的外形。

可选地，在第一散射源不满足隐身性能指标的情况下，调整第一散射源的外形、安装角度、安装方位、安装位置中的一个或多个包括在第一散射源不满足隐身性能指标的情况下，包括但不限定于调整第一散射源的形状、大小、高度、安装角度、安装方位。

这里，在第一散射源RCS小于或等于隐身性能指标要求的情况下，视作第一散射源满足与其对应的隐身性能指标要求。在第一散射源RCS大于隐身性能指标要求的情况下，通过调整第一散射源的形状、大小、高度、安装角度、安装方位中的一个或多个，使得任意两个外立面的夹角不等于90±10度，同时使外立面与水平面的夹角不等于90±10度，从而满足第一散射源的隐身性能指标。并最终确定仿真设计阶段第一散射源的形状、大小、高度、安装角度、安装方位。

可选地，第一散射源可以是包括但不限定于大型装置、大型设备、舰船部件。

可选地，如图3所示，该用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法在船体及全部第一散射源满足与其对应的隐身性能指标后还包括步骤S21评估船体与第一散射源的耦合性；步骤S22判断耦合性是否大于或等于第一阈值；步骤S23在耦合性大于或等于所述第一阈值的情况下，对强散射源展开隐身性能调整，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值。

这里，在船体及全部第一散射源满足与其对应的隐身性能指标后，判断船体与第一散射源的耦合性，在耦合结果大于或等于第一阈值的情况下，对强散射源展开隐身性能调整，直至船体与第一散射源的耦合结果小于第一阈值。从而避免了因船体及各第一散射源的耦合关系导致的RCS不满足将船体及各第一散射源作为整体的隐身性能指标。

可选地，评估船体与第一散射源的耦合性，可通过如下算式表达：

其中，w表示船体及第一散射源的耦合性，

表示船体的RCS；

表示第j个第一散射源的RCS；

表示将船体及N个第一散射源作为整体的RCS。

可选地，耦合结果的第一阈值可以是7％、10％、20％或其他数值，通常选取第一阈值为10％。

可选地，耦合性大于或等于所述第一阈值的情况下，对强散射源展开隐身性能调整，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值包括耦合性大于或等于所述第一阈值的情况下，对强散射源的隐身材料进行优化，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值

可选地，强散射源为处于特性位置且具有特定外形的散射源，其中，所述特定位置和特定外形根据用于确定舰面强散射源的方法确定。

可选地，如图4所示，对强散射源展开隐身性能调整，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值，包括步骤S31通过用于确定舰面强散射源的方法，确定舰面强散射源的位置及形状；步骤S32调整与确定位置及形状相符的船体和/或第一散射源的涂覆吸波材料，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值。

这里，通过用于确定舰面强散射源的方法，可以确定舰面强散射源的位置及形状，并对与舰面强散射源位置及形状相符的船体和/或第一散射源涂覆雷达吸波材料，直至耦合结果小于第一阈值。

进一步地，用于确定强散射源的方法，包括根据舰船的三维坐标集的投影，获得所述舰船的二维投影坐标集；获取当前角度下舰船的平面热点数据集，与所属二维投影坐标集进行对准，获得对准数据集；根据所述对准数据集与三维坐标集的映射关系，获得映射关系数据集；设定强散射源的提取条件，并根据所述提取条件在所述映射关系数据集中进行舰船三维坐标提取；根据提取的舰船三维坐标，确定舰船强散射结构的空间位置。

这里，映射关系是根据三维坐标集是通过与二位投影坐标集的对应关系建立的，提取条件是热点数据量值中大于0且数据最大的10％，将舰船三维网格坐标进行平面投影得到舰船二维网格坐标，通过舰船二维网格坐标与当前角度下舰船平面热点数据进行对准，建立三维网格坐标与平面热点数据映射关系，进而根据热点数据的量值大小快速提取舰船三维强散射结构几何形状及空间位置。

可选地，评估多个散射源的雷达散射截面RCS包括实物测量多个散射源的RCS。

可选地，实物测量多个散射源的RCS包括测量多个散射源的实物和/或测量多个散射源的缩比模型。

这里，在实物测量阶段，测量多个散射源的实物的RCS的情况下，根据测量俯仰角0度，方位角0-360度，水平、垂直极化的不同条件下的RCS，计算其均值得到与多个散射源的实物相对应的RCS值。在实物测量阶段，测量多个散射源的缩比模型的RCS的情况下，根据测量俯仰角0度，方位角0-360度，水平、垂直极化的不同条件下的RCS，计算其均值，并对其均值进行回归均值计算得到与缩比模型想对应的实物的RCS，回归均值计算可通过如下算式表达：

其中，δ_i表示第i个缩比模型的实物RCS，

表示第i个缩比模型的RCS，i为大于或等于1的整数，k表示模型的缩比率，k＝f/f_c，f为设计频率，f_c表示测量频率。

可选地，对不满足其隐身性能指标的散射源进行隐身性能调整直至全部散射源均满足其隐身性能指标包括一次或多次调整散射源的涂覆吸波材料，直至所有散射源满足与其相对应的预设隐身性能指标。

这里，在实物测量阶段，通过一次或多次调整散射源的涂覆吸波材料，来满足与其相对应的预设隐身性能指标，从而满足散射源的隐身性能指标，并进一步减少了仿真阶段数据与实际应用间的误差。

可选地，多个散射源包括船体、多个第一散射源和多个第二散射源，其中，每个第二散射源的体积均小于第一散射源。

可选地，第一散射源可以是包括但不限定于大型装置、大型设备、舰船部件，第一散射源可以是包括但不限定于小型装置、小型设备、舰船部件。

结合图5所示，本公开实施例提供一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的装置，包括处理器(processor)100和存储器(memory)101。可选地，该装置还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种计算机，包含上述的用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的装置。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法，其特征在于，包括：

评估多个散射源的雷达散射截面RCS；

判断每个散射源的评估结果是否满足与其相对应的隐身性能指标；

对不满足其隐身性能指标的散射源进行隐身性能调整，直至全部散射源均满足其隐身性能指标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评估多个散射源的雷达散射截面RCS，包括：

仿真评估船体及N个安装于船体表面的第一散射源的RCS，

其中，N为正整数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对不满足所述隐身性能指标的每个散射源展开隐身性能的调整，直至所有散射源满足与其相对应的预设隐身性能指标，包括：

在船体不满足隐身性能指标的情况下，调整船体的外形；

在第一散射源不满足隐身性能指标的情况下，调整第一散射源的外形、安装位置中的一个或多个。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所有散射源满足与其相对应的隐身性能指标后，还包括：

评估船体与第一散射源的耦合性；

判断耦合性是否大于或等于第一阈值；

在耦合性大于或等于所述第一阈值的情况下，对强散射源展开隐身性能调整，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述评估船体与第一散射源的耦合性，包括：

计算

其中，w表示船体与第一散射源的耦合性，

表示船体的RCS；

表示第j个第一散射源的RCS；

表示将船体及N个第一散射源作为整体的RCS。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述强散射源为处于特定位置且具有特定外形的散射源；

其中，所述特定位置和特定外形根据用于确定舰面强散射源的方法确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对强散射源展开隐身性能调整，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值，包括：

通过用于确定舰面强散射源的方法，确定舰面强散射源的位置及形状；

调整与确定位置及形状相符的船体和/或第一散射源的涂覆吸波材料，直至船体与第一散射源的耦合结果小于所述第一阈值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评估多个散射源的雷达散射截面RCS，包括：

实物测量所述多个散射源的RCS；

其中，多个散射源包括船体、多个第一散射源和多个第二散射源，每个第二散射源的体积均小于第一散射源。

9.根据权利要求8述所的方法，其特征在于，所述对散射源展开隐身性能的调整，包括：

一次或多次调整散射源的涂覆吸波材料，直至所有散射源满足与其相对应的预设隐身性能指标。

10.一种用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行如权利要求1至9任一项所述的用于舰船设计建造的舰船隐身性能优化的方法。

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