CN116242204A - 基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法及装置，包括：数据采集设备、数据处理设备、通信一体组合、录取显控设备和通信升降天线；通信升降天线将真实飞机信息数据传输至通信一体组合；通信一体组合将数据转发至数据采集设备进行坐标转换处理，同时数据采集设备采集地空导弹武器系统的武器装备数据；数据处理设备对地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真，并将仿真的结果传输至录取显控设备进行控制及存储。本发明将地空导弹武器系统和真实飞机联合在一起进行训练，制定出较为合理的指挥方案，既训练了用户对地空导弹武器系统的使用，也训练了飞行员对躲避防空导弹的操作经验，达到相互训练的效果。

Description

基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法及装置

技术领域

本发明涉及仿真推演技术领域，具体地，涉及一种基于地空导弹武器系统模拟导弹拦截的仿真装置及方法。

背景技术

地空导弹武器系统是从地面发射攻击空中目标的导弹武器系统。具有自动化程度高、反应时间短、作战空域大、制导精度和杀伤概率高等特点。其中，地空导弹是指从地面发射攻击空中目标的导弹。又称防空导弹。它是组成地空导弹武器系统的核心。地空导弹是由地面发射，攻击敌来袭飞机、导弹等空中目标的一种导弹武器，是现代防空武器系统中的一个重要组成部分。与高炮相比，它射程远，射高大，单发命中率高；与截击机相比，它反应速度快，火力猛，威力大，不受目标速度和高度限制，可以在高、中、低空及远、中近程构成一道道严密的防空火力网。

目前，地空导弹武器系统在实际使用训练中都只是单系统流程性的训练，缺少雷达设备真实探测目标的环节，也缺少导弹发射完毕后模拟飞行和射击结果评估的过程，因此部分设备几乎无法有效地参与到训练中，也很难设计出较为复杂多变的训练流程，很难达到较为理想的训练效果。在试验室的条件下，能完成导弹发射后的模拟飞行以及射击效果评估，可以用于辅助演训任务的组织实施，也可用于演训任务的复盘分析，但是这种方法的缺乏实时性，往往也耗费较大的人力和时间，也无法对一线用户形成真正的指导和作用。

因此，市场上需要一种基于地空导弹武器系统的，可以模拟拦截真实飞机，也可拓展至拦截虚拟目标的，能完成高逼真度导弹模拟飞行仿真和高可信度射击效果评估的仿真推演装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法及装置。

根据本发明提供的一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，包括：数据采集设备、数据处理设备、通信一体组合、录取显控设备和通信升降天线；

所述通信升降天线将真实飞机信息数据传输至所述通信一体组合；

所述通信一体组合将所述数据转发至数据采集设备进行坐标转换处理，同时所述数据采集设备采集地空导弹武器系统的武器装备数据；

所述数据处理设备对所述地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真，并将所述仿真的结果传输至所述录取显控设备进行控制及存储。

优选地，所述数据采集设备用于和地空导弹武器系统和数据处理设备进行信息交互，包括数据采集模块、数据处理模块和数据发送模块；

所述数据采集模块用于采集地空导弹武器系统的相关数据；

所述数据处理模块用于对所述相关数据进行协议解析、组包、标记绝对时间及本地存储；

所述数据发送模块用于将所述数据处理模块处理后的数据发送至数据处理设备。

优选地，所述数据处理设备用于和数据采集设备、通信一体组合进行信息交互，包括数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块和导弹飞行仿真模块；

所述数据发送模块和数据接收模块用于数据的发送和接收；

所述数据处理模块用于对数据采集设备采集的数据和通信一体组合发送的数据进行处理；所述处理包括解析筛选、量纲统一、坐标转换和差值平滑；

所述导弹飞行仿真模块将数据处理模块处理后的数据进行仿真计算得到导弹发射结果发送至真实飞机。

优选地，所述通信一体组合和通信升降天线负责各类数据及信息无线传输功能。

优选地，所述录取显控设备与数据处理设备进行信息交互，包括基础数据录入、系统工作监控、交战态势显示、关键事件显示、实时评估结果显示告知、作战结果统计、通信控制、数据计算/处理/存储/回放、授时/守时、设备自检以及作战导调控制。

优选地，所述通信升降天线包括通信升降天线车载安装式和通信升降天线地面架设式。

根据本发明提供的一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法，包括：

步骤1：获取真实飞机信息数据；

步骤2：对所述数据进行坐标转换处理，同时，采集地空导弹武器系统的武器装备数据；

步骤3：对所述地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真计算，并将所述仿真的结果传输至所述录取显控设备进行控制及存储。

优选地，所述真实飞机信息数据包括真实飞机的时间-位置信息，所述时间-位置信息包括飞机自身的经、纬和高度。

优选地，步骤2包括：

步骤2.1：对所述真实飞机信息数据进行大地坐标系下的坐标转换，得到真实飞机的时间-距离-方位-仰角数据；

步骤2.2：将所述时间-距离-方位-仰角数据发送至导弹飞行仿真模块；

步骤2.3：地空导弹武器系统的雷达车开启扫描探测并组织火控系统实施拦截，发射导弹进行模拟抗击，并采集武器装备数据发送至数据处理设备。

优选地，步骤3包括：

步骤3.1：根据当前型地空导弹的半主动制导特点，实时计算所述型地空导弹武器系统照射雷达的波束覆盖范围并进行目标覆盖性评估；

步骤3.2：根据所述覆盖性评估的结果进行导弹飞行仿真计算，得到导弹的实时位置、姿态数据和脱靶量数据；

步骤3.3：根据所述数据以及当前型导弹的杀伤性能进行杀伤效果评估，判断所述导弹是否命中目标，若是，则将命中结果以及命中的脱靶量发送至录取显控设备进行显示控制及存储；若否，则执行步骤3.4；

步骤3.4：确定当前未命中的原因并实时将导弹位置数据和杀伤效果数据转发至录取显控设备进行控制及存储。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过将地空导弹武器系统和真实飞机联合在一起进行训练，通过导控平台软件可以较为直观地观察现场态势，制定出较为合理的指挥方案，既训练了用户对地空导弹武器系统的使用，也训练了飞行员对躲避防空导弹的操作经验，达到相互训练的效果。

2、本发明通过地空导弹模拟飞行仿真计算以及较高还原度的射击效果评估，实现了发射虚拟导弹拦截真实飞机，并全流程、全要素观察作战过程和导弹制导过程，给各级用户提供了作战指挥参考数据，实现低成本、高效率的训练。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为仿真推演装置机柜组合结构图。

图2为数据采集设备(或数据处理设备)的外形示意图。

图3为通信一体组合的外形示意图。

图4为通信升降天线车载安装式。

图5为通信升降天线地面架设式。

图6为地空导弹武器系统模拟拦截飞机的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，包括：数据采集设备、数据处理设备、通信一体组合、录取显控设备和通信升降天线。具体地，包括如图2所示的数据采集设备和数据处理设备、录取显控设备(含导控平台软件)、如图3所示的通信一体组合以及如图4和图5所示的通信升降天线。其中，如图1所示，数据采集设备、数据处理设备以及通信一体组合安装在仿真推演装置机柜组合中。

具体地，通信升降天线将真实飞机信息数据传输至所述通信一体组合；通信一体组合将所述数据转发至数据采集设备进行坐标转换处理，同时所述数据采集设备采集地空导弹武器系统的武器装备数据；数据处理设备对所述地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真，并将所述仿真的结果传输至所述录取显控设备进行控制及存储。

进一步地，数据采集设备用于和地空导弹武器系统和数据处理设备进行信息交互，包括数据采集模块、数据处理模块和数据发送模块。该设备中内含数据采集软件，其中，数据采集模块用于采集地空导弹武器系统的相关数据。也就是说，可以实时采集地空导弹武器系统工作状态、指挥控制命令、雷达跟踪目标等数据。数据处理模块用于对所述相关数据进行协议解析、组包、标记绝对时间及本地存储。数据发送模块用于将所述数据处理模块处理后的数据发送至数据处理设备。

数据处理设备内包含数据处理软件、导弹飞行仿真软件，用于和数据采集设备、通信一体组合进行信息交互，包括数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块和导弹飞行仿真模块。其中，数据发送模块和数据接收模块用于数据的发送和接收。数据处理模块用于对数据采集设备采集的数据和通信一体组合发送的数据进行处理，所述处理包括解析筛选、量纲统一、坐标转换和差值平滑。导弹飞行仿真模块将数据处理模块处理后的数据进行仿真计算得到导弹发射结果发送至真实飞机，也就是说，进行模拟导弹飞行仿真计算，对计算生成的导弹飞行数据进行本地存储，并依据评估准则给出导弹发射结果，并通过通信一体组合将结果数据发送至真实飞机。

录取显控设备包含录取显控软件，与数据处理设备进行信息交互，包括基础数据录入、系统工作监控、交战态势显示、关键事件显示、实时评估结果显示告知、作战结果统计、通信控制、数据计算/处理/存储/回放、授时/守时、设备自检以及作战导调控制。且通过导控平台软件可以较为直观地观察现场态势。

通信一体组合和通信升降天线负责各类数据及信息无线传输功能。其中，通信一体组合能够和数据处理设备和通信升降天线进行数据交互，负责各类数据及信息无线传输功能。通信升降天线，能够和通信一体组合进行数据交互，包括如图4所示的通信升降天线车载安装式和如图5所示的通信升降天线地面架设式。具体地安装位置包括通信升降天线车载安装式安装于地空导弹武器系统战车中，通信升降天线地面架设式于战车附近空旷处地面上架设。

根据本发明提供的一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法，如图6所示，包括：

步骤1：获取真实飞机信息数据。具体地，加装机载仿真推演装置的真实飞机组织对某地空阵地模拟攻击的实际飞行，飞机上的机载仿真推演装置将自身的信息数据通过机载仿真推演装置的通信天线实时传送至该地空导弹武器系统仿真推演装置的通信升降天线，通信升降天线将信息数据通过有线方式传输至通信一体组合，通信一体组合通过网络报文的方式转发至数据处理设备。其中，真实飞机信息数据包括真实飞机的时间-位置信息，所述时间-位置信息包括飞机自身的经、纬和高度。

步骤2：对所述数据进行坐标转换处理，同时，采集地空导弹武器系统的武器装备数据。具体地，步骤2包括：

步骤2.1：对所述真实飞机信息数据进行大地坐标系下的坐标转换，得到真实飞机的时间-距离-方位-仰角数据。也就是说，数据处理设备收到真实飞机的时间-经度-纬度-高度数据后，数据处理功能模块立即对该数据进行以导弹发射车为圆心的地心坐标系-大地坐标系下的坐标转换，生成真实飞机的时间-距离-方位-仰角数据。

步骤2.2：将所述时间-距离-方位-仰角数据发送至导弹飞行仿真模块。

步骤2.3：地空导弹武器系统的雷达车开启扫描探测并组织火控系统实施拦截，发射导弹进行模拟抗击，并采集武器装备数据发送至数据处理设备。具体地，数据采集设备全程自动通过地空导弹武器系统的网络录取口采集武器装备数据，包括照射雷达波束中心指向、波束宽度及导弹预装参数等，再将采集的数据通过网络报文的方式转发至数据处理设备。

步骤3：对所述地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真计算，并将所述仿真的结果传输至所述录取显控设备进行控制及存储。具体地，步骤3包括：

步骤3.1：根据当前型地空导弹的半主动制导特点，实时计算所述型地空导弹武器系统照射雷达的波束覆盖范围并进行目标覆盖性评估，具体来说，数据处理设备的导弹飞行仿真功能模块在接收到地空导弹武器系统的武器装备数据和真实飞机的时间-距离-方位-仰角数据后，立即根据照射雷达波束中心指向的方位角和俯仰角以及波束宽度，计算出照射波束的方位覆盖范围和俯仰覆盖范围，再根据真实飞机的时间-距离-方位-仰角数据，实时进行该型地空导弹武器系统照射雷达的目标覆盖性评估。

步骤3.2：根据所述覆盖性评估的结果进行导弹飞行仿真计算，如果目标未在照射波束内，则导弹按照目标丢失处理，导弹则按照程序控制弹道方式进行模拟飞行；如果目标在照射波束内，则导弹按预定的截获概率模拟截获目标，并按照正常半主动制导截获目标的弹道方式进行模拟飞行，按照1ms固定周期进行迭代计算，得到导弹的实时位置、姿态数据，以及导弹和目标的距离数据。

步骤3.3：根据所述数据以及当前型导弹的杀伤性能进行杀伤效果评估，判断所述导弹是否命中目标，具体来说，当导弹和目标距离小于导弹战斗部的杀伤范围时，则判断导弹命中目标，此时的导弹与目标的距离即为脱靶量数据；当导弹和目标的最小距离大于导弹战斗部的杀伤范围时，则判断导弹未命中目标。若命中目标，则将命中结果以及命中的脱靶量发送至录取显控设备进行显示控制及存储；若未命中目标，则执行步骤3.4。

步骤3.4：确定当前未命中的原因并实时将导弹位置数据和杀伤效果数据转发至录取显控设备进行控制及存储，完成较高还原度的导弹拦截过程。未命中的原因例如导弹武器装备故障、制导精度不够、导弹未截获、脱靶量过大等。

在训练实施过程中，仿真推演装置中的录取显控设备可以直观地显示真实飞机的参数和地空导弹武器系统的发射参数及制导情况，在多武器系统参与的情况下，可以为用于提供较为合理和能力最大化的指挥决策。

本发明中，该地空导弹武器系统仿真推演装置，可以将地空导弹武器系统和真实飞机联合在一起进行训练，通过导控平台软件可以较为直观地观察现场态势，制定出较为合理的指挥方案，既训练了用户对地空导弹武器系统的使用，也训练了飞行员对躲避防空导弹的操作经验，达到相互训练的效果。同时，该地空导弹武器系统仿真推演装置，通过地空导弹模拟飞行仿真计算以及较高还原度的射击效果评估，实现了发射虚拟导弹拦截真实飞机，并全流程、全要素观察作战过程和导弹制导过程，给各级用户提供了作战指挥参考数据，实现低成本、高效率的训练。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，其特征在于，包括：数据采集设备、数据处理设备、通信一体组合、录取显控设备和通信升降天线；

所述通信升降天线将真实飞机信息数据传输至所述通信一体组合；

所述通信一体组合将所述数据转发至数据采集设备进行坐标转换处理，同时所述数据采集设备采集地空导弹武器系统的武器装备数据；

所述数据处理设备对所述地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真，并将所述仿真的结果传输至所述录取显控设备进行控制及存储。

2.根据权利要求1所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，其特征在于，所述数据采集设备用于和地空导弹武器系统和数据处理设备进行信息交互，包括数据采集模块、数据处理模块和数据发送模块；

所述数据采集模块用于采集地空导弹武器系统的相关数据；

所述数据处理模块用于对所述相关数据进行协议解析、组包、标记绝对时间及本地存储；

所述数据发送模块用于将所述数据处理模块处理后的数据发送至数据处理设备。

3.根据权利要求1所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，其特征在于，所述数据处理设备用于和数据采集设备、通信一体组合进行信息交互，包括数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块和导弹飞行仿真模块；

所述数据发送模块和数据接收模块用于数据的发送和接收；

所述数据处理模块用于对数据采集设备采集的数据和通信一体组合发送的数据进行处理；所述处理包括解析筛选、量纲统一、坐标转换和差值平滑；

所述导弹飞行仿真模块将数据处理模块处理后的数据进行仿真计算得到导弹发射结果发送至真实飞机。

4.根据权利要求1所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，其特征在于，所述通信一体组合和通信升降天线负责各类数据及信息无线传输功能。

5.根据权利要求1所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，其特征在于，所述录取显控设备与数据处理设备进行信息交互，包括基础数据录入、系统工作监控、交战态势显示、关键事件显示、实时评估结果显示告知、作战结果统计、通信控制、数据计算/处理/存储/回放、授时/守时、设备自检以及作战导调控制。

6.根据权利要求1所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真装置，其特征在于，所述通信升降天线包括通信升降天线车载安装式和通信升降天线地面架设式。

7.一种基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取真实飞机信息数据；

步骤2：对所述数据进行坐标转换处理，同时，采集地空导弹武器系统的武器装备数据；

步骤3：对所述地空导弹武器系统的武器装备数据和坐标转换后的数据进行仿真计算，并将所述仿真的结果传输至所述录取显控设备进行控制及存储。

8.根据权利要求7所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法，其特征在于，所述真实飞机信息数据包括真实飞机的时间-位置信息，所述时间-位置信息包括飞机自身的经、纬和高度。

9.根据权利要求8所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2.1：对所述真实飞机信息数据进行大地坐标系下的坐标转换，得到真实飞机的时间-距离-方位-仰角数据；

步骤2.2：将所述时间-距离-方位-仰角数据发送至导弹飞行仿真模块；

步骤2.3：地空导弹武器系统的雷达车开启扫描探测并组织火控系统实施拦截，发射导弹进行模拟抗击，并采集武器装备数据发送至数据处理设备。

10.根据权利要求8所述的基于地空导弹武器系统模拟拦截飞机的仿真方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3.1：根据当前型地空导弹的半主动制导特点，实时计算所述型地空导弹武器系统照射雷达的波束覆盖范围并进行目标覆盖性评估；

步骤3.2：根据所述覆盖性评估的结果进行导弹飞行仿真计算，得到导弹的实时位置、姿态数据和脱靶量数据；

步骤3.3：根据所述数据以及当前型导弹的杀伤性能进行杀伤效果评估，判断所述导弹是否命中目标，若是，则将命中结果以及命中的脱靶量发送至录取显控设备进行显示控制及存储；若否，则执行步骤3.4；

步骤3.4：确定当前未命中的原因并实时将导弹位置数据和杀伤效果数据转发至录取显控设备进行控制及存储。

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