CN116305988A - 一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统及方法，包括引信建模模块、战斗部建模模块、目标易损性建模模块、引战配合模块、弹目交会模块、威力仿真模块和可视化仿真演示模块。本发明可用于在计算机上模拟引信参数化建模、战斗部参数化建模和目标易损性建模，通过复杂条件下的弹目交会情况，进行引信战斗部配合下的威力仿真分析，最终对毁伤的全过程进行可视化仿真演示。用于引信及战斗部系统研制的全过程，包括方案论证、样机研制、打靶试验、靶试分析、定型和改进等各阶段，以提高研制效率，缩短研制周期，节省人力、物力，从而降低研制成本。

Description

一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统及方法

技术领域

本发明属于毁伤仿真分析领域，尤其涉及一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统及方法。

背景技术

随着科技的不断发展，未来的战场环境将更加复杂，威胁将更加严重，导弹必须在动力系统、制导系统、控制系统、引战系统等方面采取有效的对策，才能有效地对付这些威胁，而引战系统特别是引信系统将是其中的关键环节之一。引信与战斗部的配合效率是决定导弹单发杀伤概率的基本因素，因此积极开展先进引信的研制和仿真试验工作已迫在眉睫。

目前国外已把引信仿真试验作为型号研制过程中的重要环节，应用于方案论证、样机研制、打靶试验、靶试分析等各阶段，以验证方案的正确性，优化参数选择，预测靶试的结果，评估引信的系统性能。而国内引线仿真建模工作起步较晚，目前在战斗部威力仿真领域，尚无一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统及方法。用于解决在计算机上模拟武器装备攻击末段的弹目遭遇状态，对引信与战斗部配合的全过程进行引战配合分析和计算，同时根据战斗部对目标不同位置击中情况及目标易损性模型，综合计算目标的毁伤概率；同时对预先设计的引战系统中的关键参数（战斗部及引信的总体参数）进行匹配分析，优化战斗部、引信的总体参数指标；另外，还能够对引战配合实用模型的有效性进行评估和改进研究。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，包括引信建模模块、战斗部建模模块、目标易损性建模模块、引战配合模块、弹目交会模块、威力仿真模块和可视化仿真演示模块；

所述引信建模模块，用于输入引信建模参数，对不同类型的引信进行参数化建模，并保存到引信库，供引战配合模块调用；

所述战斗部建模模块，用于输入战斗部建模参数，对不同类型的战斗部进行参数化建模，并保存到战斗部库，供引战配合模块调用；

所述目标易损性建模模块，用于输入目标建模参数，对不同类型的目标进行参数化建模，并保存到目标库，供弹目交会模块调用；

所述引战配合模块，用于根据目标特性，通过引战配合的分析匹配功能，自动或手动选择合适的引信和战斗部进行威力仿真；

所述弹目交会模块，用于基于蒙特卡洛算法，随机生成弹目交会参数，实现弹目交会的随机分布；

所述威力仿真模块，用于根据选择的引线、战斗部、目标和随机生成的弹目交会参数，通过毁伤仿真计算，最终得出引战配合下战斗部对目标的毁伤概率和毁伤效果评估结果；

所述可视化仿真演示模块，用于根据弹目交会参数和威力仿真计算结果，对弹目交会、破片飞散、目标毁毁伤仿真计算伤的全过程进行可视化仿真演示。

进一步地，所述的引信建模参数，定距引信的参数化为距离，定高引信的参数为高度，定角引信的参数为离轴角，定向引信的参数为脱靶方位角，定线引信的参数为战斗部轴线；所述的不同类型的引信包括定距、定高、定角、定向、定线五种近炸引信。

进一步地，所述的战斗部建模参数，破片战斗部的参数包括战斗部形状、壳体材质、屈服极限、壳体密度、抗拉强度、壳体质量、炸药类型、装药密度、装药爆速、装药质量、起爆点位置、速度衰减系数、破碎系数、分布系数，连续杆战斗部的参数包括材料、横截面、长度、直径、初速、速度衰减系数、连续性系数、杆环质量、主装药质量、波形控制器质量、切割率；所述的不同类型的战斗部包括破片、连续杆两种战斗部。

进一步地，所述的目标易损性建模参数包括毁伤等效模型、毁伤树、毁伤律和毁伤判据；所述的不同类型的目标包括地面目标、空中目标、水面目标三种目标。

进一步地，所述的目标特性包括目标类型、装甲等效厚度、易损性。

进一步地，所述的弹目交会参数包括脱靶参数、交会角、交会方位角、相对速度倾角、相对速度偏角、导弹攻角、导弹俯仰角、导弹偏航角、导弹滚动角、目标俯仰角、目标偏航角、目标滚动角。

进一步地，所述的毁伤仿真计算包括根据引线的建模参数，计算引信最佳启爆点和启爆角；根据战斗部的建模参数，计算战斗部破片动态飞散锥；根据弹目交会参数，计算命中目标的破片分布和破片数；根据目标的毁伤等效模型、毁伤树和毁伤律，计算破片对目标杀伤概率；最终根据毁伤判据，给出毁伤效果评估结果。

进一步地，所述的可视化仿真演示包括三维可视化动态展示和二维图形图表静态展示。

本发明另一方面提供一种基于引信建模的战斗部威力仿真的方法，包括如下步骤：

S1、分别输入引信、战斗部和目标的建模参数，构建引信库、战斗部库和目标库；

S2、从目标库内选择一个目标，根据目标的特性，通过引战配合的分析匹配功能，自动或手动选择合适的引信和战斗部；

S3、基于蒙特卡洛算法，随机生成弹目交会参数；

S4、根据引线建模参数，计算引信最佳启爆点和启爆角；

S5、根据战斗部建模参数，计算战斗部破片动态飞散锥；

S6、根据弹目交会参数，计算命中目标的破片分布和破片数；

S7、根据目标的毁伤等效模型、毁伤树和毁伤律，计算破片对目标杀伤概率，最终根据毁伤判据，给出毁伤效果评估结果；

S8、根据弹目交会参数和威力仿真计算结果，对弹目交会、破片飞散、目标毁伤的全过程进行可视化仿真演示。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：在计算机上模拟引信参数化建模、战斗部参数化建模和目标易损性建模，通过复杂条件下的弹目交会情况，进行引信战斗部配合下的威力仿真分析，最终对毁伤的全过程进行可视化仿真演示。用于引信及战斗部系统研制的全过程，包括方案论证、样机研制、打靶试验、靶试分析、定型和改进等各阶段，以提高研制效率，缩短研制周期，节省人力、物力，从而降低研制成本。

附图说明

图1是本发明的系统模块结构图；

图2是本发明的方法步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术特点和优点更加清楚易懂，下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，包括引信建模模块、战斗部建模模块、目标易损性建模模块、引战配合模块、弹目交会模块、威力仿真模块和可视化仿真演示模块；

所述引信建模模块，用于输入引信建模参数，对不同类型的引信进行参数化建模，并保存到引信库，供引战配合模块调用；所述的引信建模参数，定距引信的参数化为距离，定高引信的参数为高度，定角引信的参数为离轴角，定向引信的参数为脱靶方位角，定线引信的参数为战斗部轴线；所述的不同类型的引信包括定距、定高、定角、定向、定线五种近炸引信；

所述战斗部建模模块，用于输入战斗部建模参数，对不同类型的战斗部进行参数化建模，并保存到战斗部库，供引战配合模块调用；所述的战斗部建模参数，破片战斗部的参数包括战斗部形状、壳体材质、屈服极限、壳体密度、抗拉强度、壳体质量、炸药类型、装药密度、装药爆速、装药质量、起爆点位置、速度衰减系数、破碎系数、分布系数，连续杆战斗部的参数包括材料、横截面、长度、直径、初速、速度衰减系数、连续性系数、杆环质量、主装药质量、波形控制器质量、切割率；所述的不同类型的战斗部包括破片、连续杆两种战斗部；

所述目标易损性建模模块，用于输入目标建模参数，对不同类型的目标进行参数化建模，并保存到目标库，供弹目交会模块调用；所述的目标易损性建模参数包括毁伤等效模型、毁伤树、毁伤律和毁伤判据；所述的不同类型的目标包括地面目标、空中目标、水面目标三种目标；

所述引战配合模块，用于根据目标特性，通过引战配合的分析匹配功能，自动或手动选择合适的引信和战斗部进行威力仿真；所述的目标特性包括目标类型、装甲等效厚度、易损性；

所述弹目交会模块，用于基于蒙特卡洛算法，随机生成弹目交会参数，实现弹目交会的随机分布；所述的弹目交会参数包括脱靶参数、交会角、交会方位角、相对速度倾角、相对速度偏角、导弹攻角、导弹俯仰角、导弹偏航角、导弹滚动角、目标俯仰角、目标偏航角、目标滚动角；

所述威力仿真模块，用于根据选择的引线、战斗部、目标和随机生成的弹目交会参数，通过毁伤仿真计算，最终得出引战配合下战斗部对目标的毁伤概率和毁伤效果评估结果；所述的毁伤仿真计算包括根据引线的建模参数，计算引信最佳启爆点和启爆角；根据战斗部的建模参数，计算战斗部破片动态飞散锥；根据弹目交会参数，计算命中目标的破片分布和破片数；根据目标的毁伤等效模型、毁伤树和毁伤律，计算破片对目标杀伤概率；最终根据毁伤判据，给出毁伤效果评估结果；

所述可视化仿真演示模块，用于根据弹目交会参数和威力仿真计算结果，对弹目交会、破片飞散、目标毁伤的全过程进行可视化仿真演示；所述的可视化仿真演示包括三维可视化动态展示和二维图形图表静态展示。

实施例：如图2所示，本发明提供的一种基于引信建模的战斗部威力仿真的方法，包括以下步骤：

S1、分别输入引信、战斗部和目标的建模参数，构建引信库、战斗部库和目标库；

S2、从目标库内选择一个目标，根据目标的特性，通过引战配合的分析匹配功能，自动或手动选择合适的引信和战斗部；

S3、基于蒙特卡洛算法，随机生成弹目交会参数；

S4、根据引线建模参数，计算引信最佳启爆点和启爆角；

S5、根据战斗部建模参数，计算战斗部破片动态飞散锥；

S6、根据弹目交会参数，计算命中目标的破片分布和破片数；

S7、根据目标的毁伤等效模型、毁伤树和毁伤律，计算破片对目标杀伤概率，最终根据毁伤判据，给出毁伤效果评估结果；

S8、根据弹目交会参数和威力仿真计算结果，对弹目交会、破片飞散、目标毁伤的全过程进行可视化仿真演示。

最后说明的是，上述实施例仅是本发明的部分实施例，并非全部实施例，本领域的普通技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于，包括：引信建模模块、战斗部建模模块、目标易损性建模模块、引战配合模块、弹目交会模块、威力仿真模块和可视化仿真演示模块；

所述引信建模模块，用于输入引信建模参数，对不同类型的引信进行参数化建模，并保存到引信库，供引战配合模块调用；

所述战斗部建模模块，用于输入战斗部建模参数，对不同类型的战斗部进行参数化建模，并保存到战斗部库，供引战配合模块调用；

所述目标易损性建模模块，用于输入目标建模参数，对不同类型的目标进行参数化建模，并保存到目标库，供弹目交会模块调用；

所述引战配合模块，用于根据目标特性，通过引战配合的分析匹配功能，自动或手动选择合适的引信和战斗部进行威力仿真；

所述弹目交会模块，用于基于蒙特卡洛算法，随机生成弹目交会参数，实现弹目交会的随机分布；

所述威力仿真模块，用于根据选择的引线、战斗部、目标和随机生成的弹目交会参数，通过毁伤仿真计算，最终得出引战配合下战斗部对目标的毁伤概率和毁伤效果评估结果；

所述可视化仿真演示模块，用于根据弹目交会参数和威力仿真计算结果，对弹目交会、破片飞散、目标毁伤的全过程进行可视化仿真演示。

2.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的引信建模参数，定距引信的参数化为距离，定高引信的参数为高度，定角引信的参数为离轴角，定向引信的参数为脱靶方位角，定线引信的参数为战斗部轴线；所述的不同类型的引信包括定距、定高、定角、定向、定线五种近炸引信。

3.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的战斗部建模参数，破片战斗部的参数包括战斗部形状、壳体材质、屈服极限、壳体密度、抗拉强度、壳体质量、炸药类型、装药密度、装药爆速、装药质量、起爆点位置、速度衰减系数、破碎系数、分布系数，连续杆战斗部的参数包括材料、横截面、长度、直径、初速、速度衰减系数、连续性系数、杆环质量、主装药质量、波形控制器质量、切割率；所述的不同类型的战斗部包括破片、连续杆两种战斗部。

4.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的目标易损性建模参数包括毁伤等效模型、毁伤树、毁伤律和毁伤判据；所述的不同类型的目标包括地面目标、空中目标、水面目标三种目标。

5.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的目标特性包括目标类型、装甲等效厚度、易损性。

6.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的弹目交会参数包括脱靶参数、交会角、交会方位角、相对速度倾角、相对速度偏角、导弹攻角、导弹俯仰角、导弹偏航角、导弹滚动角、目标俯仰角、目标偏航角、目标滚动角。

7.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的毁伤仿真计算包括根据引线的建模参数，计算引信最佳启爆点和启爆角；根据战斗部的建模参数，计算战斗部破片动态飞散锥；根据弹目交会参数，计算命中目标的破片分布和破片数；根据目标的毁伤等效模型、毁伤树和毁伤律，计算破片对目标杀伤概率；最终根据毁伤判据，给出毁伤效果评估结果。

8.根据权利要求1所述的一种基于引信建模的战斗部威力仿真系统，其特征在于：所述的可视化仿真演示包括三维可视化动态展示和二维图形图表静态展示。

9.一种基于引信建模的战斗部威力仿真的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、分别输入引信、战斗部和目标的建模参数，构建引信库、战斗部库和目标库；

S2、从目标库内选择一个目标，根据目标的特性，通过引战配合的分析匹配功能，自动或手动选择合适的引信和战斗部；

S3、基于蒙特卡洛算法，随机生成弹目交会参数；

S4、根据引线建模参数，计算引信最佳启爆点和启爆角；

S5、根据战斗部建模参数，计算战斗部破片动态飞散锥；

S6、根据弹目交会参数，计算命中目标的破片分布和破片数；

S7、根据目标的毁伤等效模型、毁伤树和毁伤律，计算破片对目标杀伤概率，最终根据毁伤判据，给出毁伤效果评估结果；

S8、根据弹目交会参数和威力仿真计算结果，对弹目交会、破片飞散、目标毁伤的全过程进行不同速率的可视化仿真演示。

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