[發(fā)明專利]逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法

有效

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• 申請日: 2016-08-17
• 公開（公告）號: CN107766588B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 左光;石泳;董朝陽;賈臻;陳沖;李憲強;陳鑫;侯硯澤
• 申請（專利權）人: 北京空間技術研制試驗中心
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/14
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本發(fā)明提供一種逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法，該方法包括以下步驟：建立多體飛行器系統(tǒng)模型；對仿真中的部分不確定參數的不確定性進行分析，設計滿足真實的分布律以及隨機過程的實現；設計多次碰撞情況仿真，并記錄結果。建立多體飛行器系統(tǒng)模型的步驟包括：分別建立多體飛行器的參數化模型；將研究對象的物理屬性進行賦值，然后進行運動學分析和動力學分析。多次碰撞情況仿真可以有真實隨機仿真、選定仿真、范圍估計仿真三種仿真情況。本發(fā)明可實現多物體碰撞的快速求解，并可快速修改參數以獲得一系列型號的仿真驗證，提高驗證效率，有效保證結果的真實性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法，屬于飛行器接觸分離(碰撞)技術領域。

背景技術

在高馬赫數下，多個飛行器在空間中由于失控而碰撞，或者分離后二次接觸碰撞情況的發(fā)生，本專利提出一種研究該問題的技術方法。

針對碰撞后，飛行器的姿態(tài)會有哪些可能情況，軌跡的可能情況，碰撞體之間的最大以及最小距離，特別是針對多運動體，多參數存在不確定性的條件下的姿態(tài)，軌跡以及碰撞體之間的關系等問題是最關心的。

而實際當中，風速，大氣密度都存在干擾，往往由于各種物理參數，即質心，慣量等測量，氣動載荷存在偏差，碰撞時刻姿態(tài)的不同也會對結果產生影響，雖然利用準確的物理模型得到碰撞后的運動情況，可以得到姿態(tài)，軌跡以及碰撞體之間的關系，但在實際情況下，不能有效的反映真實的結果。

針對此問題，一直以來，主要考慮參數不變時的情況作為一種基本狀態(tài)，確定最差情況時的參數作為極限情況，這雖然可以滿足上述要求，但是主要問題是，參數在什么情況下是最差，當參數比較多，且沒有明確的關系時，這就很難得到滿意的結果。但是，如果這些參數服從某種確定的概率分布，或者近似某種概率分布，進行多次仿真，每一次參數都按照分布規(guī)律隨機生成，那么只要次數足夠多，就可以得到近似的碰撞結果分布情況，根據極大似然原理，這種結果也是可信的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是更有效的得到多體碰撞后軌跡的可能分布，姿態(tài)分布，相對距離的范圍情況，在較多參數存在不確定性的影響下，提出一種逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法。

本發(fā)明所采取的技術方案如下：

一種逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法，包括以下步驟：建立多體飛行器系統(tǒng)模型；對仿真中的部分不確定參數的不確定性進行分析，設計滿足真實的分布律以及隨機過程的實現；設計多次碰撞情況仿真，并記錄結果。

作為本發(fā)明上述逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法的改進，建立所述多體飛行器系統(tǒng)模型的步驟包括：分別建立多體飛行器的參數化模型；將研究對象的物理屬性進行賦值，然后進行運動學分析和動力學分析。

對于上述逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法，所述參數化模型的參數包括幾何尺寸、氣動力、氣動力矩、質心、慣量、姿態(tài)、速度、角速度、爆炸螺栓的載荷。

作為本發(fā)明上述逃逸飛行器遵循多種概率分布的多次碰撞情況仿真方法的改進，所述多次碰撞情況仿真有以下三種仿真情況：真實隨機仿真：多次仿真過程中，某一次仿真的所有參數均是隨機生成，所述參數之間不存在內在關系；選定仿真：多次仿真過程中，提前將參數在區(qū)間段內進行劃分，按照總次數提前按照分布規(guī)律計算出某區(qū)間數值在仿真中出現的次數，并以區(qū)間左邊界或右邊界作為參數的確定數值，仿真過程中，將參數按照矩陣運算規(guī)則，那么哪一次參數是哪個值就能用標記矩陣和數值矩陣來代表，提高運算速度，近似得到仿真結果；范圍估計仿真：多次仿真過程中，提前將參數在區(qū)間段內進行劃分，按照總次數提前按照分布規(guī)律計算出某區(qū)間數值在仿真中出現的次數，并以區(qū)間左邊界或右邊界作為參數的確定數值，所有參數按照排列組合的知識，逐個進行仿真。