[發(fā)明專利]一種惡劣氣象條件下的彈道解算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110310653.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN112699624B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦華旺;戴躍偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06N20/00;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了一種惡劣氣象條件下的彈道解算方法，包括步驟：（1）針對(duì)各種典型惡劣氣象對(duì)飛行彈箭彈道的影響進(jìn)行分類，確定是直接影響彈箭的阻力和升力，或僅是對(duì)環(huán)境參數(shù)有影響；（2）根據(jù)各種惡劣氣象的特點(diǎn)，提取出惡劣氣象的氣象學(xué)特征；（3）建立各種惡劣氣象關(guān)于彈道氣象參數(shù)的特征函數(shù)，獲取彈道模型所涉及氣象參數(shù)與惡劣氣象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；（4）利用感知機(jī)學(xué)習(xí)算法建立各種惡劣氣象的識(shí)別模型；（5）將惡劣氣象的模式識(shí)別模型與彈道模型聯(lián)立，得到可計(jì)及惡劣氣象條件影響的彈道解算模型；（6）將彈道解算模型與短臨預(yù)報(bào)系統(tǒng)提供的信息相結(jié)合，來進(jìn)一步優(yōu)化彈道解算結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及彈道解算方法，尤其涉及一種惡劣氣象條件下的彈道解算方法。

背景技術(shù)

各類彈箭在大氣中飛行的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到氣象條件的影響，氣象條件主要是通過空氣動(dòng)力影響飛行特性。現(xiàn)有的彈道解算和修正均是在常規(guī)氣象條件下進(jìn)行的，而對(duì)于颶風(fēng)、暴雨以及沙塵暴等惡劣氣象條件，則缺乏相應(yīng)的彈道解算方法，導(dǎo)致在惡劣氣象條件下的性能受限，影響彈箭打擊精度或人工降雨等民用彈箭的使用效率。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)及氣象條件影響飛行特性的惡劣氣象條件下的彈道解算方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的彈道解算方法，通過將惡劣氣象的模式識(shí)別模型與彈道模型聯(lián)立，得到可計(jì)及惡劣氣象條件影響的彈道解算模型；步驟如下：

（1）針對(duì)惡劣氣象對(duì)飛行彈箭彈道的影響進(jìn)行分類，確定是直接對(duì)彈箭的阻力和升力有影響，或僅是對(duì)環(huán)境參數(shù)有影響；

（2）根據(jù)惡劣氣象的特點(diǎn)，提取出惡劣氣象的氣象學(xué)特征；

（3）建立各種惡劣氣象關(guān)于彈道氣象參數(shù)的特征函數(shù)，獲取彈道模型所涉及氣象參數(shù)與惡劣氣象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；

（4）利用感知機(jī)學(xué)習(xí)算法建立各種惡劣氣象的模式識(shí)別模型；

（5）將惡劣氣象的模式識(shí)別模型與彈道模型聯(lián)立，得到可計(jì)及惡劣氣象條件影響的彈道解算模型；

（6）將彈道解算模型與短臨預(yù)報(bào)系統(tǒng)提供的信息相結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化彈道解算結(jié)果。

進(jìn)一步，步驟（1）中，所述的惡劣氣象分類中，采用氣動(dòng)力數(shù)值模擬、多相流動(dòng)數(shù)值模擬，在不同條件下，分析惡劣氣象對(duì)作用在彈箭上的力和力矩的影響；同時(shí)采用氣象學(xué)和彈道學(xué)分析各種惡劣氣象對(duì)飛行環(huán)境參數(shù)的影響；所述的不同條件為不同的馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、飛行攻角、姿態(tài)角；采用非均相流模型對(duì)每一相單獨(dú)求解，考慮相間作用力，同時(shí)在空化流動(dòng)中涉及到相間質(zhì)量傳輸，加入相間傳輸項(xiàng)以及其引起的動(dòng)量修正源項(xiàng)，得到第項(xiàng)的控制方程為：

其中，為時(shí)間，為第相的體積分?jǐn)?shù)，為第相中的空氣密度，為流體在鉛直方向上的分量，為第相介質(zhì)相對(duì)于鉛直分量的速度，為第相中的質(zhì)量源，為單位體積流體中從相到相的質(zhì)量流量。

進(jìn)一步，步驟（3）中，所述的彈道模型與惡劣氣象的內(nèi)在關(guān)聯(lián)中，提取出用彈道氣象參數(shù)來描述的惡劣氣象特征，彈道參數(shù)受多種氣象因素共同作用，設(shè)定彈道氣象參數(shù)是氣象因素的連續(xù)光滑函數(shù)，表達(dá)為如下形式：

其中，為彈道氣象參數(shù)；為步驟（2）中提取的氣象學(xué)特征；c=1,2,...，n，n為氣象參數(shù)的總數(shù)；表達(dá)式在零點(diǎn)處Taylor展開：

其中，為泰勒展開式的第一項(xiàng)，為泰勒展開式第二項(xiàng)，以此類推至的前一項(xiàng)為泰勒展開式的第項(xiàng)，為泰勒展開式的余項(xiàng)。當(dāng)氣象因素對(duì)彈道氣象參數(shù)有影響時(shí)，且存在線性與非線性影響，所述 Taylor展開式保留至二次項(xiàng)。

進(jìn)一步，步驟（4）中，實(shí)現(xiàn)惡劣氣象的模式識(shí)別模型步驟如下：