[發明專利]一種用于導彈攻防對抗的半實物仿真系統及其實現方法

有效

• 申請號: 202110490051.7
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113110110B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 婁文忠;趙飛;蘇子龍;何博;汪金奎
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種用于導彈攻防對抗的半實物仿真系統及其實現方法。本發明放置于暗室環境中，包括攔截器仿真系統、彈頭目標仿真系統、仿真主機和視景顯示屏；即能夠單獨用于針對攔截器或者攻擊彈頭的測試開發，也能夠用于模擬雙方進行反導與反攔截作戰，實現對攻擊方與防守方武器系統的同時開發；在測試博弈雙方對抗策略優劣中，實現兩者在對抗中互相學習從而不斷改進各自策略，與博弈對抗的數值計算相比，測試結果更可靠；不僅僅能夠用于反導攔截武器系統的測試開發，本發明中特指導彈攔截與反攔截，而且經過修改，也能夠用于地面戰車對抗，空中戰機格斗對抗等軍事對抗的半實物仿真。

技術領域

本發明涉及導彈測試領域，具體涉及一種用于導彈攻防對抗的半實物仿真系統及其實現方法。

背景技術

隨著近年來人工智能等前沿技術快速發展，全球各國都借此積極加快軍事智能化發展。其中導彈攻防對抗技術受到各國重視，未來部分先進的彈道目標和再入飛行器可能會具備更強的機動能力，其飛行軌跡將不可預測，如何有效攔截具備高機動能力的導彈目標成為反導武器研制和運用的難點。從博弈論角度看，導彈攻防對抗中含有彈頭和攔截器兩個對象，兩者具有相反的作戰目的，攔截器，相當于追擊者，采取追擊策略，力圖使目標處于捕獲范圍內，彈頭目標，相當于逃逸者，采取躲避策略，力圖不被攔截器攔截，雙方構成零和追逃博弈。追逃博弈問題的求解是個難點，因其涉及的微分方程比較復雜，約束條件呈耦合狀態，許多研究側重于博弈模型的建立及純粹的數學推導，使得目前的研究僅僅停留在數值層面。如果使用實彈試驗方式進行導彈攻防對抗策略的開發測試，準備周期長、成本高，且每次實驗條件無法做到一致性，不適合做導彈攻防對抗策略研究。

發明內容

針對以上存在問題，本發明提出了一種用于導彈攻防對抗的半實物仿真系統及其實現方法。

本發明的一個目的在于提出一種用于導彈攻防對抗的半實物仿真系統。

本發明的用于導彈攻防對抗的半實物仿真系統，放置于暗室環境中，包括：攔截器仿真系統、彈頭目標仿真系統、仿真主機和視景顯示屏；其中，攔截器仿真系統用于測試待測攔截器在虛擬飛行環境下的飛行；彈頭目標仿真系統用于測試待測彈頭目標在虛擬飛行環境下的飛行；仿真主機中設置有攔截器三維模型、彈頭目標三維模型和虛擬場景三維模型，用于從攔截器仿真系統和彈頭目標仿真系統中，分別接收待測攔截器和待測彈頭目標在虛擬飛行環境中的飛行狀態，并將待測攔截器和待測彈頭目標的飛行狀態分別輸入至攔截器三維模型、彈頭目標三維模型和虛擬場景三維模型，實現攔截器三維模型和彈頭目標三維模型在虛擬場景三維模型中的模擬對抗飛行，并實時將攔截器三維模型和彈頭目標三維模型相互間的對抗態勢分別返回至攔截器仿真系統和彈頭目標仿真系統；攔截器仿真系統和彈頭目標仿真系統將攔截器三維模型和彈頭目標三維模型各自所面臨的對抗態勢，分別用于模擬待測攔截器和待測彈頭目標的虛擬飛行環境，由此分別刷新各自新的飛行狀態，再次供仿真主機接收，從而實現仿真回路閉環；視景顯示屏調用仿真主機中攔截器三維模型和彈頭目標三維模型的攻防對抗飛行軌跡數據，并以三維演示方式展示待測攔截器和待測彈頭目標在虛擬場景下的飛行對抗，研究開發人員通過觀察視景顯示屏上待測攔截器和待測彈頭目標之間相互飛行的位置關系來判斷攻防對抗策略的性能；

攔截器仿真系統包括：第一姿態轉臺、攔截器仿真平臺和第一高清顯示幕布；其中，待測攔截器安裝在第一姿態轉臺上；攔截器仿真平臺分別與待測攔截器和第一姿態轉臺相連；攔截器仿真平臺中設置有攔截器仿真計算模型；第一高清顯示幕布放置在待測攔截器周圍，用于投放待測攔截器在虛擬場景飛行過程中，待測攔截器的第一人稱飛行視角內的場景信息以及出現的彈頭目標；攔截器仿真平臺和第一高清顯示幕分別與仿真主機相連；待測攔截器對第一高清顯示幕布投放的場景信息以及出現的彈頭目標進行采集獲取，同時對自身姿態進行感知，并形成飛控指令傳輸至攔截器仿真平臺；攔截器仿真平臺將飛控指令輸入至其攔截器仿真計算模型，通過進行仿真計算得到攔截器的飛行狀態參數，包括加速度、速度和姿態參數，之后將加速度參數輸入至待測攔截器，將姿態參數傳輸至第一姿態轉臺，將速度和姿態參數傳輸至仿真主機；第一姿態轉臺根據姿態信號對待測攔截器的姿態進行同步實時調整；