[发明专利]一种用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统及其实现方法

权利要求书

1.一种用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统，其特征在于，所述用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统，放置于暗室环境中，包括：拦截器仿真系统、弹头目标仿真系统、仿真主机和视景显示屏；其中，拦截器仿真系统用于测试待测拦截器在虚拟飞行环境下的飞行；弹头目标仿真系统用于测试待测弹头目标在虚拟飞行环境下的飞行；仿真主机中设置有拦截器三维模型、弹头目标三维模型和虚拟场景三维模型，用于从拦截器仿真系统和弹头目标仿真系统中，分别接收待测拦截器和待测弹头目标在虚拟飞行环境中的飞行状态，并将待测拦截器和待测弹头目标的飞行状态分别输入至拦截器三维模型、弹头目标三维模型和虚拟场景三维模型，实现拦截器三维模型和弹头目标三维模型在虚拟场景三维模型中的模拟对抗飞行，并实时将拦截器三维模型和弹头目标三维模型相互间的对抗态势分别返回至拦截器仿真系统和弹头目标仿真系统；拦截器仿真系统和弹头目标仿真系统将拦截器三维模型和弹头目标三维模型各自所面临的对抗态势，分别用于模拟待测拦截器和待测弹头目标的虚拟飞行环境，由此分别刷新各自新的飞行状态，再次供仿真主机接收，从而实现仿真回路闭环；视景显示屏调用仿真主机中拦截器三维模型和弹头目标三维模型的攻防对抗飞行轨迹数据，并以三维演示方式展示待测拦截器和待测弹头目标在虚拟场景下的飞行对抗，通过观察视景显示屏上待测拦截器和待测弹头目标之间相互飞行的位置关系来判断攻防对抗策略的性能；

拦截器仿真系统包括：第一姿态转台、拦截器仿真平台和第一高清显示幕布；其中，待测拦截器安装在第一姿态转台上；拦截器仿真平台分别与待测拦截器和第一姿态转台相连；拦截器仿真平台中设置有拦截器仿真计算模型；第一高清显示幕布放置在待测拦截器周围，用于投放待测拦截器在虚拟场景飞行过程中，待测拦截器的第一人称飞行视角内的场景信息以及出现的弹头目标；拦截器仿真平台和第一高清显示幕分别与仿真主机相连；待测拦截器对第一高清显示幕布投放的场景信息以及出现的弹头目标进行采集获取，同时对自身姿态进行感知，并形成飞控指令传输至拦截器仿真平台；拦截器仿真平台将飞控指令输入至其拦截器仿真计算模型，通过进行仿真计算得到拦截器的飞行状态参数，包括加速度、速度和姿态参数，之后将加速度参数输入至待测拦截器，将姿态参数传输至第一姿态转台，将速度和姿态参数传输至仿真主机；第一姿态转台根据姿态参数对待测拦截器的姿态进行同步实时调整；

弹头目标仿真系统包括：第二姿态转台、弹头目标仿真平台和第二高清显示幕布；其中，待测弹头目标安装在第二姿态转台上；弹头目标仿真平台分别与待测弹头目标和第二姿态转台相连；弹头目标仿真平台中设置有弹头目标仿真计算模型；第二高清显示幕布放置在待测弹头目标周围，用于投放待测弹头目标在虚拟场景飞行过程中，待测弹头目标的第一人称飞行视角内的场景信息以及出现的拦截器；弹头目标仿真平台和第二高清显示幕布分别与仿真主机相连；待测弹头目标对第二高清显示幕布投放的场景信息以及出现的拦截器进行采集获取，同时通过对自身姿态进行感知，形成飞控指令传输至弹头目标仿真平台；弹头目标仿真平台将飞控指令输入至弹头目标仿真计算模型，通过进行仿真计算得到弹头目标的飞行状态参数，包括加速度、速度和姿态参数，之后将加速度参数输入至待测弹头目标，将姿态参数传输至第二姿态转台，将速度和姿态参数传输至仿真主机；第二姿态转台根据姿态参数对待测弹头目标的姿态进行同步实时调整；

仿真主机将所接收到的拦截器的速度和姿态参数，输入至拦截器三维模型，实现拦截器三维模型在仿真主机的虚拟场景三维模型中，进行巡航飞行，并对弹头目标进行探测、追踪和击落，完成拦截任务；并且，仿真主机将所接收到的弹头目标的速度和姿态参数输入至弹头目标三维模型，实现弹头目标三维模型在仿真主机的虚拟场景三维模型中，进行巡航飞行，并对拦截器进行探测、躲避和逃逸，完成反拦截任务；待测拦截器对待测弹头目标的拦截和待测弹头目标对待测拦截器的反拦截构成对抗过程；

仿真主机将拦截器三维模型在虚拟场景三维模型中飞行时，拦截器三维模型自身的第一人称飞行视角内的环境信息发送至第一高清显示幕布，为待测拦截器提供模拟的飞行环境，拦截器三维模型自身的第一人称飞行视角内的环境信息内会包含弹头目标三维模型；同时仿真主机将弹头目标三维模型在虚拟场景三维模型飞行过程中，待测弹头目标的第一人称飞行视角内的环境信息发送至第二高清显示幕布，为待测弹头目标提供模拟飞行环境，待测弹头目标的第一人称飞行视角内的环境信息内会包含拦截器三维模型；在此整个仿真回路形成闭环；

视景显示屏从仿真主机中调用实时的拦截器三维模型和弹头目标三维模型，同时生成拦截器三维模型和弹头目标三维模型在虚拟场景三维模型中的实时视频图像，视频图像中包括拦截器三维模型和弹头目标三维模型各自的实时飞行位置和姿态，以及两者在整个对抗过程中的飞行轨迹曲线记录；

根据生成的飞行轨迹曲线，同时对导弹拦截技术与导弹反拦截技术进行分析研究，实现对测试中所应用攻防策略算法的改进与开发。