[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

说明书

本发明公开了一种用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统及其实现方法。本发明放置于暗室环境中，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；即能够单独用于针对拦截器或者攻击弹头的测试开发，也能够用于模拟双方进行反导与反拦截作战，实现对攻击方与防守方武器系统的同时开发；在测试博弈双方对抗策略优劣中，实现两者在对抗中互相学习从而不断改进各自策略，与博弈对抗的数值计算相比，测试结果更可靠；不仅仅能够用于反导拦截武器系统的测试开发，本发明中特指导弹拦截与反拦截，而且经过修改，也能够用于地面战车对抗，空中战机格斗对抗等军事对抗的半实物仿真。

技术领域

本发明涉及导弹测试领域，具体涉及一种用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统及其实现方法。

背景技术

随着近年来人工智能等前沿技术快速发展，全球各国都借此积极加快军事智能化发展。其中导弹攻防对抗技术受到各国重视，未来部分先进的弹道目标和再入飞行器可能会具备更强的机动能力，其飞行轨迹将不可预测，如何有效拦截具备高机动能力的导弹目标成为反导武器研制和运用的难点。从博弈论角度看，导弹攻防对抗中含有弹头和拦截器两个对象，两者具有相反的作战目的，拦截器，相当于追击者，采取追击策略，力图使目标处于捕获范围内，弹头目标，相当于逃逸者，采取躲避策略，力图不被拦截器拦截，双方构成零和追逃博弈。追逃博弈问题的求解是个难点，因其涉及的微分方程比较复杂，约束条件呈耦合状态，许多研究侧重于博弈模型的建立及纯粹的数学推导，使得目前的研究仅仅停留在数值层面。如果使用实弹试验方式进行导弹攻防对抗策略的开发测试，准备周期长、成本高，且每次实验条件无法做到一致性，不适合做导弹攻防对抗策略研究。

发明内容

针对以上存在问题，本发明提出了一种用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统及其实现方法。

本发明的一个目的在于提出一种用于导弹攻防对抗的半实物仿真系统。

本发明的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，研究开发人员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信号对待测拦截器的姿态进行同步实时调整；