[发明专利]一种战场态势场景仿真激励系统

权利要求书

1.一种战场态势场景仿真激励系统，其特征在于：包括系统管理与显示模块、战情态势仿真模块、仿真配置模块、模型建模模块和基础动作库建模模块；

所述系统管理与显示模块包括系统管理子模块、记录回放模块、驱动管理模块和仿真显示模块，通过XML配置文件和界面输入依次实现系统管理、记录回放、仿真显示和驱动管理；

所述战情态势仿真模块包括平台仿真、态势仿真、任务规划、任务推演和阵面控制子模块，通过这5个子模块实现对所需作战场景进行设计和仿真实现，同时对作战场景和任务进行任务规划推演；

所述仿真配置模块包括测试用例配置子模块、系统参数配置子模块和模型参数配置子模块，以此对系统参数、飞机模型参数、测试用例和通信接口进行配置；

系统管理与显示模块实时运行作战场景态势数据，仿真配置模块对各类参数进行配置，战情态势仿真模块根据场景推演产生态势目标信息、载机信息和阵面控制信号，并由系统管理与显示模块分别传输至雷达目标激励设备、雷达综合显控激励设备和阵面控制设备；阵面控制设备接收数据并解析数据，通过阵面控制信号和阵面控制设备来控制外部阵面系统；其中作战场景态势数据包括载机平台数据、目标数据和物理环境数据；

所述模型建模模块包括飞机特性子模块、雷达建模子模块和飞行方式子模块，进而对飞机的飞机特性、雷达模型和飞机飞行方式进行建模仿真；实现飞机仿真模型具体内容如下：

步骤1、对飞机参数的设置和初始化，包括RCS数据、最大速度、最大G值、初始姿态、初始位置、作战任务信息；

步骤2、然后飞机结合当前态势和飞机动作库做出相关机动决策，包括规避、攻击；

步骤3、接着根据决策信息，进行相关数据的坐标转换，并结合飞机三自由度运动方程做出姿态、位置的时间推进；

步骤4、同时根据当前飞机武器、雷达配置情况，输出相关控制信息，雷达由搜索模式进行攻击模式、武器进行攻击；

步骤5、上述时间推进执行完之后，如果没有结束仿真则进行循环步骤2和步骤3，反之则停止仿真；

其中，三自由度质心动力学方程为：

飞行状态量为其中V为飞机速度，θ为俯仰角，ψ为偏航角，X、Y、Z为飞机在空间绝对坐标下的三轴坐标；控制量为[n_x，n_z，φ]，其中n_x为飞机纵向过载，n_z为飞机法向过载，φ为飞机滚动角；

所述模型建模模块包括场景管理模块、交会计算仿真模块、工作模式仿真模块、波束调度仿真模块、目标检测仿真模块和航迹处理仿真模块；所述场景管理模块导入外部态势数据，结合用户的雷达探测信息和工作参数，所述交会计算仿真模块、工作模式仿真模块、波束调度仿真模块、目标检测仿真模块和航迹处理仿真模块依次进行交会计算、工作模式仿真、波束调度仿真、目标检测仿真和航迹处理仿真，最终输出工作状态信息和雷达探测信息；

所述交会计算仿真模块将目标的位置转换成天线系下的极坐标表示，并将目标速度转换成径向速度；具体如下：交会计算仿真模块内的相对位置解算法首先将载机和目标的大地坐标转换为地心坐标，再将目标的地心坐标转换为以载机位置为原点的东北天坐标，最后将东北天坐标转换为极坐标，得到目标相对于雷达的方位、仰角、距离；交会计算仿真模块内的相对速度解算法将地理系速度依次转化为地心系速度和径向速度最终得到目标的径向速度；

所述波束调度仿真模块通过雷达视距和雷达探测角度范围来判断目标是否满足雷达通视条件；

通过所述工作模式仿真模块进行机载火控雷达工作模式的管理、工作模式的切换；

所述波束调度仿真模块根据载机位置、雷达工作模式参数来模拟雷达工作状态，实现目标搜索、跟踪波束调度管理，具体依次包括搜索扫描图形、定点跟踪模型、TAS波束调度；

所述目标检测仿真模块根据雷达和目标的位置信息计算目标的相对位置信息，再将此相对位置信息与测向误差叠加，得到目标位置的角度、速度和距离信息；

所述航迹处理仿真模块基于目标点迹数据进行滤波仿真得到目标的航迹起始数据、航迹维持数据和航迹终止数据；

所述基础动作库建模模块包括直飞子模块、转弯子模块、爬升俯冲子模块和航路点机动子模块，目标机动能力仿真的具体过程如下：

首先，基于机动算法库配置需要实现的机动能力，并进行相应参数设置；

根据所选择机动模型和相关参数，并结合外部控制信息，选择相关机动算法，实现机动位置推算；

结合外部控制信息，如果没有收到停止命令，则继续上述循环，否则停止仿真；

所述基础动作库建模模块中飞行方式仿真包括平飞、蛇形机动、俯冲、爬升、盘旋、转弯、目标位置计算以及机动组合策略，

对上述飞行方式的控制方法如下：

根据驾驶员操纵飞机动的特点、不同阶段的操纵目标以及飞机当前状态与要求状态的差异选择开环或闭环控制；

当要求的运动参数和当前运动参数相差较大时，则开环控制即按照飞行员实际操纵经验大幅度改变控制量的值，以迅速改变运动参数：

开环控制算法为：

式中，C为控制量；为控制量的变化率；k为控制量的某个要求值；

当要求的运动参数与当前参数接近，且对运动参数需要作精确控制时，则选择闭环控制：按偏差的比例－微分－积分控制：

式中，C(S)为传递函数的拉氏变换；

X^*(S)为运动参数误差的拉氏变换；

X^*(S)＝X_要求(S)-X_实际(S)。