[发明专利]一种基于仿真实验的装甲装备毁伤规律分析方法

说明书

技术领域

本发明属于作战仿真技术领域，尤其涉及一种基于仿真实验的装甲装备毁伤规律分析方法。

背景技术

装备战损、弹药消耗评估是作战准备工作的重要内容：平时或战前，通过作战过程中装备战损、弹药消耗量的预计，可以合理的规划装备维修力量以及弹药、器材的储备量；战中，利用装甲装备毁伤效果的研究成果，可以为指挥员制定火力打击方案提供理论指导。而装甲装备毁伤规律分析则是开展装备战损、弹药消耗评估的基础，是一项基础性的研究，又具有很强的现实意义。

“一战”和“二战”期间，装甲装备得到了大规模的应用。战后，学者采用战例分析的方法进行装甲装备毁伤规律分析，得到了较为可信的装备命中部位分布规律，即“鸡心曲线”，同时也基于战例分析法得到毁伤等级的分布规律(不同毁伤等级装备的比例关系)。近半个多世纪以来，装甲装备的射击精度和杀伤威力都有了较大幅度的提升，同时装备的防护能力也相应增强，但装甲装备参与的大规模作战行动则少之又少，没有合适的战例用于当前装备毁伤规律的分析研究。

随着仿真技术应用的不断深入，采用计算机仿真的方法已经得到大家的普遍认可。例如利用作战仿真系统开展训练和实验研究，其通过计算机网络将各种装甲车辆、火炮、武装直升机及保障力量装备仿真模型连接起来，并加入到虚拟的战场环境中，支持在某种作战想定条件下红蓝双方的作战对抗仿真。但其存在一些问题，例如：作战仿真系统通常会采用蒙特卡洛方法直接产生毁伤结果，虽然可以满足实时性要求，但是准确度却非常低。因为此种方法忽略了弹目交汇过程，没有充分利用仿真数据，无法得到目标命中部位和命中射线，也无法为准确计算毁伤部件和程度提供数据基础。还有利用计算机图形学中关于线面求交的基本算法，但是这种方法只能求解线面之间的交点，没有射线和几何体的相交算法，所以无法直接应用于装甲装备弹目交汇仿真中解答弹药射线与装备表面的交汇问题。即使是利用目前成熟的视景仿真软件所提供的求交计算环境，在线应用的适应性也不高。

所以，利用现有作战仿真技术开展装备战损规律研究，仍有以下几方面问题需要解决：

(1)如何产生类似实战的大量战损装备的命中部位分布；

(2)弹药对装备毁伤效果仿真实验中，不可能遍历所有打击条件(所有打击位置和打击方向)，那么如何科学地选择有代表性的仿真实验条件；

(3)如何用有限种毁伤效果仿真实验结果得出无限种打击状态下的毁伤效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于仿真实验的装甲装备毁伤规律分析方法，其通过空间交汇计算方法解决作战仿真中弹药打击命中位置过程和破片毁伤元命中部件过程，通过空间聚类方法寻找典型弹药侵彻过程，能够支持开展装甲装备战损规律的仿真实验分析，并提高了陆军作战仿真系统中打击毁伤仿真的准确性，同时满足了作战仿真的实时性要求。

本发明的基于仿真实验的装甲装备毁伤规律分析方法，其包括以下步骤：

步骤1，建立作战仿真系统的毁伤数据库：

步骤11，基于K-Means空间聚类算法的目标非均匀分割模型对目标装备进行分割简化；

步骤12，根据K-Means空间聚类算法的部件简化原则将目标装备简化为单元体，得到各单元体的端点坐标和各个表面的方程，利用弹目空间弹交汇模型计算方法计算毁伤元终点弹道与部件简化模型交汇点坐标，得到典型情况下装备的毁伤部件和毁伤等级情况，即获得典型打击结果，根据所述典型打击结果建立毁伤数据库；

步骤2，根据步骤1建立的毁伤数据库建立毁伤数据库匹配模型；

所述毁伤数据库通过离线分析的方式产生，用于记录经过装甲侵彻数值仿真和装备损伤部件计算后得到的针对典型打击条件下的损伤部件和毁伤等级数据，由若干弹药毁伤效能数据表和一个索引表组成；

其中，索引表是用来快速定位需要查询的弹药毁伤效能数据表，索引表的数据结构中包含索引项为弹药名称和装备名称，指针项为表名的三个字段，查询该表时，将弹药名称和装备名称中的关键字同作战仿真中产生的弹目名称进行匹配，关键字相同即匹配成功，继而找到该条记录，根据该记录中的指针项即可定为相应的弹药毁伤效能数据表；

弹药毁伤效能数据表根据弹药和装备型号进行表格划分，每个表中的弹药和装备的组合与其他表没有重叠，内容包括弹着点、着弹方向和损伤部件三个字段；

步骤3，基于装备单元体的弹目空间弹交汇模型获得作战仿真实验中某次交火的命中位置：