[发明专利]一种基于运动学模型的干扰弹模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于运动学模型的干扰弹模拟方法，该方法包括以下步骤：（1）确定发射方向；（2）确定发射速度；（3）确定发射轨迹；（4）确定点燃时间；（5）渲染干扰弹的弹头；（6）渲染感染弹的尾迹；（7）生成动画。本发明中用三次贝塞尔曲线模拟干扰弹的连续运动，有效的解决上述的分段模型中运动轨迹不连续的问题。本发明中不仅考虑了上述的动力学因素还增加了运动的随机性，将干扰弹的运动速度在一定的基准上进行随机化和发射方向随机，有效的解决了模型单一的问题。本发明模拟速度更快、效果更加真实，参数设置更加灵活。

技术领域

本发明涉及运动学仿真模型领域，具体涉及一种基于运动学模型的干扰弹模拟方法。

背景技术

干扰弹的模拟与仿真是战机战斗场景仿真中的重要内容。红外导弹的工作原理是引导弹头跟踪辐射源，而干扰弹在投射时燃烧产生辐射热源，一般它的辐射能量高于机载本身，这样将机载与干扰弹的辐射进行等效时，能量的中心就偏离了机载本身，使红外导弹不能击中真正的目标造成脱靶。现有的干扰弹模拟方法包括：一种考虑受到空气阻力，干扰弹重力，干扰弹横切面积等的影响因素建立其运动的动力学模型；另一种考虑到干扰弹运动的复杂性，将干扰弹的运动分别参考发射机载和红外导弹两个不同的参考系，分几段进行模拟。

干扰弹的的动力学模型计算较为复杂，不能考虑各种随机影响因素，不太适合实时动画和仿真中使用，而分段模型将连续的运动分割，对干扰弹的运动轨迹的连续性造成影响。基于以上技术的问题，在本专利中利用三次贝瑟尔曲线和运动学因子结合的方法，模拟干扰弹的运动，并且通过对干扰弹的速度增加随机量，使其运动具有不确定性，模拟各种随机因素对干扰弹运动的影响；点燃时间和燃烧的尾迹与发射速度关联，这种方式模拟可以使模拟的干扰弹的燃烧时间最充分，模拟对红外弹进行诱骗使其脱靶的效果。

赵松庆和吴永刚1997年在第二期航空兵器发表论文《红外干扰特征建模及其仿真装置》。研究了红外干扰弹的特征建模与仿真的思想，此文中考虑到发射干扰弹的机载运动具有随机性，对干扰弹的运动模型进行了分步建立：首先参考发射机载的运行情况建立模型；再参考红外导弹的运动情况为参考性建立模型；最后综合这两个模型进行最终的干扰弹运动模型的建立。该文中模型建立的相当复杂，运算速度低，在实际作战过程中干扰弹发射时间的快慢，决定了机载是否能逃脱红外干扰弹。该模型计算复杂需要的时间长，不利于动画和仿真实现。而且将一个连续运动的物体的运动轨迹，分成两个不同的阶段不同的参考系，是干扰弹的运动不具有连贯性，对其运动的轨迹产生很大的影响。

刘加丛和刘占辰2007年3月在红外技术期刊上面发表了论文《红外诱饵对红外导弹轨迹干扰仿真研究》中对红外干扰的运动模型进行了研究。研究中考虑了红外干扰弹在运动中空气阻力对其产生作用，建立的加速度模型：其中ρ_a为大气密度，v是速度，g是重力加速度，其中ω是干扰弹重量，C_d为阻力系数，A_ref为与阻力有关的参考面积。此文通过所建立的干扰弹运动模型进行仿真，在发射红外导弹跟踪目标时，在垂直方向上，干扰弹确实对红外导弹产生了干扰。但是在此文的拖靶量在每次仿真中只能得到一个数据，在实验参数固定的情况下所得到的结果都是一样的。这样的实验结果不具有代表性，每次固定干扰弹的运动模型参数，运动轨迹都是一致的，无法确保实验的真实性。

发明内容

发射干扰弹的过程包括：确定发射方向、确定发射速度、计算发射轨迹和确定点燃的时间，如图1。

干扰弹在使用过程中主要应用在三个方面：第一，诱惑敌方红外导弹，当机载被作为红外导弹的攻击目标时，机载可以发射干扰弹形成多个与自身等效的辐射源，敌方跟踪其中一个等效的辐射源，使敌方的导弹脱；第二，逃脱敌方红外导弹，当机载观察到将要被敌方攻击时，提前发射干扰弹，使敌方去跟踪错误的目标，使自身逃脱攻击；第三，削弱敌方红外导弹，当敌方发射一枚时，机载可以发射多枚干扰弹，扰乱敌方的攻击，从而降低敌方的攻击势力。