[发明专利]一种基于蒙特卡洛的弹道仿真方法

说明书

本发明是一种基于蒙特卡洛的弹道仿真方法。本发明属于弹道仿真技术领域，本发明采用动力学和运动学方程，建立导弹六自由度的弹道仿真模型；设置多种随机变量，根据多种随机变量，生成随机干扰序列；根据生成的随机干扰序列，加载到导弹六自由度的弹道仿真模型中，模拟随机变量对导弹打靶弹道的影响；通过多次迭代仿真来模拟随机干扰对导弹打靶精度的影响。本发明在综合考虑目前导弹弹道仿真中所需考虑的随机干扰量之外，新增了若干对弹道仿真结果影响较大的随机干扰量，这些随机干扰量的注入，能够使得算法的完整度和仿真精度更高，仿真结果更贴合实际，试用性也更加广泛。

技术领域

本发明涉及弹道仿真技术领域，是一种基于蒙特卡洛的弹道仿真方法。

背景技术

传统的导弹试验依靠实弹打靶来实现，但是此种方法会耗费大量的人力和财力，且在导弹预研阶段不可能实现。目前进行导弹弹道仿真是研究导弹打击精度的重要手段，对导弹采用蒙特卡洛法进行计算机模拟打靶，可以研究随机干扰对导弹落点精度的影响。蒙特卡洛法又被称为随机抽样或统计试验方法，蒙特卡洛弹道仿真的基本思想是利用计算机的随机数值模拟来代替导弹飞行过程中的随机干扰因素，并将随机数值与导弹飞行动力学方程有机结合，以此代替真实的飞行试验，研究随机干扰因素对打靶精度的影响。

蒙特卡洛弹道仿真中一般将随机干扰因素分为以下三类：

火箭弹结构参数误差，主要包括推力大小偏差、线推力偏心、角推力偏心、质量偏差和转动惯量偏差等。发射过程带来的干扰，一般将发射过程的干扰综合成为初始角速度扰动。弹道风的影响。

可以发现目前的蒙特卡洛弹道仿真方法中对随机干扰因素的考虑不是很全面，对导弹质量偏心距、偏心距的初始相位、推力偏角相位、指向偏差相位和瞄准偏差相位均鲜有考虑，而这些干扰因素均是需要经过大量计算转换才能与导弹的飞行动力学方程相结合，且对导弹弹道的影响和最终的落点精度影响颇大。

发明内容

本发明综合考虑了蒙特卡洛弹道仿真方法中的各种随机干扰因素，并将一些较难处理的随机干扰因素与飞行动力学方程相结合，使弹道仿真的结果更加贴合实际，本发明提供了一种基于蒙特卡洛的弹道仿真方法，本发明提供了以下技术方案：

一种基于蒙特卡洛的弹道仿真方法，包括以下步骤：

步骤1：采用动力学和运动学方程，建立导弹六自由度的弹道仿真模型；

步骤2：设置多种随机变量，根据多种随机变量，生成随机干扰序列；

步骤3：根据生成的随机干扰序列，加载到导弹六自由度的弹道仿真模型中，模拟随机变量对导弹打靶弹道的影响；

步骤4：通过多次迭代仿真来模拟随机干扰对导弹打靶精度的影响。

优选地，所述多种随机变量包括导弹的质心偏移、初始速度、初始速度攻角、初始攻角相位、导弹的指向偏差、释放偏差、指向偏差相位、释放偏差相位、质心纵向偏移、质心的偏心距、偏心距相位角、质心偏移、质心偏移相位角、推力偏角和推力偏角相位，根据多种随机变量，生成随机干扰序列。

优选地，导弹的指向偏差、释放偏差、指向偏差相位和释放偏差相位影响导弹的初始姿态角，通过更改导弹初始的俯仰角和偏航角，进行两次角度变换实现，设定θ₁为指向相位，φ₁为指向偏差，θ₂为释放相位，φ₂为释放偏差，绕X轴旋转的坐标变换矩阵为R_x(α)，绕Y轴旋转的坐标变换矩阵为R_y(β)，通过下式表示R_x(α)和R_y(β)：