[发明专利]一种基于matlab的导弹杀伤效果计算和可视化方法

权利要求书

1.一种基于matlab的导弹杀伤效果计算和可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据目标和导弹的外形约束计算点集并渲染各自外形；

S2：建立导弹引信模型；

S3：计算点集运动并进行可视化；

S4：导弹引信发现目标后启动引爆模型，将目标和破片可视化；

S5：计算命中破片数量；

所述计算点集并渲染各自外形，包括：

将目标和导弹分割成简单几何体，弹翼用面来表示；将几何体的边界离散为点，用点来描述该几何体，渲染柱面用surf函数，渲染弹翼用fill函数，且只渲染露出的部分，将目标的关键部位单独列出，以便准确评估杀伤效果；建立的目标和导弹都基于机体坐标系，机体坐标系原点选择各自质心；目标和导弹的点集坐标分别为T_b和M_b，下标b表示机体坐标系，惯性坐标系坐标用下标e表示；

建立引信模型，包括：

将引信视野简化为一个前视的圆台侧面，进而简化为视线线段绕导弹纵轴旋转360°，视线线段取数倍于导弹杀伤半径，将视线线段按照小于目标尺寸的分辨率离散为点，绕导弹纵轴旋转360°形成一个布满圆台面的点集，并计算每个点与目标的位置关系，以确定是否发现目标；

采用凸包生成函数convhulln(Points)生成目标和导弹几何体，此函数的输入值Points为点集，生成包含点集内所有点的最小凸包，返回值里包括生成凸包的体积，如果点集内增加一个点而返回的凸包体积不变，那么就认为此点在之前的凸包之内；依次将引信点集里的点增加到目标点集内，以准确描述引信是否发现目标；

所述计算点集运动并进行可视化，包括：

计算各自机体坐标系到惯性坐标系的转换矩阵，并将各自点集转换到惯性坐标系中，根据质心运动牵引各自点集运动：姿态和质心初始位置、速度分别为：r₀＝[r_x0,r_y0,r_z0]^T，v＝[v_x,v_y,v_z]^T，γ是滚转角，是俯仰角，Ψ是偏航角，惯性坐标系到机体坐标系的转换矩阵为：

机体坐标系到惯性坐标系的转换矩阵为此矩阵的转置；

质心运动方程如下：

r＝r₀+v·t＝[r_x,r_y,r_z]^T

其中r是惯性坐标系中的位置矢量，r₀是惯性坐标系中的初始位置矢量，v是惯性坐标系中的速度矢量，t是时间；

目标点集运动方程为：

其中T_e是点集在惯性坐标系中的位置矢量，是目标惯性坐标系到机体坐标系的转换矩阵，T_b是目标点集机体坐标系中的坐标，导弹点集运动计算方法与目标相同；

在可视化阶段，使用set()函数，通过不断更新图形中的点集数据来实现动态可视化；

所述引爆模型建立方法，包括：

引信发现目标后，停止计算导弹点集和引信点集，仅计算导弹质心运动，用以合成破片运动；不再渲染导弹外形，转而计算破片轨迹并将破片运动可视化；破片直线飞行并且在最大杀伤半径处均匀分布；按照破片在战斗部排列方式和在最大杀伤半径处的排列方式计算每一枚破片的运动方程，转换到惯性坐标系后与导弹质心运动叠加即得到所有破片在惯性坐标系的运动；

所述计算命中破片数量，包括：

破片体积和质量较小，命中目标并不会给目标带来明显的动能冲击；计算每一时刻破片与目标的位置关系，当破片位于目标内部时即为命中目标；最后统计命中各部位的破片数量，以确定杀伤效果；计算破片是否命中的方式与计算引信是否发现目标的方式相同，即使用凸包生成函数convhulln(Points)；因为向量和矩阵的特殊性，在生成点集的时候就已经给各个点标记了顺序，利用这个特性确定某一枚破片命中了目标的某个具体部位。