[发明专利]一种基于matlab的导弹杀伤效果计算和可视化方法

说明书

本发明涉及武器系统与运用工程技术领域，公开了一种基于matlab的导弹杀伤效果计算和可视化方法。核心思想是使用点集描述和渲染运动的几何体和引信模型：在各自机体坐标系建立点集，转换到惯性坐标系后随质心运动，并根据点和几何体之间的位置关系确定引信是否发现目标和破片是否命中目标，而且可以确定破片命中目标的舱段，以便更加准确地评估杀伤效果。本发明采用凸包生成函数避免了复杂的空间几何体位置关系运算，采用数字方法精确仿真导弹的杀伤效果，并利用可视化方法呈现，原理简单，易于实现。一般导弹仿真在脱靶量阶段即停止，本发明可以进一步拓展仿真过程，优化末制导律设计，以便得到优势的交会态势。

技术领域

本发明涉及导弹技术仿真计算领域，特别涉及一种基于matlab的导弹杀伤仿真方法，原理简单，易于实现，并且具有较高的准确度。

背景技术

导弹的仿真一般计算到最小脱靶量阶段即结束，根据脱靶量大小来确定是否对目标造成毁伤，离导弹越近杀伤效果越大。但是脱靶量只能给出很粗略的概率估计，事实上即使末制导阶段的脱靶量很小，但是交会的态势不利，导弹也很难对目标造成伤害。目前很少有研究继续深入探究导弹引爆后的杀伤模型，而这对准确评估导弹杀伤效果非常重要，导弹杀伤效果评估对导弹末制导律设计中的角度约束也具有很好的参考价值。

发明内容

针对上述导弹杀伤效果评估的问题结合matlab在科学计算领域的优势，本发明提出一种基于matlab的导弹杀伤效果计算和可视化方法，包括如下步骤：

S1：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；

S2：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；

S3：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