一种电磁轨道炮综合仿真平台及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电磁轨道炮综合仿真平台及实现方法。
【背景技术】
[0002]利用仿真方法对电磁轨道炮进行研究，能从深层揭示各种因素对系统性能的影响，加快电磁轨道炮系统的研究，缩短研发周期，显著提高系统总体性能。
[0003]电磁轨道炮仿真涉及建模与仿真、模型验证、仿真数据分析、仿真优化、仿真试验设计、射击精度评估等技术。
[0004]建模是对真实世界对象进行抽象、映射和描述，以构造仿真模型的活动。仿真是通过运行模型，对模型中的实体、状态、活动进行研究的活动。对于电磁轨道炮仿真，需要首先建立电磁轨道炮内弹道和外弹道的仿真模型，进而基于模型开展相关研究。仿真模型验证技术能够通过比较仿真模型与真实系统的输出行为是否一致，进而检验仿真模型在应用域内达到需要的精度。电磁轨道炮仿真模型是否能够达到足够的精度决定了利用其进行仿真试验结果的可信性。电磁轨道炮仿真系统中存在大量的不确定性因素，仿真试验设计与分析技术能够研究不确定性因素对电磁轨道炮性能的影响，为系统性能优化与评估提供依据。仿真优化技术能够在满足系统物理约束的前提下，对影响系统性能的显著因素进行优化，从而获取最佳的性能。电磁轨道炮射击精度是电磁轨道炮性能分析中的核心指标，射击性能评估需要完成对射击精度参数的估计与命中概率的计算。
[0005]综合仿真平台能对模型、算法、数据等仿真资源进行有效整合，支持仿真解算及多种应用问题的求解。但是现有技术还不能对电磁轨道炮进行全弹道仿真、模型验证、仿真优化、仿真试验设计、射击精度分析与评估。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决现有技术不能对电磁轨道炮进行全弹道仿真、模型验证、仿真优化、仿真试验设计、射击精度分析与评估的问题，而提出的一种电磁轨道炮综合仿真平台及方法。
[0007]上述的发明目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种电磁轨道炮综合仿真平台包括电磁轨道炮仿真子系统、模型验证子系统、仿真优化子系统、试验设计子系统、射击精度分析与评估子系统；
[0009]电磁轨道炮仿真子系统用于解算电磁轨道炮发射过程中弹丸在内弹道加速模型及外弹道飞行模型；
[0010]模型验证子系统用于读取参考数据库中的参考数据及仿真数据库中的仿真数据，利用模型验证方法计算仿真数据与参考数据的一致性程度，作为检验电磁轨道炮仿真子系统的状态及输出能否达到仿真要求精度的依据；
[0011]仿真优化子系统用于在满足放电电流约束下，以最大炮口速度为优化目标，对脉冲功率电源放电时序进行优化，使放电电流曲线保持平稳；
[0012]试验设计子系统用于针对电磁轨道炮射击精度仿真与分析任务，选择影响射击精度的不确定性因素，在此基础上，选择合适的试验设计方法，生成试验方案；
[0013]射击精度分析与评估子系统用于利用多种数据分析方法对电磁轨道炮射击精度进行分析，进而评估射击精度参数，并根据目标特性计算命中概率。
[0014]一种电磁轨道炮综合仿真方法具体过程为:
[0015]电磁轨道炮仿真子系统的目标模块、弹丸模块、轨道模块、电枢模块、脉冲功率电源模块、仿真过程管理模块、参数配置模块、数据记录模块通过接口相互连接，仿真过程中产生的数据通过数据记录模块记录并存储到仿真数据库中；
[0016]电磁轨道炮仿真子系统读入仿真优化子系统的优化参数，利用仿真计算优化目标函数，将结果返回仿真优化子系统；电磁轨道炮仿真子系统还读入试验设计子系统生成的试验设计方案，根据试验方案，运行仿真，将数据存储至仿真数据库；
[0017]模型验证子系统读取电磁轨道炮仿真子系统存储至仿真数据库的仿真数据，同时读取真实电磁轨道炮试验获得的参考数据，验证电磁轨道炮仿真子系统是否有效；
[0018]射击精度分析与评估子系统读取仿真数据库中的弹丸弹着点数据，利用该数据对电磁轨道炮影响射击精度的因素进行分析，估计射击精度参数及计算命中概率。
[0019]发明效果
[0020]采用本发明的一种电磁轨道炮综合仿真平台及方法，该综合仿真平台可以对电磁轨道炮进行全弹道仿真、模型验证、仿真优化、仿真试验设计、射击精度分析与评估等。
[0021]I)电磁轨道炮综合仿真平台以电磁轨道炮仿真为核心，针对电磁轨道炮应用过程中的全弹道仿真、验证、优化、分析、评估等问题，开发了相应的子系统，支撑电磁轨道炮仿真、优化、验证、分析、评估工作。
[0022]2)电磁轨道炮综合仿真平台的电磁轨道炮仿真子系统具有内外弹道仿真功能，包括轨道、脉冲功率电源、弹丸、电枢、目标等仿真模块。
[0023]3)电磁轨道炮综合仿真平台的模型验证子系统提供了 Theil不等式系数法、灰色关联分析法、最大熵谱分析法、基于D-S证据理论的时频域结合验证方法等多种模型验证方法，根据数据特点，计算仿真数据与参考数据的相似性程度，检验电磁轨道炮综合仿真平台的有效性。
[0024]4)电磁轨道炮综合仿真平台的仿真优化子系统能够解决放电电流满足约束的前提下，以最大炮口速度为优化目标，对脉冲功率电源放电时序进行优化，使放电电流曲线保持平稳。采用优化后的脉冲功率电源放电时序进行仿真，电磁轨道炮弹丸炮口速度相对于未进行优化的放电时序提高约20%，同时放电电流平稳，能有效的减少弹丸在轨道内的磨损。
[0025]5)电磁轨道炮综合仿真平台的试验设计子系统能够根据不同的试验想定，采用正交试验设计、均匀试验设计、蒙特卡洛试验设计法，生成不同格式的试验设计方案。通过对电磁轨道炮进行合理的试验设计，能够减少25%以上的仿真运行次数，进而有效提高仿真效率。
[0026]6)电磁轨道炮综合仿真平台的射击精度分析与评估子系统利用方差分析、回归分析等数据分析方法对影响电磁轨道炮射击精度的不确定性因素进行分析，并能实现数据可视化；进而评估射击精度参数，根据目标特性计算命中概率。射击精度分析与评估子系统能够实现对数据的奇异点剔除、正态性检验、相关性检验等预处理等，绘制散点图等功能。
[0027]7)电磁轨道炮综合仿真平台实现过程中对其进行体系结构设计，对不同的仿真资源进行管理及存储。在电磁轨道炮综合仿真平台应用过程中，针对不同的问题，可以通过灵活配置，选择相应的子系统，解决电磁轨道炮仿真应用问题。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的结构图；
[0029]图2为本发明的电磁轨道炮仿真子系统运行流程图；
[0030]图3为本发明的模型验证子系统运行流程图；
[0031]图4为本发明的仿真优化子系统运行流程图；
[0032]图5为本发明的试验设计子系统运行流程图；
[0033]图6为本发明的射击精度分析模块运行流程图；
[0034]图7为本发明的射击精度评估模块运行流程图；
[0035]图8为本发明的体系结构图。
【具体实施方式】
[0036]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，一种电磁轨道炮综合仿真平台，其特征在于:所述的电磁轨道炮综合仿真平台包括电磁轨道炮仿真子系统、模型验证子系统、仿真优化子系统、试验设计子系统、射击精度分析与评估子系统；
[0037]电磁轨道炮仿真子系统用于解算电磁轨道炮发射过程中弹丸在内弹道加速模型及外弹道飞行模型，将电磁轨道炮仿真子系统各模块的状态信息保存在数据库中；
[0038]模型验证子系统用于读取参考数据库中的参考数据及仿真数据库中的仿真数据，利用模型验证方法计算仿真数据与参考数据的一致性程度，作为检验电磁轨道炮仿真子系统的状态及输出能否达到仿真要求精度的依据，参考数据可以通过查找相关文献中数据或者利用真实电磁轨道炮试验记录的数据；
[0039]仿真优化子系统用于在满足放电电流约束下，以最大炮口速度为优化目标，对脉冲功率电源放电时序进行优化，使放电电流曲线保持平稳；
[0040]试验设计子系统用于针对电磁轨道炮射击精度仿真与分析任务，选择影响射击精度的不确定性因素，在此基础上，选择合适的试验设计方法，生成试验方案；
[0041]射击精度分析与评估子系统用于利用多种数据分析方法对电磁轨道炮射击精度进行分析，进而评估射击精度参数，并根据目标特性计算命中概率。
[0042]【具体实施方式】二:结合