一种装甲类目标最大易损方向的获取方法

本发明涉及目标易损性分析，尤其涉及一种装甲类目标最大易损方向的获取方法。

背景技术：

1、目标易损性是指目标受到毁伤元打击时被毁伤的难易程度。对目标易损性的研究，可指导优化目标设计以及目标打击方案规划。对于装甲类目标，由于冲击波毁伤元能量难以聚焦且冲击波毁伤元在空间传播过程中能量衰减迅速，所以冲击波毁伤元对装甲类目标毁伤能力十分有限。而破片/弹丸类毁伤元以一定速度和质量撞击装甲类目标，可造成目标穿孔、变形、引燃和引爆等毁伤。所以对于装甲类目标易损性评估主要集中在破片/弹丸类毁伤元对其作用影响。

2、目前已有的基于射击线扫描方法是先建立目标结构模型，然后生成射击线，使用遍历的方法计算射击线与目标每一个部件的相交情况，利用破片/弹丸侵彻模型统计出击穿情况，利用目标毁伤结构树计算得到单枚破片/弹丸打击结果，重复上述过程可得到破片群打击目标结果即目标易损性结果。该方法在目标部件较多、目标部件空间关系复杂的情况下，采用遍历的方法计算射击线和目标部件单元的交点要求每一个目标部件单元都要计算一次，且单次计算线段和单元交点需要多次进行浮点数乘除法运算，这将导致评估过程销毁大量的计算资源和时间，不能满足快速目标易损性评估的需求。因此，对复杂装甲类目标评估方法的研究，具有重要的学术意义和应用价值。

3、目前解决目标易损性评估中射击线法和目标部件单元计算量过大的问题主要有2种方法：一种是对目标进行简化，通过基本的柱体、台体、球体等基础组件等效复杂的目标部件，通过大量减少目标面元数量提升计算效率；一种是采用结构化网格，提高定位效率减少遍历带来的计算量。但是上面两种方法的局限也很明显：对于第一种，简化后的目标与原始目标差异较大，不适合对精细程度要求高的目标；对于第二种结构化网格，其算法本身就要求目标部件为基本的长方体，复杂部件生成不了满足算法要求的结构化网格。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种装甲类目标最大易损方向的获取方法，用以解决现有装甲类目标易损性评估过程中分析效率低、精度低和部件简化不贴合实际的问题。

2、本发明实施例提供了一种装甲类目标最大易损方向的获取方法，包括以下步骤：

3、建立装甲类目标中各目标部件的三维几何模型，并配置各目标部件的配置信息，进而生成完整目标的三维几何模型；其中，配置信息包括部件物理属性、部件性质和毁伤准则模型；

4、根据完整目标的三维几何模型，生成目标八叉树结构；

5、基于单枚破片或弹丸损伤元模型和射击线群组，以及所述目标八叉树结构，得到各射击线群下装甲类目标易损面积，进而得到目标的最大易损方向。

6、进一步地，所述配置信息中部件物理属性包括材料数据和厚度；其中，目标部件由若干单元构成，同一目标部件中各单元的物理属性相同；

7、部件性质包括目标部件的冗余性和关键性；

8、毁伤准则模型为目标部件被破片或弹丸击穿下的部件毁伤概率。

9、进一步地，所述损伤准则模型表示为：

10、，

11、式中，表示目标部件的毁伤概率，m表示破片或弹丸质量，v表示破片或弹丸速度，表示目标部件的毁伤阈值。

12、进一步地，以目标包围盒底面中心点为原点，长边方向为x轴，与底面垂直方向为z轴，由右手定则确定y轴建立目标坐标系；其中，目标包围盒为包含完整目标且各边平行于坐标轴的最小六面体；

13、通过以下方式生成目标八叉树结构：

14、为完整目标中的每一目标部件中的每一单元进行连续编号，记录每一目标部件的编号范围，并得到整体单元集合；

15、基于各目标部件确定目标包围盒在目标坐标系各轴上的范围；

16、基于目标包围盒，将整体单元集合沿各坐标轴方向进行划分，生成目标八叉树结构。

17、进一步地，通过执行以下步骤将整体单元集合沿各坐标轴方向进行划分生成目标八叉树结构：

18、s231、将目标包围盒包含的整体单元集合作为待划分单元集合组的初始单元集合，同时，所述整体单元集合作为目标八叉树结构的根节点；

19、s232、判断待划分单元集合组中是否存在单元数量大于nmin的单元集合；其中，nmin表示包围盒最少需包含的单元数量；

20、若存在，则

21、s2321、将上述单元集合对应的包围盒分别在各坐标轴方向上二等分，得到8个子包围盒，并将上述单元集合中的单元按照包含关系划分到各子包围盒中；

22、s2322、根据各子包围盒单元数量在父包围盒中单元数量的比例，确定是否存在最需优化包围盒；若是，则调整各子包围盒的大小，更新各子包围盒中的单元数量，直至不存在最需优化包围盒；否则，将此时的各子包围盒中的单元集合依次添加至待划分单元集合组中，同时，各子包围盒中的单元集合作为目标八叉树结构中的下一层子节点；返回步骤s232；

23、否则，划分完毕，将此时每个分支的最后一层子节点作为目标八叉树结构的叶子节点。

24、进一步地，通过以下方式将当前单元集合中的单元按照包含关系划分到各子包围盒中：

25、若单元完全包含在子包围盒中，则将该单元划分至该子包围盒；

26、若同一单元跨越2个及以上子包围盒，则将该单元划分至包含该单元节点最多的子包围盒；其中，若包含该单元节点最多的子包围盒存在2个及以上，则将该单元划分至其中任意一个包围盒；

27、其中，单元节点指单元的顶点。

28、进一步地，通过以下方式确定是否存在最需优化包围盒：

29、根据各子包围盒单元数量在父包围盒中单元数量的比例，确定比例最大的子包围盒，若该比例大于设定的比例阈值，则该子包围盒为最需优化包围盒。

30、进一步地，通过以下方式得到目标的最大易损方向：

31、s321、依次求取射击线群组中各射击线群的易损面积：

32、s3211、基于当前射击线群与目标八叉树结构，得到当前射击线群中各射击线与目标的相交单元编号、射击线与单元平面法线夹角和相交点位置，进而得到各射击线侵彻目标部件的顺序；

33、s3212、基于各射击线侵彻目标部件的顺序和单枚破片或弹丸损伤元模型，得到各射击线对目标的毁伤概率，进而得到当前射击线群的易损面积；

34、s322、基于射击线群组中的各射击线群的易损面积，确定易损面积最大值，并将易损面积最大值对应的射击线群的生成方向作为目标的最大易损方向；其中，射击线群的生成方向由方位角和俯仰角确定。

35、进一步地，通过以下方式得到当前射击线群中各射击线与目标的相交单元编号、射击线与单元平面法线夹角和相交点位置：

36、sa1、依次遍历射击线群中的射击线，采用自顶向下进行计算：

37、sa11、判断当前射击线与目标八叉树结构根节点的包围盒是否相交，若是，则依据目标八叉树结构逐层确定与当前射击线相交的子节点的包围盒，直至相交的包围盒为叶子节点；

38、sa12、依次遍历叶子节点中所有单元，确定与当前射击线相交的单元，进而得到相交单元的编号、当前射击线与单元平面法线夹角和相交点位置。

39、进一步地，通过以下方式得到各射击线对目标的毁伤概率：

40、基于各射击线侵彻目标部件的顺序和单枚破片或弹丸损伤元模型，得到各射击线侵彻目标部件的数量；

41、根据各射击线侵彻各目标部件的部件性质，基于损伤准则模型，得到各射击线侵彻各非冗余关键目标部件的毁伤概率，进而得到各射击线对目标的毁伤概率。

42、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：通过将装甲类目标部件单元统一编号合并为一个整体单元集合，通过八叉树结构组织管理整体单元集合；在进行射击线和部件单元求交计算时无需遍历每一个单元，大大节省了计算资源，提高了计算效率；对目标部件无需进行等效简化处理，提高了计算精度；能够满足做战实时评估需求，利用计算得到的最大易损方向结果可直接服务武器使用，可为快速火力规划提供数据支撑，可为装甲类目标防护设计提供数据支撑，精度高；提供了一种高效的目标部件单元数据组织方式，当目标部件被删除或者失效时只需要增加相应标志位，当目标部件增加单元或者减少单元时只需要调整相应包围盒大小，即可完成对调整后数据的八叉树结构调整，更加快速简便。

43、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。