基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验方法及系统，包括：防空装备实飞射击试验子系统，以高速航模作为目标靶机进行实弹射击，生成真实航迹数据和测量航迹数据，通过测量目标和射弹间的脱靶量考核射击精度，用于数字孪生模型构建和校准；防空装备虚飞射击试验子系统，以虚拟靶机仿真计算替代真实靶机飞行，以仿真航迹注入实装替代实装对目标跟踪测量，用于模拟单机或多机编队在复杂飞行轨迹和战术动作下的射击精度试验，包括边界试验。本发明专利技术可以实现基于数字孪生的防空装备常规射击试验和边界射击试验。常规射击试验和边界射击试验。常规射击试验和边界射击试验。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法


[0001]本专利技术涉及防空装备射击试验领域，尤其是涉及一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法。

技术介绍

[0002]防空装备射击精度试验旨在考核装备战技性能达标度，充分检验装备性能指标及其边界条件。传统上，射击精度试验以靶机固定航路飞行、被试武器实弹射击，多次重复、综合统计的实飞实打模式来完成。传统实飞实打试验成本高、周期长，并且无法进行边界条件下的飞行试验。现有的基于统计抽样算法的虚拟试验系统未对实际试验系统进行描述，虚拟试验系统与实际试验系统之间没有交互，其算法参数不能根据试验系统的实际情况进行动态调整，而且也无法开展边界试验。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法，旨在解决防空装备射击边界试验。
[0004]本专利技术提供一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统，包括
[0005]防空装备实飞射击试验子系统，以高速航模作为目标靶机进行实弹射击，生成真实航迹数据和测量航迹数据，通过测量目标和射弹间的脱靶量考核射击精度，用于数字孪生模型构建和校准；
[0006]防空装备虚飞射击试验子系统，以虚拟靶机仿真计算替代真实靶机飞行，以航迹注入实装替代实装对目标跟踪测量，用于模拟单机或多机编队在复杂飞行轨迹和战术动作下的射击精度试验，包括边界试验。
[0007]本专利技术还提供一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验方法，包括：
[0008]实飞实测运行模式、实飞虚测运行模式和虚飞虚测运行模式，其中，实飞实测运行模式用于数字孪生模型构建，包括目标真值测量、跟踪测量系统测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击和射击精度测算；实飞虚测运行模式用于数字孪生模型校准，包括目标真值测量、跟踪测量系统测量、靶机航迹虚拟测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击、射击精度测算和跟踪测量系统数字孪生模型优化；虚飞虚测运行模式用于防空装备对不同目标不同飞行状态的射击精度试验，包括虚拟靶机航迹生成、靶机航迹虚拟测量、火控系统射击诸元解算和火力系统射击和射击精度测算。
[0009]采用本专利技术实施例，通过虚实结合方式，以虚飞实打代替实飞实打，解决了现有技术中的试验成本高、周期长边界试验难开展问题。
[0010]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的示意图；
[0013]图2是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的实飞实测示意图；
[0014]图3是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的实飞虚测示意图
[0015]图4是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的实飞虚测示意图；
[0016]图5是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的跟踪测量系统数字孪生模型构建算法示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]方法实施例
[0019]根据本专利技术实施例，提供了一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统，图1是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的示意图，如图1所示，具体包括：
[0020]防空装备实飞射击试验子系统，以高速航模作为目标靶机进行实弹射击，生成真实航迹数据和测量航迹数据，通过测量目标和射弹间的脱靶量考核射击精度，用于数字孪生模型构建和校准；
[0021]防空装备虚飞射击试验子系统，以虚拟靶机仿真计算替代真实靶机飞行，以航迹注入实装替代实装对目标跟踪测量，用于模拟单机或多机编队在复杂飞行轨迹和战术动作下的射击精度试验，包括边界试验。
[0022]防空装备实飞射击试验子系统具体包括：真实靶机、目标测量系统、高炮武器火控系统、高炮武器随动系统、高炮武器火力系统、高炮武器跟踪测量系统和射击精度测算系统。
[0023]防空装备虚飞射击试验子系统具体包括：虚拟靶机、虚拟靶机航迹仿真系统、高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型、高炮武器火控系统、高炮武器随动系统、高炮武器火力系统和射击精度测算系统。
[0024]具体实施方法如下：
[0025]基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统如图1所示，主要包括防空装备实飞射击试验子系统和防空装备虚飞射击试验子系统两部分。其中，防空装备实飞射击试验子
系统由真实靶机、目标测量系统、高炮武器火控系统、高炮武器随动系统、高炮武器火力系统、高炮武器跟踪测量系统、射击精度测算系统等构成；防空装备虚飞射击试验子系统由虚拟靶机、虚拟靶机航迹仿真系统、高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型、高炮武器火控系统、高炮武器随动系统、高炮武器火力系统、射击精度测算系统构成。
[0026]防空装备实飞射击试验子系统以高速航模作为目标靶机进行实弹射击，生成真实航迹数据和测量航迹数据，通过测量目标和射弹间的脱靶量考核射击精度，用于数字孪生模型构建和校准。
[0027]防空装备虚飞射击试验子系统以虚拟靶机仿真计算替代真实靶机飞行、以航迹注入实装替代实装对目标跟踪测量，可用于模拟靶机的正常飞行状态下的射击精度试验，也可用于单机或多机编队的复杂飞行轨迹和战术动作，为开展防空装备边界性能考核提供新手段。
[0028]二、运行方式与运行过程
[0029]基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统具有三种运行方式，每种方式在系统运行过程中发挥不同的作用，可根据防空装备实飞射击试验情况和高炮武器跟踪测量数字孪生模型仿真运行情况进行选择。三种运行方式分别为实飞实测模式、实飞虚测模式和虚飞虚测模式，图2是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的实飞实测示意图；如图2所示，实飞实测模式用于数字孪生模型构建，包括目标真值测量、跟踪测量系统测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击、射击精度测算等五个环节，图3是本专利技术实施例的基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统的实飞虚测示意图，如图3所示；实飞虚测模式用于数字孪生模型校准，包括目标真值测量、跟踪测量系统测量、靶机航迹虚拟测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击、射击精度测算、跟踪测量系统数字孪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统，其特征在于，包括：防空装备实飞射击试验子系统，以高速航模作为目标靶机进行实弹射击，生成真实航迹数据和测量航迹数据，通过测量目标和射弹间的脱靶量考核射击精度，用于数字孪生模型构建和校准；防空装备虚飞射击试验子系统，以虚拟靶机仿真计算替代真实靶机飞行，以航迹注入实装替代实装对目标跟踪测量，用于模拟单机或多机编队在复杂飞行轨迹和战术动作下的射击精度试验，包括边界试验。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述防空装备实飞射击试验子系统具体包括：真实靶机、目标测量系统、高炮武器火控系统、高炮武器随动系统、高炮武器火力系统、高炮武器跟踪测量系统和射击精度测算系统。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述防空装备虚飞射击试验子系统具体包括：虚拟靶机、虚拟靶机航迹仿真系统、高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型、高炮武器火控系统、高炮武器随动系统、高炮武器火力系统和射击精度测算系统。4.一种基于数字孪生的防空装备射击边界试验方法，基于权利要求1到3所述的防空装备射击边界试验系统，其特征在于，包括：实飞实测运行模式、实飞虚测运行模式和虚飞虚测运行模式，其中，实飞实测运行模式用于数字孪生模型构建，运行环节包括目标真值测量、跟踪测量系统测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击和射击精度测算；实飞虚测运行模式用于数字孪生模型校准，运行环节包括目标真值测量、跟踪测量系统测量、靶机航迹虚拟测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击、射击精度测算和跟踪测量系统数字孪生模型优化；虚飞虚测运行模式用于防空装备对不同目标在不同飞行状态下的射击精度试验，运行环节包括虚拟靶机航迹生成、靶机航迹虚拟测量、火控系统射击诸元解算、火力系统射击和射击精度测算。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数字孪生模型构建具体包括：以高速航模作为目标靶机，目标测量系统利用光学测量和雷达测量设备测量靶机的航迹坐标，作为目标航迹坐标真实值；由高炮武器系统的跟踪测量雷达测量靶机的航迹坐标，作为目标航迹坐标测量值；将目标航迹坐标测量值输入火控计算机进行射击诸元解算，然后将解算结果注入火力系统进行实弹射击；射击精度测算系统中的脱靶量测量标准设备在目标航迹坐标真实值的引导下，测量弹迹坐标，对测量数据进行处理后统计射击精度数据，虚拟靶机航迹仿真系统利用目标航迹坐标真实值和目标航迹坐标测量值进行统计学分析，构造高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数字孪生模型校准具体包括：以高速航模作为目标靶机，目标测量系统利用光学测量和雷达测量设备测量靶机的航迹坐标，作为目标航迹坐标真实值；由高炮武器系统的跟踪测量雷达测量靶机的航迹坐标，作为目标航迹坐标真实测量值；由高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型根据目标航迹坐标真实值解算目标航迹坐标仿真测量值；将目标航迹坐标仿真测量值输入火控计算机进行射击诸元解算，然后将解算结果注入火力系统进行实弹射击；射击精度测算系统中的脱靶量测量标准设备在目标航迹坐标真实值的引导下，测量弹迹坐标，对测量数据进行处理后统计射击精度数据，虚拟靶机航迹仿真系统对目标航迹坐标真实测量值和目标航迹坐标仿真测量值进行对比分析，计算仿真测量值的累积误差，若误差值在允许的误差范围内，则数字孪生模型
无需调整；若误差值超过预设的阈值，则利用目标航迹坐标真实值和目标航迹坐标真实测量值对高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型的模型参数进行重新求解，修正数字孪生模型，使孪生模型逼近实际跟踪测量系统。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述防空装备对不同目标在不同飞行状态下的射击精度试验具体包括：利用运动学原理，生成虚拟靶机理想航迹坐标，作为目标航迹坐标真实值；高炮武器跟踪测量系统数字孪生模型根据目标航迹坐标真实值解算目标航迹坐标仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯少冲，李婷，邸彦强，孟宪国，陈志佳，崔浩浩，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：