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轰炸机光电对抗仿真技术研究

作　者: 邢超
导　师: 李言俊
学　校: 西北工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 光电对抗系统仿真视景仿真虚拟现实分布交互仿真高层体系结构
分类号: V243
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

随着计算机技术、系统仿真技术与虚拟现实技术的发展，轰炸机光电对抗仿真技术取得了越来越广泛的应用。论文对轰炸机光电对抗技术进行了分析，研究了视景仿真、虚拟现实、分布交互仿真技术在轰炸机光电对抗仿真中的应用。论文主要研究工作包括以下内容： 1．研究了轰炸机的运动学、动力学模型，轰炸机红外目标辐射模型与雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)模型。研究了红外制导导弹与雷达制导导弹的运动学与动力学模型。在此基础上论文构建了典型的轰炸机与导弹运动学与动力学仿真模型。导引律采用典型的比例导引与三点法导引。在构建仿真模型时，考虑到主要进行的是光电对抗的仿真研究，对轰炸机与导弹的动力学与运动学模型在满足仿真条件的情况下进行了简化。由于软件最终还需要用户进行扩充，在现阶段对于轰炸机红外目标辐射模型与雷达散射截面积模型只需采用简单的形式。 2．研究了红外干扰弹的运动学、动力学及干扰机理模型。研究了红外干扰机的干扰机理模型。研究了烟幕对红外制导导弹的干扰模型。研究了箔条弹的干扰机理模型。在此基础上根据红外干扰弹投放后不同阶段的特性构建了仿真模型。针对点源制导与成像制导分别建立了干扰仿真模型。构建了干扰机对典型红外导引头的干扰模型。通过对烟幕特性与干扰能力的分析，建立了烟幕干扰的仿真模型。通过对箔条弹运动过程以及箔条丝动力学与运动学的分析。建立了箔条弹干扰仿真模型。 3．对轰炸机光电对抗系统仿真进行了研究。建立了仿真软件的结构与框架，对软件的各个模块进行了研究。提出了通过嵌入Tcl等脚本语言的解释器，利用脚本语言编写对抗策略的方法。 4．研究了视景仿真与虚拟现实的相关技术，分别对利用VRML，Java3D，OpenGVS，WildTangent开发轰炸机光电对抗仿真软件的方法进行了研究。利用OpenGVS为轰炸机光电对抗仿真软件开发了飞行仿真模块。 5．对数值分析软件的扩展技术进行了研究。并利用VRML对MATLAB进行了可视化输出的扩展。更进一步利用C++ Builder 5.0结合MATLAB Runtime Server与VRML建立了光电对抗仿真系统。对Scilab下的Scicos中文摘要进行了探讨，研究了基于仿真框图的可视化仿真结果输出。6.对分布交互仿真进行了探讨，对高层体系结构进行了研究。给出了采用 HLA思想建立光电对抗仿真环境的方法。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT(英文摘要)  5-11
第一章绪论  11-23
  1.1 光电对抗技术与国内外发展现状  11-14
  1.2 仿真技术与作用  14-16
    1.2.1 仿真技术介绍  14
    1.2.2 仿真技术的作用  14-16
  1.3 虚拟现实技术  16-19
    1.3.1 虚拟现实技术介绍  16-17
    1.3.2 虚拟现实的特点与重要意义  17-18
    1.3.3 虚拟现实技术在光电对抗中的应用  18-19
  1.4 分布交互仿真  19-21
    1.4.1 分布交互仿真介绍  19-20
    1.4.2 光电对抗分布交互仿真  20-21
  1.5 论文主要内容  21-23
第二章轰炸机光电对抗原理与方法  23-31
  2.1 威胁类型  23
  2.2 光电对抗设备  23-24
  2.3 对抗原理与方法  24-31
    2.3.1 红外干扰弹原理  24-25
    2.3.2 烟幕干扰原理  25-26
    2.3.3 红外干扰机原理  26-28
      2.3.3.1 导引头原理  26-27
      2.3.3.2 干扰原理  27-28
    2.3.4 红外成像导引头的干扰  28-30
      2.3.4.1 红外成像制导系统的目标跟踪模式  28
      2.3.4.2 红外成像制导导弹的对抗技术  28-29
      2.3.4.3 红外成像导引头的干扰方法  29-30
    2.3.5 箔条干扰原理  30-31
第三章仿真模型与框架  31-52
  3.1 轰炸机运动学与动力学模型  31
  3.2 导弹运动学与动力学模型  31-36
    3.2.1 基于红外制导的导弹  31-34
      3.2.1.1 导弹运动学方程  32
      3.2.1.2 导弹动力学方程  32-33
      3.2.1.3 导弹目标相对运动学方程  33-34
    3.2.2 基于雷达指令制导的导弹  34-36
      3.2.2.1 导弹目标相对运动学方程  34-35
      3.2.2.2 导弹的视角  35-36
  3.3 红外干扰模型  36-40
    3.3.1 红外干扰弹运动学与动力学模型  36-37
    3.3.2 红外点源干扰模型  37-38
    3.3.3 红外成像干扰模型  38-40
  3.4 箔条干扰模型  40-44
    3.4.1 箔条弹运动学与动力学模型  40-43
    3.4.2 箔条弹干扰仿真模型  43-44
  3.5 烟幕干扰模型  44-45
  3.6 红外干扰机干扰模型  45-47
  3.7 仿真框架  47-52
    3.7.1 基本设计概念和处理流程  47-48
    3.7.2 仿真软件结构  48-50
    3.7.3 功能需求与程序的关系  50
    3.7.4 对抗策略的实现  50-52
第四章视景仿真与虚拟现实  52-68
  4.1 VRML与虚拟现实  52-58
    4.1.1 VRML介绍  52
    4.1.2 VRML起源与发展  52-53
    4.1.3 VRML语言基本概念  53-56
    4.1.4 VRML动画设计  56-57
    4.1.5 VRML与外部程序的接口  57-58
    4.1.6 基于VRML的光电对抗仿真  58
  4.2 基于OpenGVS的视景仿真研究  58-62
    4.2.1 OpenGVS简介  58-60
    4.2.2 利用OpenGVS开发光电对抗仿真软件  60-62
  4.3 基于Java3D的可视化技术研究  62-65
    4.3.1 Java3D简介  62-64
    4.3.2 利用Java3D开发光电对抗仿真软件  64-65
  4.4 利用WildTangent构建网络仿真场景的研究  65-68
    4.4.1 WildTangent简介  65-66
    4.4.2 利用WildTangent开发光电对抗仿真软件  66-68
第五章数值分析软件的仿真扩展  68-77
  5.1 数值分析软件介绍  68
  5.2 MATLAB扩展  68-73
    5.2.1 从MATLAB调用用户程序  68-70
    5.2.2 从用户程序调用MATLAB  70-72
    5.2.3 MATLAB Runtime Server  72-73
  5.3 Scilab扩展  73-74
  5.4 VRML场景输出  74-77
第六章分布交互仿真技术  77-83
  6.1 分布交互仿真与HLA标准  77-80
    6.1.1 分布交互仿真历史与发展  77-78
    6.1.2 HLA介绍  78-80
  6.2 联邦运行支撑环境(RTI)  80-82
    6.2.1 RTI介绍  80-81
    6.2.2 RTI的简化  81-82
  6.3 轰炸机光电对抗分布交互仿真  82-83
结论  83-85
参考文献  85-88
致谢  88-89

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