基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法

本发明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。

背景技术：

1、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

1、本发明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。

2、本发明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

3、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；

4、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。

5、本发明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：

6、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。

7、采用本发明实施例，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。

8、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

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：

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：

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与目标航迹坐标真实值进行比对，统计射击精度数据。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述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具体包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用运动学原理，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测量值具体包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述虚拟靶机理想航迹坐标为笛卡尔直角坐标系。

技术总结
本发明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。

技术研发人员：冯少冲,李婷,邸彦强,孟宪国,陈志佳,崔浩浩
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15