高海情舰载导弹发射安全区域仿真

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2022.04.009

摘要/Abstract

摘要：

舰载导弹在发射时会受到舰船姿态与速度的影响，使自身的姿态、位置速度发生改变。在高海情背景下，为了避免间隔发射的２枚导弹相互干扰，对发射后初始弹道的安全区域展开了研究。依据垂直发射导弹飞行初始段的运动特性，建立了弹道发射安全区域模型；对不同发射时刻下２枚导弹的弹道进行了安全区域界定。模型解决了高海情导弹发射安全区域界定的问题，具有实际工程应用价值。

关键词: 弹道, 高海情, 发射, 包围盒, 运动规律, 安全区域

Abstract:

The ship borne missile is affected by the ship attitude and velocity during launch， which changes its attitude， position and velocity. Under the background of high sea conditions， in order to avoid the mutual interference between two missiles launched at intervals， the safety area of initial trajectory after launch is studied. According to the motion characteristics of vertical launch missile in the initial flight phase， the ballistic launch safety area model is established； the ballistic safety zone of two missiles at different launch times is defined. The model solves the problem of defining the launch safety area of high sea situation missile， and has practical engineering application value.

Key words: trajectory, high sea conditions, launch, bounding box, motion law, safe area

中图分类号:

TJ762.3

迟鑫鹏, 郑旺辉. 高海情舰载导弹发射安全区域仿真[J]. 现代防御技术, 2022, 50(4): 73-83.

Xin-peng CHI, Wang-hui ZHENG. Simulation of Launch Safety Zone of Shipborne Missile Under High Sea Conditions[J]. Modern Defense Technology, 2022, 50(4): 73-83.

图/表 14

图1 地面坐标系

Fig. 1 Ground coordinate system

图2 弹体坐标系

Fig. 2 Projectile coordinate system

图3 舰船坐标系

Fig. 3 Ship coordinate system

图4 导弹初始飞行弹道示意图

Fig. 4 Schematic diagram of initial flight trajectory of missile

图5 球状包围盒示意图

Fig. 5 Schematic diagram of spherical bounding box

图6 轴向包围盒示意图

Fig. 6 Schematic diagram of axial bounding box

图7 方向包围盒示意图

Fig. 7 Schematic diagram of direction bounding box

表1 舰船姿态预测结果

Table 1 Ship attitude prediction results （°）

姿态角	时间
姿态角	1 s	2 s	3 s	4 s
俯仰角	10.160	2.090	-5.530	-11.090
横滚角	-10.628	-8.183	-4.772	-0.974
偏航角	-1.810	-1.190	-0.240	0.670

图8 首发导弹和第2发导弹静态位置

Fig. 8 Static position of the first missile and the second missile

图9 首发导弹运动轨迹

Fig. 9 Trajectory of the first missile

图10 第2发导弹的运动轨迹

Fig. 10 Trajectory of the second missile

图11 球包围盒碰撞检测结果

Fig. 11 Collision detection results of ball bounding box

图12 导弹运动Adams模型

Fig. 12 Adams model of missile motion

图13 首发导弹和第2发导弹碰撞检测结果

Fig. 13 Collision detection results of the first missile and the second missile

参考文献 14

1	夏微，王卫红，翟文静，等.基于切比雪夫伪谱和SOCP的精确着陆快速轨迹优化［C］∥第32届中国控制与决策会议论文集（1），2020：14-16.
	XIA Wei， WANG Wei-hong， ZHAI Wen-jing，et al. A Fast Trajectory Optimization of Pinpoint Landing by Chebyshev Pseudospectral and SOCP［C］∥The 32nd China Conference on Control and Decision-Making（1）， 2020：14-16.
2	杨宇，吴达，高峰，等. 适用于超低空拦截的复合制导律设计方法［J］. 系统工程与电子技术， 2021，43 （1）：208-215.
	YANG Yu， WU Da， GAO Feng， et al. Design Method of Compound Guidance Law for Ultra-Low Altitude Interception ［J］. Systems Engineering and Electronic Technology， 2021，43（1）：208-215.
3	欧阳福蕾，李磊，龚春林，等. 垂直发射舰载火箭弹出筒姿态研究［J］. 导弹与航天运载技术， 2020（6）： 10-13.
	OUYANG Fu-lei， LI Lei， GONG Chun-lin， et al. Study on the Attitude of Vertical Launching Shipborne Rocket Ejector［J］. Missile and Space Delivery Techno-logy， 2020（6）： 10-13.
4	吴凡，宋向华，王敏毅，等. 某型舰载发射装置后坐缓冲技术试验研究［J］. 机电工程技术， 2021（1）： 9-12.
	WU Fan， SONG Xiang-hua， WANG Min-yi， et al. Experimental Study on Recoil Cushion Technology of a Shipborne Launcher ［J］. Electromechanical Engineering Technology， 2021（1）： 9-12.
5	孙子凤. 基于改进SVM和DBN的典型通信干扰信号识别方法［D］.长春：吉林大学，2021：27-28.
	SUN Zi-feng. Typical Communication Interference Signal Identification Method Based on Improved SVM and DBN ［D］.Changchun： Jilin University， 2021：27-28.
6	张慧杰. 基于神经网络的三浮陀螺仪控制算法的研究［D］.西安：西安理工大学，2021： 23-25.
	ZHANG Hui-jie， Research on Control Algorithm of Three Floating Gyroscope Based on Neural Network ［D］. Xi'an：Xi'an University of Technology， 2021：23-25.
7	SANTOS D H， GONCALVES L M G. Dynamic Again-Scheduling Control Strategy and Short-Term Path Optimization with Genetical Algorithm for Autonomous Navigation of a Sail Boat Robot［J］. International Joural of Advanced Robotic， 2019，16（1）：1-15.
8	Vaněčkek George. Back-Face Culling Applied to Collision Detection of Polyhedra［J］. Computer Animation & Virtual Worlds， 2017， 5（1）：55-63.
9	CHANG J W， WANG W， KIM M S. Efficient Collision Detection Using a Dual OBB-Sphere Bounding Volume Hierarchy［J］. Computer-Aided Design， 2010， 42（1）：50-57.
10	DING Xue-jing. Research on Collision Detection Algorithm Based on Combined Bounding Box［J］. Advanced Materials Research， 2014（912-914）：1353-1356.
11	SON B， KOM J S， KIM J W，et al.Adaptive Particle Swarm Optimization Based on Kernel Support Vector Machine for Optimal Design of Synchronous Reluctance Motor［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2019，55（6）：1-5.
12	RASEKHIPOUR Y， KHAJEPOUR A， CHEN S K， et al. A Potential Field-Based Model Predictive Path-Planning Controller for Autonomous Road Vehicles ［J］. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems， 2017， 18（5）： 1255-1267.
13	JAIN N K， Nangia Uma， Jain Jyoti. A Review of Particle Swarm Optimization［J］. Journal of The Institution of Engineers （India）： Series B，2018，99（4）：23-29.
14	KARRA K， KUZDEBA S， PETERSEN J. Modulation Recognition Using Hierarchical Deep neural Networks［C］∥ IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Network（Dy SPAN）， 2017：1-3.

[1]	王激扬, 白风宇, 孙晓峰. 基于“脱靶管”原理的防空导弹脱靶量估算方法[J]. 现代防御技术, 2023, 51(2): 49-54.
[2]	唐毓燕, 李芳芳, 张振宇, 李蕾, 李陟. 美国弹道导弹防御系统中的杀伤链与杀伤网解析[J]. 现代防御技术, 2023, 51(1): 1-10.
[3]	赵蒙, 王明宇, 谢连杰, 王健, 乔睿. 弹道导弹及其诱饵的运动特性研究[J]. 现代防御技术, 2023, 51(1): 135-144.
[4]	刘涛, 李志成, 谢梓铿, 荚周. 基于有限元仿真技术的某型发射车承力部件应力分析[J]. 现代防御技术, 2022, 50(3): 103-108.
[5]	孙照强, 魏巍, 王志贵, 陈燕. 弹道目标跟踪滤波方法研究[J]. 现代防御技术, 2022, 50(1): 67-73.
[6]	刘明杰, 王春阳, 曾会勇, 包磊, 潘鑫锐, 周长霖. 隐身飞机投弹对防空武器前置角误差的影响[J]. 现代防御技术, 2021, 49(4): 64-71.
[7]	胡晓磊, 赵宇. 定向能反精确制导武器作战效果评估方法研究[J]. 现代防御技术, 2021, 49(2): 1-7.
[8]	蓝仁恩, 马艳丽, 刘焕兴. 导弹箱式垂直热发射过程燃气流冲击效应研究[J]. 现代防御技术, 2020, 48(4): 52-59.
[9]	汪东海, 周智亮, 刘伯阳, 田志宇. 早期预警信息解算方法探究[J]. 现代防御技术, 2020, 48(3): 86-91.
[10]	王睦深, 谭湘霞. 基于自适应遗传算法的弹道性能优化设计[J]. 现代防御技术, 2020, 48(2): 35-39.
[11]	张道昶, 樊忠泽. 固体火箭应急发射任务规划及发射流程研究[J]. 现代防御技术, 2018, 46(6): 122-128.
[12]	林菡, 李昌玺, 陈丽娟. MIMO-FNN模型的弹道导弹目标识别方法[J]. 现代防御技术, 2018, 46(6): 36-43.
[13]	杜广洋, 郑学合. 弹道导弹过关机点状态估计方法研究[J]. 现代防御技术, 2018, 46(6): 24-29.
[14]	周童, 张雅声, 周海俊, 汉京滨. 高轨预警卫星预警信息生成方法研究[J]. 现代防御技术, 2018, 46(6): 15-23.
[15]	胡振震, 王亮, 杨宝庆, 胡玉理, 杨文. 导弹突防概率解析与仿真计算结果差异分析[J]. 现代防御技术, 2018, 46(5): 19-25.