一种基于多弹协同仿真的时空同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于多弹协同仿真的时空同步方法及装置，其包括：设置外触发信号为所有仿真对象和参试设备提供一致的时钟起点；设置外参考信号为所有仿真对象和参试设备提供同源同相的参考时钟信号；在所述外触发信号和外参考信号的基础上获取局部航迹，并在所述局部航迹时序不匹配时采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序。本发明专利技术可解决多导弹协同飞行试验仿真时多仿真对象协同过程中的时空一致性问题。时空一致性问题。时空一致性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多弹协同仿真的时空同步方法及装置


[0001]本专利技术涉及弹道导弹仿真技术中的半实物仿真
，特别涉及一种基于多弹协同仿真的时空同步方法及装置。

技术介绍

[0002]战术分导多子弹协同作战是实现有效突防和多目标打击的一种重要途径，分布式仿真系统是针对战术分导系列型号的半实物仿真手段，它能够促进提升该系列导弹武器系统性能、缩短研制周期、大幅度提高飞行试验成功率。
[0003]相关技术中采用多弹协同半实物仿真系统主要包括Higale仿真系统、弹载计算机(含飞行控制软件)、地面测发控设备等。其中Higale仿真系统用于采集舵机反馈信息，利用舵机反馈信息作为输入实时解算弹体六自由度运动学方程，并采集时序动作进行各飞行段的数据(各飞行段的力矩、视加速度、质量、质心、转动惯量等)切换，输出表征弹体位置和姿态的脉冲数信息和组合导航信息，并以曲线的形式实时显示弹体数据(角速率、舵机反馈、攻角、侧滑角、姿态角、速度、位置、高度、马赫数等)信息；弹载计算机用于实时运行飞行控制软件，实时解算弹体的角速率和位置信息，利用角速率、位置和导航定位信息依据导航制导控制算法实时解算舵机控制信号，并依据飞行状态发出各种时序，精确控制导弹飞行；地面测发控设备用于实时运行地面测发控软件，完成发射前零秒流程，控制发射时序的推进。相关技术中的半实物仿真系统是常规型号的半实物仿真构成，能够模拟单一导弹飞行过程的地面试验项目，独立验证导弹各飞行阶段控制系统算法的正确性，但是由于分布式仿真系统中各子系统时钟节拍不完全一致，导致无法验证多导弹协同飞行过程，覆盖性不强，对飞行试验留下隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种基于多弹协同仿真的时空同步方法及装置，解决多导弹协同飞行试验仿真时多仿真对象协同过程中的时空一致性问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其包括：
[0006]设置外触发信号为所有仿真对象和参试设备提供一致的时钟起点；
[0007]设置外参考信号为所有仿真对象和参试设备提供同源同相的参考时钟信号；
[0008]在所述外触发信号和外参考信号的基础上获取局部航迹，并在所述局部航迹时序不匹配时采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序。
[0009]一些实施例中，其包括步骤：
[0010]根据仿真机提供的目标位置及各子弹的位置信息估算多子弹时差定位中的时延，所述时延用于模拟同一雷达脉冲由于接收站构型所致的时延。
[0011]一些实施例中，根据仿真机提供的目标位置及各子弹的位置信息估算多子弹时差定位中的时延，包括步骤：
[0012]根据第一公式确定目标位置及各子弹的位置信息之间的关系；
[0013]所述第一公式包括：
[0014][0015]其中，X
T
、Y
T
、Z
T
表示仿真机提供的目标位置，C表示辐射源信号传递速度，X
mi
、Y
mi
、Z
mi
(i＝1,2,3,4)分别表示子弹1，子弹2，子弹3，子弹4的坐标，Δt
i
(i取2、3、4)为所述多子弹时差定位中的时延，其表示信号达子弹2、3、4与到达领弹1的时间差。
[0016]一些实施例中，所述采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序，包括步骤：
[0017]将所有参与的协同单元相对于目标的状态信息进行加权融合后，获取协同单元自身相对于其他协同单元的相对关系；
[0018]根据所述相对关系获取协同单元各自的局部航迹；
[0019]在协同单元M1的融合时刻τ
m
判断时间段(τ
m
‑1,τ
m
)内协同单元M2的数据是否到来，若是，则将与融合时刻τ
m
最近的一帧航迹作为与所述协同单元M1融合的航迹信息，否则对上一时刻的协同单元M2参与融合的局部航迹做滤波外推处理。
[0020]一些实施例中，所述对上一时刻的第二协同单元M2参与融合的局部航迹做滤波外推处理，包括步骤：
[0021]根据第二公式进行滤波外推处理：
[0022]所述第二公式包括：
[0023][0024]其中，P表示系统的协方差矩阵，P
′2表示第二协同单元M2中系统协方差矩阵的测量值，表示系统状态变量的估计值，表示第二协同单元M2中系统状态变量的估计值，Φ为系统的状态转移矩阵，Q为系统的误差转移矩阵，当Q达到预设值时，认为达到了滤波目的。
[0025]一些实施例中，所述协同单元各自的局部航迹，包括：协同单元M1的航迹协同单元M2的航迹辅助航迹S
[0026]所述采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序，包括步骤：
[0027]根据第三公式获取协同单元M1的局部航迹在协同单元M2上的投影；
[0028]所述第三公式包括：
[0029][0030]在两个协同单元进行航迹融合时，将其中一个协同单元在另一个协同单元的投影作为航迹信息与所述另一个协同单元进行融合。
[0031]另一方面，本专利技术实施例还提供一种基于多弹协同仿真的时空同步装置，其特征在于，其包括：
[0032]外触发时钟同步模块，其用于通过外触发信号为所有仿真对象和参试设备提供一致的时钟起点；
[0033]外参考时钟同步模块，其用于通过外参考信号为所有仿真对象和参试设备提供同源同相的参考时钟信号；
[0034]航迹信息时序同步模块，其用于在所述外触发信号和外参考信号的基础上获取局部航迹，并在所述局部航迹时序不匹配时采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序。
[0035]一些实施例中，其包括：
[0036]时差模拟模块，其用于根据仿真机提供的目标位置及各子弹的位置信息估算多子弹时差定位中的时延，所述时延用于模拟同一雷达脉冲由于接收站构型所致的时延；
[0037]一些实施例中，所述航迹信息时序同步模块，还用于：
[0038]根据第一公式确定目标位置及各子弹的位置信息之间的关系；
[0039]所述第一公式包括：
[0040][0041]其中，X
T
、Y
T
、Z
T
表示仿真机提供的目标位置，C表示辐射源信号传递速度，X
mi
、Y
mi
、Z
mi
(i＝1,2,3,4)分别表示子弹1，子弹2，子弹3，子弹4的坐标，Δt
i
(i取2、3、4)表示信号达
子弹2、3、4与到达领弹1的时间差；
[0042]将所有参与的协同单元相对于目标的状态信息进行加权融合后，获取协同单元自身相对于其他协同单元的相对关系；
[0043]根据所述相对关系获取协同单元各自的局部航迹；
[0044]在协同单元M1的融合时刻τ
m
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其特征在于，其包括步骤：设置外触发信号为所有仿真对象和参试设备提供一致的时钟起点；设置外参考信号为所有仿真对象和参试设备提供同源同相的参考时钟信号；在所述外触发信号和外参考信号的基础上获取局部航迹，并在所述局部航迹时序不匹配时采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序。2.如权利要求1所述的一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其特征在于，其包括步骤：根据仿真机提供的目标位置及各子弹的位置信息估算多子弹时差定位中的时延，所述时延用于模拟同一雷达脉冲由于接收站构型所致的时延。3.如权利要求2所述的一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其特征在于，根据仿真机提供的目标位置及各子弹的位置信息估算多子弹时差定位中的时延，包括步骤：根据第一公式确定目标位置及各子弹的位置信息之间的关系；所述第一公式包括：其中，X
T
、Y
T
、Z
T
表示仿真机提供的目标位置，C表示辐射源信号传递速度，X
mi
、Y
mi
、Z
mi
(i＝1,2,3,4)分别表示子弹1，子弹2，子弹3，子弹4的坐标，Δt
i
(i取2、3、4)为所述多子弹时差定位中的时延，其表示信号达子弹2、3、4与到达领弹1的时间差。4.如权利要求1所述的一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其特征在于，所述采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序，包括步骤：将所有参与的协同单元相对于目标的状态信息进行加权融合后，获取协同单元自身相对于其他协同单元的相对关系；根据所述相对关系获取协同单元各自的局部航迹；在协同单元M1的融合时刻τ
m
判断时间段(τ
m
‑1,τ
m
)内协同单元M2的数据是否到来，若是，则将与融合时刻τ
m
最近的一帧航迹作为与所述协同单元M1融合的航迹信息，否则对上一时刻的协同单元M2参与融合的局部航迹做滤波外推处理。5.如权利要求4所述的一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其特征在于，所述对上一时刻的第二协同单元M2参与融合的局部航迹做滤波外推处理，包括步骤：根据第二公式进行滤波外推处理：所述第二公式包括：
其中，P表示系统的协方差矩阵，P2′
表示第二协同单元M2中系统协方差矩阵的测量值，表示系统状态变量的估计值，表示第二协同单元M2中系统状态变量的估计值，Φ为系统的状态转移矩阵，Q为系统的误差转移矩阵，当Q达到预设值时，认为达到了滤波目的。6.如权利要求4所述的一种基于多弹协同仿真的时空同步方法，其特征在于，所述协同单元各自的局部航迹，包括：协同单元M1的航迹协同单元M2的航迹辅助航迹S所述采用滤波外推的方式将状态估计值同步到同一时序，包括步骤：根据第三公式获取协同单元M1的局部航迹在协同单元M2上的投影；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾昆，张力，张俊，蒋金龙，周晓露，黄鑫鑫，刘明，危兵，许方家，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：