超空泡水下航行器可视化仿真技术研究

针对超空泡水下航行器的工作机理以及超空泡形成难度及复杂性的问题,首次开发出超空泡水下航行器的弹道可视化仿真系统.设计了超空泡水下航行器视景仿真系统的框架结构;利用Vega Prime和C 仿真应用程序建立了天空、海面.海底环境;研究了超空泡形成的工作机理,建立了超空泡的三维实体模型;实现了超空泡水下航行器发射,运行、助推发动机脱离、超空泡形成以及攻击等功能,形象逼真地模拟了超空泡水下航行器的运行过程.所建三维模型逼真度高、特效设计形象,可视化效果良好,使得科研人员在超空泡水下航行器的研究过程中,能够获得直观.清晰的认识,满足了超空泡水下航行器研究的要求.     

导弹水下动机座垂直发射动力学建模与仿真

分析了潜艇带速水下垂直发射导弹过程中导弹所受到的流体动力特性、弹体与弹性密封环的相互作用,建立了水下动机座垂直发射导弹的动力学模型,提出了导弹仿真耦合算法,给出了弹道仿真算例。为导弹垂直发射弹道控制、发射安全性评估、导弹与发射系统设计提供理论基础与研究手段。     

水下武器系统一体化仿真技术研究与设计

水下武器系统是一个非常复杂的大系统。仿真研究在水下武器系统的研究和设计中起着十分重要的作用。本文讨论了基于数据库的水下武器系统一体化仿真环境技术和设计。该仿真系统将水下武器的建模、实验、结果处理和图形输出集于一体。论文研究了该仿真系统的结构，数据库设计和主要特征。通过一体化仿真系统的机理分析和仿真实验，其结果表明利用一体化仿真技术是研究和设计现代水下武器的一种有效的、可靠的、先进的和廉价的方法。     

气动式水下发射装置的可调节发射阀仿真研究

为实现气动式水下武器发射装置对不同武器出管速度的调节，提出了使用新型可调节发射阀的气动式水下武器发射装置的实现方案。根据该方案建立了内弹道教学模型，并进行了系统仿真。仿真结果表明：所提出的实现方案是可行的。     

水下制导系统的交互分布式仿真研究

以水下制导寻的系统为背景,研究了分布交互式（ＤＩＳ）水下制导寻的系统的仿真方法,给出了仿真系统的原理结构和功能实现。着重研究了系统的仿真设计和仿真软件。该系统具有良好的伸缩性、经济性和实用意义,可用于水下制导寻的系统的研制、检测、评估和改进,同时也适用于水下武器作战系统的模拟训练。     

基于LabWorks、pRTI的水下战分布交互仿真系统开发研究

分析了构建水下多武器平台作战动态仿真使用的综合环境的需求和意义,提出采用基于高层体系结构(highlevelarchitecture,HLA)先进的建模、开发软件平台LabWorks、pRTI来构建一个开放式、可扩展的水下对抗建模仿真综合环境的构想。并以单潜和单舰水下作战对抗过程为典型实例,研究了仿真系统总体结构及功能需求,并对水下仿真系统的联邦成员开发过程进行研究。目前所建成的仿真系统已投入运行,达到预期设计指标。     

防空C3I多传感器数据融合仿真系统设计

根据防空武器系统数据融合的特点，构造数据融合仿真系统研究平台，进行仿真系统软硬件设计，并在仿真平台基础上，提出了数据融合评估的数学模型，给出了评价准则，从而赋予数据融合仿真系统研究平台以灵魂。     

用UML构建海洋声信息作战系统仿真模型

声纳水下作战使用是海洋声信息战的主要内容与形式。由多目标与多声纳构成的海洋声信息战仿真系统是研究声纳及其水下作战效能的重要工具。仿真系统的软件因开放式需求与复杂性特点，采用面向对象的类模型分析与设计方法。分析设计过程借助统一建模语言UML。类模型较好地描述了海洋声信息环境中各种对象的特性与关系，致使仿真软件的扩充性与重用性好，且开发效率高。     

气动水压式水下武器发射系统建模与仿真

建立了气动水压式水下武器发射系统动态数学模型.分别给出了高压气瓶、气缸热力学方程以及发射阀的流量方程;将水缸、脉冲水柜和发射管视为三个压力均匀的工作腔,应用控制体分析方法,建立了水压平衡系统的控制方程.在Matlab/Simulink软件环境下进行了系统动态过程仿真.仿真结果与武器发射试验所得到的数据符合良好,表明所建立的数学模型能够用于该系统的动态分析.     

水下航行器仿真软件包设计

主要研究了水下航行器仿真软件包的结构设计、模型库和数据库的构 建方法，解决了模型规范化、模型通用性以及各软件平台互连（ODBC）等关键技术，实现了建模、仿真和统计分析过程的一体化。该软件人机 界面友好、可扩充性好，能满足实时、超实时仿真要求。本项研究对于航行器系统性能研究具有实用价值，且已经在水下武器系统论证、设计、试验的各个部门和应用领域得到成功的应用。     

航天发射可视化仿真分析技术与应用研究

航天发射领域开展了大量的数字化设计验证、数字化合练与模拟训练、箭地联合仿真评估等数字化实验工作,都涉及航天发射信息可视化的问题。利用虚拟现实技术、系统仿真技术、数据可视化技术等,按照多线程、多模块架构设计思想,以及消息队列系统交互模式,构建了集数据管理、场景管理、计算管理和脚本管理功能于一体的航天发射可视化仿真分析技术平台,并开展了多星危险性、特种操作测发工艺、整流罩开孔和测试发射流程状态可视化仿真分析应用案例研究。     

运载火箭优化设计通用仿真类库设计与开发

在面向对象方法学的指导下，从运载火箭一体化优化设计实际要求出发，针对仿真计算的通用性需求，设计开发了运载火箭一体化优化设计通用仿真类库。首先进行了运载火箭一体化优化设计问题的面向对象建模，然后分析设计了通用仿真类库的主要类，介绍了利用Visual C 平台开发类库的主要技术和方法。基于该仿真类库可以完成针对不同类型火箭、不同设计要求的运载火箭参数优化设计计算，该仿真类库已经成功地应用到一个系列化运载火箭总体优化设计中。     

运载器起飞段姿态控制性能仿真

姿态控制系统是运载器重要的子系统之一.建立了运载器起飞段侧喷流直接力姿态控制模型.运载器起飞段姿态受到诸多因素干扰,如:侧喷流干扰、姿控发动机启动延时、风干扰、结构干扰以及初始状态干扰等.衡量姿态控制系统性能的指标主要有:姿态控制精度及稳定度、侧喷流发动机燃料消耗及开机次数等.在Matlab/Simulink仿真环境下建立并综合了各种模型,根据实验数据进行了数值仿真.结果表明:在起飞段马赫数较小的情况下,侧喷流发动机能够满足运载器姿态控制的需求.     

某导弹引信安全控制系统的动态过程仿真

某导弹引信安全控制系统是一个离散事件驱动的过程控制系统。本文以该系统安全性评估的仿真需求为背景，介绍了在MATLAB建树仿真环境中建立虚拟系统、设计虚拟飞行试验、进行动态过程仿真和故障仿真的方法，并给出系统结构模型、虚拟系统模型以及动态过程仿真和故障仿真结果。     

快速侦察任务响应时间分析与轨道设计

提出以任务响应时间为指标设计侦察任务和卫星轨道。给出了侦察卫星采用近地快速覆盖轨道执行快速侦察任务的流程,讨论了数据回收站的布设原则和发射场的选取方法,分析了数据回传对发射轨道的约束和光照条件对发射窗口的约束。在此基础上分析了侦察任务的响应时间,设计了快速侦察任务的最优轨道,使任务响应时间最短。在光照约束条件下,快速侦察任务的最大响应时间为1天。仿真算例验证了近地快速覆盖轨道的快速响应能力。     

星载软件在环的GNC快速原型仿真系统设计

为了实现复杂航天器导航、制导与控制(guidance navigation and control,GNC)系统的快速设计与仿真验证,加快GNC系统从算法设计到产品实现的过程,解决数字仿真与实物仿真一致性的问题,提出了一种基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统。通过虚拟GNC计算机处理器内核和硬件接口的方式实现星载GNC计算机原型,解决了快速原型仿真系统GNC软件代码与实物星载计算机软件代码的一致性;利用Simulink/Matlab进行航天器动力学/运动学建模和GNC系统测量部件及执行部件的数字化建模,基于实时扩展(real time extension, RTX)系统和功能硬件板卡实现数字化模型与实物的转化,解决数字仿真与实物仿真GNC系统内部接口特性、时序和逻辑一致性的问题。应用实例表明,基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统仿真数据与GNC半物理仿真系统仿真数据高度一致,证实了仿真系统设计的有效性;同时基于该仿真系统可以实现GNC系统软件、算法和单机产品的并行开发,缩短系统研制周期。     

基于动态数据驱动的反潜战仿真系统目标探测设计

潜艇是海战中军舰的主要安全威胁,反潜成为海上作战的首要任务。为了更精确地探测潜艇的状态信息,提出基于动态数据驱动的反潜战系统目标探测方式,在仿真模型中融入真实测量数据,把反潜战仿真系统和真实系统相结合,使应用仿真与测量系统之间构成相互协作的动态反馈控制系统。考虑测量不确定性和杂波等因素,采用随机有限集(random finite set,RFS)实现反潜战系统的仿真建模,设计基于RFS的数据同化算法和测量控制方法。实验表明基于动态数据驱动的反潜战系统能够使仿真系统、反潜战系统和测量系统形成可行有效的动态数据驱动应用系统(dynamic data driven application system,DDDAS),并且能够实现对潜艇目标进行精确可靠地探测。     

火箭发射分布式仿真系统中信息交互方式设计

回顾了分布式仿真系统中交互协议的发展,在此基础上深入研究了四种应用最广泛的数据交互方式,结合工程实践对其在分布式系统中的优缺点进行了总结。针对火箭发射分布式仿真系统实用、高效的数据通讯的需要,选择了HLA和串行通讯相结合作为信息交互方式。重点研究了多线程串行实时通信的方法。系统运行证明在设计分布式系统信息交互方式时,针对实际灵活地选择合适的交互协议,是完全可以满足设计要求的。     

无源侦察动态系统仿真研究

提出了一种利用脉冲重复周期变化的规律性进行信号分选、匹配的方法,通过模拟雷达脉冲信号的产生和无源侦察系统的信号处理,对无源侦察系统进行了仿真研究。本系统使用内存拷贝技术对显示信号进行动态刷新,使仿真过程更接近侦察系统的信号实时分析。该系统仿真过程和结果显示皆具有良好的可视性,为侦察设备的终端显示提供了一种新的模式。     

RLV亚轨道再入段制导技术

重复使用运载器亚轨道再入段一般采用航天飞机应急返回发射场的飞行方案,分三个阶段：迎角恢复段、过载保持段和过渡段。该方案的难点是抑制动压,缺点是只有开环制导。分析了动压变化的影响因素,制订了抑制下沉率的制导策略,并给出迎角和过载指令的设计方法。其次分析初始状态偏差和气动升力/阻力系数偏差对动压的影响,提出了根据初始高度调整制导指令和根据下沉率进行过载指令补偿的闭环制导方案。仿真表明设计的轨迹能够满足飞行约束,闭环制导能有效减小最大动压偏差。