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2022-12-14

某微波武器对目标毁伤干扰效应仿真系统


随着现代战争日趋多样化、信息化,战场环境的复杂化,新型武器的远程化、精确化和智能化,在一场战争中,精准的空袭或许就能奠定胜局,这就要求打击的准确性提高、干扰及反干扰能力提升,所以目标毁伤效果评估发挥着重要的作用。在未来战场中,及时、准确地对战场信息进行毁伤评估,不仅可以使决策者快速了解目标任务的完成状况,及时调整及决策作战计划和火力部署,还能最大程度优化资源分配,提高利用效率。

本项目基于三维动态模拟仿真平台,以单一微波武器为研究对象,研究其对预警雷达类和数据链类的干扰效应与影响,通过实验数据和仿真数据对其结构或敌方目标的毁伤效果进行评估,可为进一步优化提出相应的改进方案。



 某微波武器对目标毁伤干扰仿真系统 


项目基于FreeXGIS三维数字地球进行搭建,针对单一微波武器及目标研究建模,包括:点源等效建模、海上大气传输建模、天线耦合建模、接收机前端限幅器毁伤效应建模、雷达类和数据链类建模等,同时,以三维可视化的形式展示无人机作战的真实情况,通过计算雷达评估结果及Link16数据链的评估结果,结合图表形式展示数据。其中,在三维场景中,全方位展示了无人机在作战中的实时位置、姿态以及飞行轨迹等。

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△ 仿真系统数据分析可视化


FreeXGIS三维数字地球开发平台是基于OSG框架研发和打造的三维数字地球开发平台,具备跨平台、源代码开放、高性能等特性,能够展示、分析海量地理信息数据,方便多行业应用。



 仿真系统的设计思路 


系统的主要受众群体为军事作战指挥员或战斗人员,用户数量不大,因此用户自定义的数据不会太大,故所需处理的数据量主要集中在各类军事专题资源库的导入、计算引擎和3D场景渲染,需要对这些数据进行高效的处理。

为了同时兼顾项目在开发、扩展和维护方面的便捷性,我们采用了分层化、组件化和插件化的架构设计,使得整个系统的层次结构清晰、功能模块间的耦合度低、业务功能的扩展和移除非常的方便灵活。并且,整个系统的研发使用了跨平台的开发语言和三方库,使得其原生支持多种主流操作系统,包括Windows、Linux和各种国产操作系统。



系统提供两种仿真推演模式

干扰仿真人工推演模式:用于加载HPM点源模型、HPM海上传播模型、目标模型等实体模型,并为每个实体自定义作战任务,进行推演仿真评估;

干扰仿真自动推演模式系统完成实体模型的加载后,可根据模型当前状态,自动配置任务想定,进行推演仿真评估。



 系统的三维仿真设计部分 


1/ 资源加载功能

资源加载功能主要实现初始资源(主要包括仿真场地和仿真环境)的加载,其主要通过加载选择界面和资源查看界面进行人机交互。

可供加载的资源包括:3D地形资源、气象环境资源、动画效果资源,资源加载的方式也包括:主动加载和被动加载。


2/ 模型生成功能

模型生成功能主要实现用户自定义模型的生成与渲染,其主要通过模型生成界面进行人机交互。

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△ HPM源模型及其包络效果


所需生成的模型包括:

① HPM源模型:该HPM源模型可在仿真场景中以球形包络或弧形包络的形式加以展示;

② 海洋大气环境下HPM传播电磁场模型:该HPM传播模型可在仿真场景中以链路或放射线条的形式加以展示,且根据目标的位置和距离决定其辐射方向;

③ 各类无人机和装备模型:要求至少能够生成自定义的导弹目标、固定翼无人机目标、旋翼无人机目标、无人艇目标、电子侦察机目标模型。


3/ 模型导入功能

模型导入功能主要实现在仿真场景中对各类模型的导入,主要通过模型导入界面进行人机交互,除仿真平台本身自带模型库中的模型外,还支持对用户自定义参数生成的模型导入。

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△ 飞机模型爆炸效果


导入的模型包括但不限于:

各类武器装备模型,如必需的导弹、固定翼无人机、旋翼无人机、无人艇、电子侦察机无人机;

其他的装备模型,如坦克、火箭炮等;

③ 用户自行生成的模型,如上述HPM源模型、自定义的无人机模型等。


4/ 任务想定功能

任务想定功能主要实现用户对作战环境、目标、内容的自定义,实现作战计划下的态势仿真,该功能交互主要通过任务想定界面进行人机交互。

8.任务想定.png


△ 任务想定编辑


想定内容包括但不限于:

① 作战目标:如攻击、防御等;

② 作战环境:如雨、雪等气象条件以及海洋等地理环境;

③ 作战内容:战斗细节内容的相关描述,如武器装备的行进轨迹等;

④ 作战规则:如规定作战时间、作战范围等。


5/ 数据调度功能

数据调度功能主要实现对计算引擎输出结果的获取,对数据流进行缓冲,该功能可以没有可视化的界面,但需要展示后台计算的进度和当前态势显示的进度。

10.数据调度.png


△ 数据调度进度可视化


调度的数据应包括但不限于:

① HPM对无人机或无人装备整体的毁伤/影响数据;

② HPM对无人机或无人装备各部件或易损器件的毁伤/影响数据;

③ HPM对无人机或无人装备毁伤/影响的分析评估结果(包括无人机整体的毁伤结果和各部件的毁伤结果),无人机在有/无HPM干扰情况下航迹信息,以及HPM的效能评估结果。


6/ 仿真显示功能

仿真显示功能主要实现当前的仿真场景进行可视化呈现,对一定的战场空间内分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的波场信息和作战态势进行全面展示,是人机交互的终端界面。

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△ 仿真进度控制


仿真显示的内容包括但不限于:

① HPM源的波形图、天线方向图和其他辐射源信息;

② 空间坐标处的电磁场强度;

③ 各模型的空间位置分布以及当前战场态势;

④ HPM对雷达和XX数据链接收机影响的评估结果。



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