基于空间攻防对抗的武器系统建模与仿真研究

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现代化战争中最典型的两种作战模式是空袭与防空。因此提高空中作战部队的突防能力与地面部队的防空能力至关重要。目前,作战对抗演练存在危险系数高,成本消耗大等弊端。因此,采用计算机仿真技术模拟攻防对抗场景成为当前研究的热点。本文对空间攻防对抗系统进行了研究,建立了空间攻防对抗系统的仿真模型,设计了系统的整体框架。该系统框架包括仿真系统的实现逻辑和运行流程,搭建了三维可视化的仿真推演系统。在该框架的基础上,本文主要完成了以下四个方面的工作。(1)完成了包括进攻飞行器、雷达、卫星、数据链、指挥中心在内的多种武器系统建模,并在仿真系统中对这些模型进行集成。各个武器单元模块中包含通用化接口,以便与可视化界面进行数据交互。(2)设计了基于粒子群算法的飞行器外形参数优化方法。构建了以飞行器升阻比和雷达散射截面积(RCS)为优化目标的优化模型。采用粒子群优化算法对模型进行了优化,并通过算例对该算法的性能进行了验证。通过电磁仿真软件FEKO验证了该优化模型的合理性和有效性。(3)设计了基于遗传算法的火力分配模型。构建了以来袭目标的威胁度评估函数为优化目标的优化模型。通过算例验证了该优化模型的有效性。(4)构建了虚拟战场的三维可视化仿真推演系统。该系统利用统一的调用接口集成各武器模块,并结合开源的Cesium库实现可视化展示。本文设计的仿真推演系统能够更直观的展示实际攻防对抗场景,有利于实验数据分析和辅助决策者制定更优的作战方案。此外,友好的人机交互界面提高了操作人员的工作效率。本文设计的攻防对抗仿真系统为攻防两方提供了一个有效地推演平台。该系统具有较高的通用性,可以解决实际对抗训练中成本高、危险系数大等问题,具有较高的军事应用价值。
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