本科毕业答辩

1、导弹纵向可控弹道特性与可视化仿真研究导弹纵向可控弹道特性与可视化仿真研究学生姓名：学生学号：指导老师： 目录 1、毕设背景及意义 2、导弹纵向运动数学模型 3、导弹纵向可控弹道设计 4、STK仿真设计 5、结论及致谢1.1 毕设背景传统导弹飞行弹道演示多为数据绘制演示虚拟现实技术的快速发展虚拟现实技术实现可视化仿真成为研究热点Satellite Tool Kit在仿真领域具备逼真、快捷、高效等鲜明特点应用STK进行可视化仿真的兴起导弹纵向运动可控特性研究导弹纵向可控特性可视化仿真研究1.2 毕设意义 本选题以某型飞行器弹道设计为背景，针对导弹的纵向运动数学模型，设计比例导引律比例导引律，研究利

2、用STK 进行导弹飞行数据快速可视化仿真实现的方案框架，通过实例进行验证演示，解决以数据文件作为输入条件的快速可视化实现，为弹道数据处理提供了一条便捷高效的途径，与传统编程语言相比大大缩减了编程工作量缩减了编程工作量，且形象直观形象直观、简便迅捷简便迅捷。2 导弹纵向运动数学模型 2.1 坐标系定义及其转换 2.2 导弹制导原理 2.3 导弹运动方程组的建立 2.4 导引方法的选择2.1坐标系定义及其转换 弹道坐标系与地面坐标系 弹道倾角 弹道偏角（航向角）v 弹体坐标系与地面坐标系 俯仰角v 偏航角 滚转角 速度坐标系和弹体坐标系 攻角 侧滑角2.2 导弹制导原理 寻的制导又称自动导引制导，

3、是指导弹能够自主地搜索、捕捉、识别、跟踪和攻击目标的制导方式。寻的装置时实现寻的制导的专用核心器件，被称为导引头。2.2导弹制导原理 导引头是寻的式战术导弹的关键组成部分，是区别于指令制导等其他制导式导弹的根本标志，寻的指导中的寻的器即导引头，是制导的核心部分。2.2导弹制导原理 自动驾驶仪的功能是控制和稳定导弹的飞行。自动驾驶仪一般由惯性器件、控制电路和舵机系统组成，它通常通过操纵导弹的空气动力控制面或推力矢量控制导弹的姿态运动。2.3导弹运动方程组的建立弹道坐标系中的导弹质心运动的动力学方程相对地面坐标系姿态的运动学方程组2.4导引方法的选择1.追踪法2.平行接近法3.比例导引法3 导弹纵

4、向可控弹道设计 3.1 总体方案设计 3.2 俯仰通道阻尼回路设计 3.3 纵向控制回路设计 3.4 仿真结果分析3.1 总体方案设计 3.2 俯仰通道阻尼回路设计3.3 纵向控制回路设计 3.3 Simulink仿真图3.4 仿真结果分析高度10.9km，速度500m/s条件下弹道曲线3.4 仿真结果分析高度10.9km，速度500m/s条件下导航比3.4 仿真结果分析高度10.9km，速度300m/s条件下弹道曲线3.4 仿真结果分析高度10.9km，速度300m/s条件下导航比曲线3.4 仿真结果分析高度17.32km，速度500m/s条件下弹道曲线高度17.32km，速度500m/s条

5、件下导航比曲线3.4 仿真结果分析4 STK仿真设计 4.1方案结构图设计 4.2 整体程序流程图 4.3 控制台接口及设计 4.4 定时器中断子程序设计 4.1 方案结构图以试验或计算获得的弹道及姿态信息为基础，充分利用STK可视化功能，仿真中导弹模型的飞行状态严格遵从数据，使方案逼真再现或展现导弹飞行状态。方案以STK及其VO、Connect模块为核心，建立Button Tool简易控制台，以时间为主线，完成对仿真过程主要项目的控制。4.2 整体程序流程图4.3 控制台接口及设计 STK/Con模块能够通过TCP/IP的Socket方便的建立用户与STK的接口，提供用户在客户机/服务器环境

6、下数据传输。在PC机环境下，STK虚拟服务器以名称“localHost”，提供port:5001端口，供通讯使用。 Button Tool是STK提供的简易控制台程序，用户可简单的编写命令进行二次开发，达到控制目的，省去底层通讯代码的编写。根据用户需要编写系列命令，以*.btip后缀存储，使用时用Button Tool可执行文件打开，为按键型控制界面。4.4 输入文件的格式弹道参数、姿态参数、分离等关键点参数、三维特征以及其他对象的数据均以文件形式提供给仿真过程使用。弹道数据以* .e的后缀形式存储。可以采用多种组合给出，如(1)地心固联地理坐标系下时间、经度、纬度、高度组合(ECF-LLA-

7、Pos)；(2)地心惯性直角坐标系下时间、X位置、Y位置、Z位置(ECF-LLA-Pos)等。以ECF-LLA-Pos形式给出的弹道数据格式如下:stk.v.4.2.1# 版本说明BEGIN Ephemeris# 弹道文件头特征符号Number of Ephemer is Points 2023 # 总数据量Scenario Epoch 15 Jul 2000 00: 00: 00. 00# 数据开始时间Ephemer is Ecf Time Pos # ECF-LLA-Pos形式说明# 时间(s) 纬度() 经度() 高度(m )0.000 34.700 112.400 1000.00010

8、.000 34.700 112.400 1241.8742087 34.002 -118.516 0.204END Ephemeris#文件尾特征符号4.4 输入文件的格式姿态参数以*.a的后缀形式存储。可以采用多种组合给出，如(1)姿态欧拉角方式、(2)姿态四元素等。以姿态四元素形式给出的弹道数据格式如下:stk.v.4.2.1#版本说明BEGIN Attitude #姿态文件头特征符号Number of Attitude Points 10 #总数据量Scenario Epoch 15 Jul 2000 00:00:00.00#数据开始时间Attitude Time Quaternions

9、# 元素姿态形式说明#时间(s) q1 q2 q3 q40.0 0.000 0.000 0.000 1.00015.5 0.067 0.000 0.000 0.99730.6 0.133 0.000 0.000 0.991END Attitude #文件尾特征符号分离关键点参数以被仿真对象主文件名相同扩展名为*.mima方式存储，3D模型参数以*.mdl方式存储。4.5 仿真场景及动画生成飞机仿真模型（以波音-777为例）4.5 仿真场景及动画生成为飞机对象添加航迹点参数4.5 仿真场景及动画生成弹道及目标运动轨迹2D显示图 4.6 系统功能实现 弹目仿真运动可视化截图 结 论本文以某型地空导弹弹道设计为背景，建立导弹纵向运动数学模型，运用比例导引法设计导引律，并对系统进行了仿真、分析。以所得的飞行数据为基础，采用STK软件更为直观地描述导弹的运动过程。本设计仅仅考虑在诸多理想条件下的导弹纵向运动特性，未考虑现实状态下风阻、导弹自身偏航等干扰因素，因而模型设计与仿真是理想化的