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无源干扰装备质心干扰效果数字仿真试验软件设计

2015-05-04李寒梅

科技与创新 2015年6期
关键词:模块化设计数据流

李寒梅

摘 要:众所周知,计算机数字仿真的优点在于成本较低、试验周期短,在外场试验条件有限的情况下,可以通过仿真计算得到大样本仿真结果。编制仿真软件,关键是设计科学合理的软件结构,使用置信度高的数学模型。着重介绍了软件结构的设计,并从数据流概念入手,详细阐述了该软件的模块化设计方法。

关键词:仿真试验;数据流;模块化设计;质心干扰效果

中图分类号:TN972 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.062

制导雷达定点设置的静态试验方法。所谓“定点试验”,就是指末制导雷达定点设置,其机械轴(也称弹轴)始终瞄准目标舰,发射箔条干扰弹前,末制导雷达电轴自动跟踪目标舰,箔条干扰弹发射后,其电轴跟踪目标舰与干扰云的质心,末制导雷达终端设备实时录取电轴相对机械轴的航向偏角,以此评定无源质心干扰效果。本文采用静态试验方法设计软件结构,编制无源干扰装备质心干扰效果数字仿真试验软件,最终可得出仿真试验结果。

1 仿真试验软件数据流

无源干扰装备质心干扰效果数字仿真试验软件(以下简称“仿真试验软件”)的使用需求:各型舰艇在不同末制导雷达开机距离、不同航速、不同风速、不同风向、不同导弹来袭方位条件下通过数字仿真,计算得出质心干扰效果,并自动实时存储仿真试验结果,最后对仿真试验结果进行数据库操作,统计舰艇舷向360°范围内,来袭方位以1°为单位的每个来袭方位的干扰成功率。

根据上述要求,选择VB6.0作为开发工具。VB最显著的特点可以概括为可视化、面向对象和事件驱动。除此之外,VB还具有强大的数据库管理功能、支持标准的程序设计结构。任何软件系统从根本上来说都是对数据进行加工或变换的工具,软件的总体结构设计以数据流为主线,按照数据的输入、加工、输出对软件进行模块化设计,包括输入模块、质心干扰仿真模块、输出模块。

该软件的输入包含两组数据流:①试验参数,例如末制导雷达开机距离、导弹来袭方向、目标舰航向航速、风向风速等,试验参数在程序初始化时设置;②在仿真计算时需要的用弹量、发射角度、规避航向等数据,这些数据在仿真计算运行过程中由无源干扰战术使用辅助决策软件产生。质心干扰仿真模块主要功能就是对数据进行加工,经过各个数学模型的计算,获得末制导雷达跟踪舰云质心的动态变化,同时对动态末制导雷达跟踪单元内目标舰或箔条云出跟踪单元的切割过程(质心转移过程)进行计算。利用质心干扰效果判定数学模型对单次仿真结果进行干扰效果评定,最后将单次质心干扰效果和各导弹来袭方位的干扰成功率作为仿真结果保存到数据库中。

数据流图是软件系统逻辑模型的一种图形表示,该软件的数据流图如图1所示。

2 仿真试验软件模块化设计

结构化设计属于面向数据流的设计方法。该软件遵循结构化的设计理念,在软件数据流图的基础上,将数据流图映射为软件结构图。由此得出,仿真试验软件由输入模块、质心干扰仿真模块和输出模块组成,组成框图如图2所示。根据软件结构图,仿真态势初始化和仿真模型为图中每一个模块确定采用的算法。

2.1 输入模块

输入模块是软件和用户的交互窗口,仿真试验软件的输入模块包括试验参数和无源干扰战术使用辅助决策方案的输入,每次仿真试验的试验参数是人为设定的、可变的,需通过用户界面进行设置,因此要设计可操作性强的用户界面。VB用户界面主要有两种,分别是单文档界面(SDI)和多文档界面(MDI)。仿真试验软件的核心在于仿真算法,SDI即可满足用户界面设计要求。无源干扰战术使用辅助决策方案是被固化的,在程序运行中被多次调用,必须与试验参数完全匹配,并参与各个数学模型的计算,因此,也要设计高效的数据调用比对模块。无源干扰战术使用辅助决策方案以文件的形式被保存,VB中的所谓文件,一般是指存储在磁盘上的数据集合,每个文件都有一个文件名作为标识,应用程序通过文件名对文件中的数据进行访问,VB6.0提供了强大的文件系统操作能力。

2.2 质心干扰仿真模块

质心干扰仿真模块主要包括导弹行为、目标舰行为、箔条诱饵状态、干扰效果评定等功能模块。初始化设置参数后,导弹通过解算末制导雷达跟踪模型跟踪目标,解算当前时刻的目标舰、箔条诱饵的运动数学模型,解算质心干扰方程,得出下一时刻的导弹跟踪角。如此循环直至导弹完成一次攻击为止。将仿真结果写入数据库,对其仿真结果进行评定。

2.3 输出模块

一种试验态势的仿真试验结束,软件自动将仿真试验参数和仿真结果存入数据库。仿真软件自动返回到程序初始化模块,

进行下一个仿真试验态势的计算机数字仿真,直至完成操作人员在程序初始化中设定的数万种试验态势的计算机数字仿真,最后对仿真试验结果进行数据库操作。

仿真结果分析首先是将所有的仿真结果进行统计,在舰艇舷向360°范围内来袭方位以1°为单位统计每个来袭方位的干扰成功率。仿真结果分析流程图如图3所示。

仿真结果统计采取的技术措施是将仿真结果通过编程将相同航速、相同末制导雷达距离跟踪波门宽度的航次筛选出来,然后统计同一来袭方位各种气象条件下的干扰成功次数,仿真试验结果截图如图4所示,最后统计生成各型目标舰艇干扰成功概率统计表。

3 结束语

按照该设计方法,无源干扰装备质心干扰效果数字仿真试验软件已编制完成,通过对仿真试验结果的统计处理,获得了某型舰载无源干扰装备反导成功概率。利用该仿真结果,可预测舰载无源干扰装备作战使用效果,同时可对舰载无源干扰装备的干扰性能和影响箔条质心反导成功概率的主要因素进行深入分析。

图3 仿真结果分析流程图 图4 仿真试验结果

参考文献

[1]窦心连,韩伟.舰载箔条质心干扰试验结果评定方法研究[J].舰船电子对抗,2011(2):99-102.

[2]史济民.软件工程原理、方法与应用[M].北京:高等教育出版社,1998.

[3]周志德,刘德强,许敏.可视化程序设计——Visual Basic[M].北京:电子工业出版社,2006.

〔编辑:王霞〕

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