高炮三维仿真系统的设计与实现

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1、中图分类号：TP39高炮三维仿真系统的设计与实现作者姓名洪玮博学院名称机械与车辆学院指导教师薛庆副教授答辩委员会主席阎艳教授申请学位工程硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月高炮三维仿真系统的设计与实现洪玮博2015年6月DesignandImplementationofa3DSimulationSystemofAntiaircraftGunCandidateName：WeiboHongSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.QingXu

2、eChair,ThesisCommittee：Prof.YanYanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证

3、书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要现代化战争中，空袭和反空袭作战将是重要的作战模式之一。高炮具有初速大、抗干扰能力强、反应快、机动灵活及造价低等优点，因而成为防空的重要武器装备之一。在高炮的发射试验中，需要对试验数据进行及时的处理以保证后续试验的效果，并且应当能够将试验数据进行有效的、安全的存储。本研究根据项目需求，面向高炮进行三维仿真和数据统计分析及相关研究，针对用户输入的弹道射击诸元进行分析和仿真，用户对高炮外弹道进行轨

4、迹仿真并得到仿真弹道轨迹图形及仿真弹道基本诸元，如最大弹道高、射程、落角、落速和全飞行时间。同时，通过使用登录验证、权限管理等方法保证系统及数据的安全性。本文详细地阐述了高炮三维仿真系统的设计过程与实现。探讨了现有的高炮外弹道仿真方法，选择Runge-Kutta解微分方程组的方法对高炮外弹道进行仿真。分析高炮外弹道质心运动方程组，在炮兵标准射击条件下分析弹丸受力情况，并分别研究在考虑地球表面曲率及重力加速度随高度的变化、地球自转、气象条件变化的情况下的弹丸质心运动方程组，最后同时考虑上述各种影响条件得到本文使用的高炮外弹道质心运动方程组。仿真结果

5、表明，该仿真模型能够对高炮实际外弹道进行较好的仿真。分析高炮火控系统的解命中方程组，以常规目标运动模型对目标运动轨迹进行仿真，通过解命中方程组对高炮射击诸元进行解算，并分析初值选取及迭代算法的加速。根据仿真结果可以看出该算法对目标的命中误差较小。在系统的设计实现过程中，首先运用统一建模语言UML从需求分析入手，通过用例图明确系统功能需求，并采用PIECES框架总结系统非功能需求；接着对系统进行了总体设计，明确各模块需要实现的具体功能；然后分模块介绍了系统的详细设计方法；最后在系统的实施阶段用Java和MATLAB来完成系统开发。系统实现了轨迹仿真

6、、火控解算、权限管理、数据维护等关键功能，完成了系统的初期目标。关键词：火控解算；高炮；Runge-Kutta法；混合编程I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthemodernwar,theairattackandcounter-airraidarethevitalmodesofbattle.Antiaircraftgunhasadvantagessuchasmuzzlevelocity,stronganti-interferenceability,quickresponse,goodflexibility,lowcostandsoon

7、,thereforeithasbecomeoneoftheimportantairdefenseweaponsandequipment.Intheantiaircraftmissiletests,theexperimentaldataneedtobeprocessedinatimelymannertoensurethatthefollow-uptesteffect,andshouldbeabletoanalyzethetestdataandstoragethemsafely.Inthisstudy,accordingtotherequiremen

8、tsoftheprojectforantiaircraftgun3Dsimulationandstatisticalanalysisof