一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开;
专利有效性 公开 当前状态 公开
申请号 CN202510101995.9 申请日 2025-01-22
公开(公告)号 CN119942864A 公开(公告)日 2025-05-06
申请人 北京理工大学; 申请人类型 学校
发明人 李营; 李玮洁; 张伯远; 第一发明人 李营
权利人 北京理工大学 权利人类型 学校
当前权利人 北京理工大学 当前权利人类型 学校
省份 当前专利权人所在省份:北京市 城市 当前专利权人所在城市:北京市海淀区
具体地址 当前专利权人所在详细地址:北京市海淀区中关村南大街5号 邮编 当前专利权人邮编:100081
主IPC国际分类 G09B9/00 所有IPC国际分类 G09B9/00G06F30/20G06Q10/0639F41A33/02G09B25/00
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 北京知艺互联知识产权代理有限公司 专利代理人 孟晨光;
摘要 本 发明 公开了一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法,属于仿真与评估技术领域,包括高能激光武器设计平台用于构建不同种激光武器模型;激光武器预警干扰平台用于淹没制导 信号 ;攻防对抗推演平台用于构建作战想定;联合仿真控制平台用于实现协同仿真;高能激光毁伤评估平台用于评估目标材料的毁伤情况;本发明采用上述的的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法,通过将作战概念细化为具 体模 式和流程,提取并 固化 交战规则与战术行为,构建体系架构模型,明确武器系统的功能、 接口 和运行逻辑;支持武器系统与兵 力 模型的协同交互,增强了仿真推演的准确性和参考价值。
权利要求

1.一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于,包括:
高能激光武器设计平台,用于攻击,构建不同种激光武器模型,集成兆瓦级高光束质量光源,并定义作战业务需求下不同种激光武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑;
激光武器预警干扰平台,用于防守,采用高重频激光器作为核心干扰源,通过直接或假目标反射方式向激光导引头发射高重复频率的激光脉冲,以淹没制导信号
攻防对抗推演平台,用于结合作战任务构建作战想定,根据激光武器模型配置攻防对抗中不同装备模型;
联合仿真控制平台,根据仿真交互关系配置表控制激光武器模型与装备模型的数据和指令交互,实现协同仿真;
高能激光毁伤评估平台,用于计算激光武器的有效射程和毁伤效果,评估目标材料的毁伤情况。
2.根据权利要求1所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于:所述高能激光武器设计平台遵循发散匹配准则、桶中功率最高准则、高效耦合准则和平台适装准则,采用武器装备统一建模平台模型实现。
3.根据权利要求1所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于:所述激光武器预警干扰平台集成先进的编码和时间波技术,用于适应不同制导信号的干扰需求;通过一对多干扰策略,实现对多个激光制导目标的同时干扰。
4.根据权利要求1所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于:所述攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK物理模型实现,用于模拟真实的战场环境。
5.根据权利要求1所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于:所述联合仿真控制平台与所述高能激光武器设计平台的交互接口采用符合国际联合仿真标准FMI的功能模拟接口。
6.根据权利要求1所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于:所述联合仿真控制平台的仿真交互关系配置表定义激光武器模型及其装备模型之间的配置关系。
7.根据权利要求1所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,其特征在于:所述高能激光毁伤评估平台的激光毁伤评估因子包括激光武器属性、传输影响因子和装备目标属性。
8.一种如权利要求1~7任一所述的激光武器打击下装备攻防对抗推演系统的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、利用高能激光武器设计平台,依据作战业务需求,设计并构建激光武器模型;
S2、通过激光武器预警干扰平台,配置高重频激光器作为干扰源,采用先进的编码和时间波门技术,实现对激光制导信号的有效干扰;
S3、在攻防对抗推演平台上,基于作战任务构建作战想定,配置并关联多种装备模型与激光武器模型,利用卫星工具包STK物理模型模拟真实战场环境进行攻防对抗推演;
S4、联合仿真控制平台根据仿真交互关系配置表,控制激光武器模型与装备模型之间的数据和指令交互,实现协同仿真;
S5、通过高能激光毁伤评估平台,设定激光武器的作战参数,模拟激光与目标之间的动态交互过程,评估激光对目标的毁伤效果,并判断目标是否被破坏。
9.根据权利要求8所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统的使用方法,其特征在于,S1中的高能激光武器设计平台构建激光武器模型的具体步骤如下:
S11、输入激光武器和目标初始参数以及天气条件;
S12、根据输入的激光武器参数,设置激光定位武器参数;
S13、建立跟踪传输模型,用于跟踪激光武器的传输过程;
S14、建立多物理场毁伤模型,模拟激光武器对目标的毁伤效果;
S15、建立目标命中率和毁伤程度评估模型,评估激光武器对目标的命中率和毁伤程度;
S16、将上述模型的结果进行综合评估,得出最终的评估结果,根据综合评估模型的结果,设计并构建激光武器模型。
10.根据权利要求8所述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统的使用方法,其特征在于,S3中的攻防对抗推演方法具体步骤如下所示:
S31、明确推演的需求和目标,确定需要模拟的场景;
S32、根据需求和目标,构建激光攻防模型,进攻方是高能激光武器设计平台,防守方是激光武器预警干扰平台;
S33、向激光攻防模型输入必要的初始参数;
S34、使用构建好的激光攻防模型进行模拟试验,观察激光武器对装备的攻击效果和装备的防御效果;
S35、根据模拟试验结果,对模型中的参数进行优化调整;
S36、对优化后的模型进行结果验证,若不符合需求,返回S5继续进行参数优化调整,若符合需求,得到激光武器打击下装备攻防对抗模型。

说明书全文

一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及仿真与评估技术领域,尤其是涉及一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法。

背景技术

[0002] 随着激光武器技术的快速发展,其应用日益广泛。激光武器以其高精度、高速度、强抗干扰能等优势,对传统装备构成了严重威胁。例如,激光武器可以在极短的时间内定并摧毁目标,几乎不受电磁干扰的影响,且成本相对较低,适合大规模部署。然而,这也意味着传统装备在面对激光武器时面临着前所未有的挑战。
[0003] 为了提升装备的战场生存能力,需要一种有效的推演方法,以模拟激光武器打击下的攻防对抗过程,评估不同防御策略的效果,为装备的研发和战术规划提供科学依据。传统的实验方法不仅成本高昂,而且难以全面覆盖各种复杂环境,而计算机模拟技术可以成为解决这一问题的关键手段。
[0004] 因此,需要一种基于计算机模拟技术的激光武器打击下装备攻防对抗推演方法,可以对激光武器的毁伤能力进行精确评估,并分析目标装备在激光武器威胁下的生存能力和防御策略的有效性。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法,以解决上述背景技术中提到的问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供了一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统包括:
[0007] 高能激光武器设计平台,用于攻击,构建不同种激光武器模型,集成兆瓦级高光束质量光源,并定义作战业务需求下不同种激光武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑;
[0008] 激光武器预警干扰平台,用于防守,采用高重频激光器作为核心干扰源,通过直接或假目标反射方式向激光导引头发射高重复频率的激光脉冲,以淹没制导信号
[0009] 攻防对抗推演平台,用于结合作战任务构建作战想定,根据激光武器模型配置攻防对抗中不同装备模型;
[0010] 联合仿真控制平台,根据仿真交互关系配置表控制激光武器模型与装备模型的数据和指令交互,实现协同仿真;
[0011] 高能激光毁伤评估平台,用于计算激光武器的有效射程和毁伤效果,评估目标材料的毁伤情况。
[0012] 优选的,所述高能激光武器设计平台遵循发散匹配准则、桶中功率最高准则、高效耦合准则和平台适装准则,采用武器装备统一建模平台模型实现。
[0013] 优选的,所述激光武器预警干扰平台集成先进的编码和时间波技术,用于适应不同制导信号的干扰需求;通过一对多干扰策略,实现对多个激光制导目标的同时干扰。
[0014] 优选的,所述攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK物理模型实现,用于模拟真实的战场环境。
[0015] 优选的,所述联合仿真控制平台与所述高能激光武器设计平台的交互接口采用符合国际联合仿真标准FMI的功能模拟接口。
[0016] 优选的,所述联合仿真控制平台的仿真交互关系配置表定义激光武器模型及其装备模型之间的配置关系。
[0017] 优选的,所述高能激光毁伤评估平台的激光毁伤评估因子包括激光武器属性、传输影响因子和装备目标属性。
[0018] 一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统的使用方法,包括以下步骤:
[0019] S1、利用高能激光武器设计平台,依据作战业务需求,设计并构建激光武器模型;
[0020] S2、通过激光武器预警干扰平台,配置高重频激光器作为干扰源,采用先进的编码和时间波门技术,实现对激光制导信号的有效干扰;
[0021] S3、在攻防对抗推演平台上,基于作战任务构建作战想定,配置并关联多种装备模型与激光武器模型,利用卫星工具包STK物理模型模拟真实战场环境进行攻防对抗推演;
[0022] S4、联合仿真控制平台根据仿真交互关系配置表,控制激光武器模型与装备模型之间的数据和指令交互,实现协同仿真;
[0023] S5、通过高能激光毁伤评估平台,设定激光武器的作战参数,模拟激光与目标之间的动态交互过程,评估激光对目标的毁伤效果,并判断目标是否被破坏。
[0024] 优选的,S1中的高能激光武器设计平台构建激光武器模型的具体步骤如下:
[0025] S11、输入激光武器和目标初始参数以及天气条件;
[0026] S12、根据输入的激光武器参数,设置激光定位武器参数;
[0027] S13、建立跟踪传输模型,用于跟踪激光武器的传输过程;
[0028] S14、建立多物理场毁伤模型,模拟激光武器对目标的毁伤效果;
[0029] S15、建立目标命中率和毁伤程度评估模型,评估激光武器对目标的命中率和毁伤程度;
[0030] S16、将上述模型的结果进行综合评估,得出最终的评估结果,根据综合评估模型的结果,设计并构建激光武器模型。
[0031] 优选的,其特征在于,S3中的攻防对抗推演方法具体步骤如下所示:
[0032] S31、明确推演的需求和目标,确定需要模拟的场景;
[0033] S32、根据需求和目标,构建激光攻防模型,进攻方是高能激光武器设计平台,防守方是激光武器预警干扰平台;
[0034] S33、向激光攻防模型输入初始参数;
[0035] S34、使用构建好的激光攻防模型进行模拟试验,观察激光武器对装备的攻击效果和装备的防御效果;
[0036] S35、根据模拟试验结果,对模型中的参数进行优化调整;
[0037] S36、对优化后的模型进行结果验证,若不符合需求,返回S5继续进行参数优化调整,若符合需求,得到激光武器打击下装备攻防对抗模型。
[0038] 因此,本发明采用上述一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法,具有以下有益效果:
[0039] (1)将作战概念细化为具体模式和流程,提取并固化交战规则与战术行为,构建体系架构模型,明确武器系统的功能、接口和运行逻辑;
[0040] (2)支持武器系统与兵力模型的协同交互,增强了仿真推演的准确性和参考价值;
[0041] (3)通过动态验证体系架构模型,利用作战概念仿真环境对作战知识进行验证和确认,确保了模型的有效性;
[0042] (4)数据交互遵循FMI国际仿真标准,实现了与任意满足FMI标准的仿真数据的通用性和互操作性
[0043] 下面通过附图实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0044] 图1为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统示意图;
[0045] 图2为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法高能激光武器设计平台原理图;
[0046] 图3为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法激光武器预警干扰平台示意图;
[0047] 图4为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法攻防对抗推演平台逻辑图;
[0048] 图5为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法激光毁伤评估因子建立图;
[0049] 图6为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法激光武器打击下装备攻防对抗推演方法流程图
[0050] 图7为本发明一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法激光武器打击流程图。

具体实施方式

[0051] 以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0052] 实施例
[0053] 如图1所示,一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统,包括高能激光武器设计平台,遵循发散角匹配准则、桶中功率最高准则、高效耦合准则和平台适装准则,用于攻击,构建不同种激光武器模型,集成兆瓦级高光束质量光源,优化远距离作战能力,确保高效毁伤效果,实现紧凑高效的设计,适应不同平台需求;高能激光武器设计平台定义作战业务需求下不同种激光武器模型的功能组成、接口关系和运行逻辑,采用武器装备统一建模平台(UPDM)模型实现,每个激光武器模型都将针对特定的作战环境和任务,选择合适的激光波长以提高材料耦合系数,同时考虑大气传输特性和平台环境适应性,高能激光武器设计平台原理图如图2所示。
[0054] 激光武器预警干扰平台,用于防守,采用高重频激光器作为核心干扰源,通过直接或假目标反射方式向激光导引头发射高重复频率的激光脉冲,淹没制导信号,集成先进的编码和时间波门技术,以适应不同制导信号的干扰需求,同时,平台将具备快速反应能力,以减少干扰反应时间对干扰效果的影响,并能够处理多种信号样式,包括有限位随机周期码和精确频率码。此外,平台将避免使用整数重复频率,以减少干扰有效概率的不确定性,并通过“一对多”干扰策略,实现对多个激光制导目标的同时干扰,从而提升整体的干扰效果和战场适应性。激光武器预警干扰平台示意图如图3所示。
[0055] 攻防对抗推演平台,用于结合作战任务构建作战想定,根据激光武器模型配置不同装备模型,多种装备模型与激光武器模型的运行相关联,根据作战想定进行推演,并将作战中产生的事件发送至高能激光武器设计平台,模拟真实战场环境,为激光武器模型提供逼真的测试场景;攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK物理模型实现。攻防对抗推演平台逻辑图如图4所示。
[0056] 联合仿真控制平台,用于控制激光武器模型与装备模型的数据和指令交互,实现协同仿真;联合仿真控制平台与高能激光武器设计平台的交互接口采用符合国际联合仿真标准FMI的功能模拟接口;采用仿真交互关系配置表定义激光武器模型及其装备模型之间的配置关系,确保数据交互的准确性和高效性。
[0057] 高能激光毁伤评估平台,用于计算激光武器的有效射程和毁伤效果,评估目标材料的毁伤情况;根据高能激光武器系统设定的激光武器的作战参数,在跟踪与瞄准的传输模型中,依据目标与激光武器之间的动态运动参数来计算坐标,从而确定实时的有效射程。同时,结合设定的大气传输条件,可以据此计算出激光到达目标时的具体参数。该平台还可以根据目标材料的特性来构建激光辐照材料的计算模型,通过该能够评估实时的热力参数与目标材料毁伤阈值之间的关系,从而判断目标是否已被彻底破坏;如图5所示,高能激光毁伤评估平台的激光毁伤评估因子包括激光武器属性、传输影响因子和装备目标属性。
[0058] 一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统的使用方法,包括以下步骤:
[0059] S1、利用高能激光武器设计平台,依据作战业务需求,设计并构建激光武器模型,确保激光武器模型的高效毁伤能力和平台适应性,通过动态验证确保模型的完整性和有效性。
[0060] 构建激光武器模型的具体步骤如下:
[0061] S11、输入激光武器和目标初始参数以及天气条件;
[0062] S12、根据输入的激光武器参数,设置激光定位武器参数;
[0063] S13、建立跟踪传输模型,用于跟踪激光武器的传输过程;
[0064] S14、建立多物理场毁伤模型,模拟激光武器对目标的毁伤效果;
[0065] S15、建立目标命中率和毁伤程度评估模型,评估激光武器对目标的命中率和毁伤程度;
[0066] S16、将上述模型的结果进行综合评估,得出最终的评估结果,根据综合评估模型的结果,设计并构建激光武器模型。
[0067] S2、通过激光武器预警干扰平台,配置高重频激光器作为干扰源,采用先进的编码和时间波门技术,实现对激光制导信号的有效干扰。
[0068] S3、在攻防对抗推演平台上,基于作战任务构建作战想定,配置并关联多种装备模型与激光武器模型,利用卫星工具包STK物理模型模拟真实战场环境进行攻防对抗推演,通过推演作战事件并联合高能激光武器设计平台和激光武器预警干扰平台,从而实现事件的逻辑判断和命令反馈。
[0069] 如图6所示,攻防对抗推演方法具体步骤如下所示:
[0070] S31、明确推演的需求和目标,确定需要模拟的场景;
[0071] S32、根据需求和目标,构建激光攻防模型,进攻方是高能激光武器设计平台,高能激光武器设计平台使用激光武器打击的流程如图7所示,防守方是激光武器预警干扰平台;
[0072] S33、向激光攻防模型输入初始参数;
[0073] S34、使用构建好的激光攻防模型进行模拟试验,观察激光武器对装备的攻击效果和装备的防御效果;
[0074] S35、根据模拟试验结果,对模型中的参数进行优化调整;
[0075] S36、对优化后的模型进行结果验证,若不符合需求,返回S5.继续进行参数优化调整,若符合需求,得到激光武器打击下装备攻防对抗模型。
[0076] S4、联合仿真控制平台根据仿真交互关系配置表,控制激光武器模型与装备模型之间的数据和指令交互,实现协同仿真并增强仿真的可信度。
[0077] S5、通过高能激光毁伤评估平台,设定激光武器的作战参数,模拟激光与目标之间的动态交互过程,评估激光对目标的毁伤效果,并判断目标是否被破坏,从而为装备的研发和战术规划提供科学依据。
[0078] 因此,本发明采用上述的一种激光武器打击下装备攻防对抗推演系统及方法,通过将作战概念细化为具体模式和流程,提取并固化交战规则与战术行为,构建体系架构模型,明确武器系统的功能、接口和运行逻辑;支持武器系统与兵力模型的协同交互,增强了仿真推演的准确性和参考价值;同时,通过动态验证体系架构模型,利用作战概念仿真环境对作战知识进行验证和确认,确保了模型的有效性。
[0079] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
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