提高仿真验模置信度方法及若干问题探讨

论述导弹系统仿真建模、验模及一体化研究问题。概述建模的主要内容，提出验模的一般观点，分析现有验模方法用于导弹系统仿真模型验证时的困难和局限性，并提出高置信度验模方法的基本特征和方法研究的技术途径。同时，就如何保证仿真模型验证结果具有高置信水平的问题进行探讨．     

导弹武器系统六自由度仿真模型验证方法

为验证某导弹系统六自由度仿真模型,根据导弹武器系统输出数据的特点,讨论了适于小样本输出统计分析的Bayes法。给出了导弹系统仿真模型静、动态性能的验证方法,用Wigner-Ville分布(WVD)验证导弹系统仿真模型。根据三次实弹发射的遥外测数据完成的仿真模型验证结果表明,该导弹系统六自由度仿真模型可信。     

空间光学遥感系统全链路仿真与分析

针对空间光学遥感系统全链路仿真中的建模、验模和应用分析的问题,文章依据光学遥感成像机制,将遥感成像链路分为信号链路、传递链路和噪声链路,分别建立了调制传递函数模型和信噪比模型。利用分环节验证和系统精度验证相结合的方法验证模型精度,基于商业设计软件、手册、实验室测试数据等不同形式进行分环节验证,基于仿真数据与在轨成像数据对比来实现系统精度验证。验证结果表明,调制传递函数全链路模型精度优于80％,信号模型精度优于82％。依据验证后的成像仿真模型,开展在轨成像参数调整仿真分析,针对不同季节、不同区域的成像提出在轨增益调整策略。     

有限元仿真模型V&V技术研究

仿真模型建模过程存在多种误差输入，将引起仿真预测结果的不精确性。采用仿真模型V&V（Verification and Validation,验证与确认）技术，进行仿真模型的建模误差分析与控制。利用物理试验数据进行仿真模型的精度评估，基于模型修正算法进行仿真建模参数的自动修正，提升仿真和试验结果的一致性，帮助设计师基于精确的仿真模型进行产品的虚拟性能预示，提升仿真技术在产品研制流程中的地位和作用。阐述了模型V&V的概念和流程，对模型V&V的关键技术和原理进行了详细论述,以NASA Rotor37转子验模为例进行了V&V案例说明。     

用现代谱估计法实现导弹系统仿真模型的高可信度确认

本文概述导弹仿真模型的确认方法和各自的优缺点及应用范围。分析了导弹系统仿真过程输出序列的特点,并根据现代谱估计方法对短序列、低信噪比序列进行谱估计时分辩力高的特点,提出了一种导弹系统仿真模型有效性确认的新方法,并结合某型号半实物仿真过程给出应用结果。     

面向对象技术的防空导弹Simulink建模与仿真

为防空导弹系统性能改进研究和优化设计,提出了一种新的方法,首先给出了一般防空导弹制导控制系统的数学模型,并采用面向对象建模技术结合动态仿真软件Simulink建立了仿真模型并进行了仿真研究,该模型具有容易理解,可重复使用,易于扩展等优点,即通过部分模块更换或改变参数等就可对该系统在其他条件下进行仿真,仿真结果和实际遥测数据基本吻合,表明了该模型和方法的有效性和实用性。     

运载火箭多体动力学建模与仿真技术研究

针对新一代运载火箭结构动力学与控制系统耦合强烈、严重影响火箭的飞行稳定问题,提出一种基于多体动力学虚拟样机建模与仿真的方法,有效解决运载火箭姿态动力学模型地面难以验证的困难。首先阐述了在运载火箭姿态动力学分析中应用多体虚拟样机的基本思路;然后对多体动力学模型与传统火箭姿态动力学模型在建模原理上的差异进行分析,指出引入多体仿真技术的意义;最后针对新一代火箭,提出并实现一种多体虚拟样机建模方法,仿真并验证了新一代火箭姿态控制模型与控制参数设计的正确性。本文的研究表明,航天器系统设计中常遇到复杂的动力学耦合问题,采用多体动力学虚拟样机仿真是一种行之有效的方法。     

复杂系统仿真概念模型研究进展及方向

介绍了仿真领域里的概念模型的发展过程及研究现状，针对复杂系统仿真提出了复杂系统仿真概念模型，研究了复杂系统仿真概念模型的内涵和评价建模方法优劣的标准，探讨了关于复杂系统仿真概念模型的建模语言、描述方法、建模过程、验证方法和辅助工具五个研究方面的研究方法及方向。     

一种实用的测角起伏误差的建模方法

利用频域拟合算法，提出了一种新的ARMA建模方法，用于测角起伏误差的建模。仿真结果表明，这种建模方法的有效性和高精度，不仅能保证模型在时域上同时还保证模型在频域上与实际模型的一致性。     

基于离散时间传递矩阵法的伞-弹系统动力学模型

采用离散时间传递矩阵法建立了伞-弹系统减速稳定段的动力学模型,回避了多体动力学传统的研究方法在伞-弹系统建模过程中存在的问题。详细给出了应用离散时间传递矩阵法建立铅垂平面内伞-弹系统模型的建模过程,推导了伞-弹系统的传递矩阵和传递方程。通过算例将建立的伞-弹系统模型和采用牛顿-欧拉法建立的伞-弹系统模型进行了对比分析,两种模型计算结果吻合度好,验证了本文模型的正确性以及离散时间传递矩阵法应用在减速伞-子导弹系统中的可行性。     

基于UML的任务空间概念模型动态行为验证研究

动态行为的验证已经成为任务空间概念模型校验的重点和难点,而统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)是半形式化的语言,难以进行动态行为的分析和验证,采用Petri网进行概念模型形式化验证是理论和方法研究的重要方向.论文提出了基于CPN的动态行为验证过程,论述了动态行为验证的主要内容,并应用CPN Tools对反导作战概念模型进行了动态行为验证,仿真结果表明概念模型是正确的.该方法可以提高模型校验的自动化水平,从而提高校验的效率和校验结果的可信性.     

载人航天器在轨维修地面仿真验证技术

为满足载人航天器型号对微重力和真空环境下的维修性仿真验证需求,文章提出并实现了一种混合式仿真验证平台。阐述了在轨维修仿真验证平台整体构架,建立了航天员模型、航天服模型及舱体维修模型,给出了在轨微重力和真空环境下进行维修的可视性、可达性及维修操作时间的仿真验证方法。利用该平台对在轨维修任务进行仿真验证,结果表明,该平台可以有效仿真和验证在轨维修,为维修性设计和优化提供了手段。     

递推样条滤波的工程化应用研究

递推样条模型是目标跟踪中的一类高效建模方法,理论研究与仿真实验表明它有很高的精度和稳健性,但鉴于工程应用问题的复杂性,还需根据实测数据对模型进行验证和改造。以全测速体制下的弹道目标跟踪为背景,在分析实测数据复杂性的基础上,进行了模型工程化应用研究：确定了状态方程和模型更新策略;基于“当前”统计思想,提出了机动适应性更强的“当前”样条模型;引入面向状态的野值检择方法,提高了观测数据质量低时的弹道估计精度;给出了基于不完全预测时间阈值判断滤波发散趋势的方法,和重新初始化的发散应急机制。定性分析和计算实例验证了方法的可行性和有效性。     

基于CAD三维模型几何特征简化的卫星桁架结构快速建模仿真与试验验证

为提高卫星桁架结构设计过程的仿真建模质量,优化仿真过程对三维模型信息的利用方式和效率,文章提出一种基于CAD三维模型几何特征简化的卫星桁架结构快速建模仿真方法,并给出分别采用梁单元和壳单元建模的路径及软件界面。将该方法应用于某卫星结构的仿真建模,得到了三维有限元模型模态分析数据,其与力学试验数据的对比结果表明:横向模态分析与试验误差最大,为6.07%;各方向误差均满足指标要求。基于CAD三维模型几何特征简化处理的卫星桁架结构快速建模仿真方法合理可行,建模过程便捷、高效,数据可信。     

临近空间飞行器多物理场耦合建模的网格映射方法

临近空间飞行器的研制面临许多复杂的问题和挑战,涉及总体、气动、结构、控制、防热、动力等多个学科和专业领域的相互作用、高度耦合的子系统。全系统、全流程的仿真验证与性能评估能够为设计工作提供重要依据,缩短研制周期。而气动、结构、防热等专业的仿真建模和模型解算基于有限体积法或有限元方法,依赖于不同的工具软件,且网格的划分方法不同。本文研究了临近空间高超声速飞行器多物理场耦合建模方法,研究并实现了异构网格耦合界面之间与耦合域之间的信息传递方法,从而实现了临近空间高超声速飞行器的多物理场耦合建模与仿真。     

通过超实时仿真验证轨控策略方法研究

"嫦娥一号"卫星任务中轨道复杂、轨控次数多,为保证每一次轨控的成功,需要考虑各种约束条件制定最优轨控策略,并能得以验证。本文提出通过超实时仿真验证轨控策略的方法,并以某次轨控为例,详细介绍了该方法的实施步骤。通过超实时仿真验证轨控策略可以评估轨控策略的准确性,并实现在任务执行过程中对轨控相关指令的检验。     

基于数字孪生的火箭结构设计制造与验证技术研究

对数字孪生技术和运载火箭结构设计制造与验证的数字化技术现状进行介绍,在此基础上对基于数字孪生的火箭结构设计制造与验证技术开展论证,主要包括基于数字孪生的结构设计技术、基于数字孪生的结构制造仿真技术和基于数字孪生的结构试验仿真与控制技术3个方面。与现有技术相比,基于数字孪生的火箭结构设计制造与验证技术增加了面向过程的虚拟映射、模型驱动和数字管理等关键要素,加强了模型和数据对结构研制过程的预测、监测和控制作用,能够进一步提高设计效率,加快试验周期,提升结构的精细化和轻量化水平。     

一种新颖的基于总能量守恒的化学平衡流算法

在推进剂燃烧的建模上,传统的热力计算方法一般基于总焓守恒求解定压绝热燃烧温度和平衡组分,不能考虑壁面传热;在燃气流动的建模上,通常采用的冻结流模型认为本地的组分及热物理性质与燃烧室瞬时一致,忽略了这些参数因来流气体与本网格滞留气体掺混带来的随时间的缓变效应。提出了一种新颖的可以考虑壁面传热的基于总能量守恒的化学平衡流计算方法,运用Fortran2008语言,采用面向对象编程方法建立了化学平衡流燃气发生器管道的模块化仿真模型,并将该模型应用到一个包含42个组件的涡轮试验台气路系统的建模与仿真中。与早期模型仿真结果及试验数据的对比发现,新模型的仿真结果有一定改进,更加接近试验数据。