[发明专利]逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法

说明书

本发明提供一种逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法，该方法包括以下步骤：建立多体飞行器系统模型；对仿真中的部分不确定参数的不确定性进行分析，设计满足真实的分布律以及随机过程的实现；设计多次碰撞情况仿真，并记录结果。建立多体飞行器系统模型的步骤包括：分别建立多体飞行器的参数化模型；将研究对象的物理属性进行赋值，然后进行运动学分析和动力学分析。多次碰撞情况仿真可以有真实随机仿真、选定仿真、范围估计仿真三种仿真情况。本发明可实现多物体碰撞的快速求解，并可快速修改参数以获得一系列型号的仿真验证，提高验证效率，有效保证结果的真实性。

技术领域

本发明涉及一种飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法，属于飞行器接触分离(碰撞)技术领域。

背景技术

在高马赫数下，多个飞行器在空间中由于失控而碰撞，或者分离后二次接触碰撞情况的发生，本专利提出一种研究该问题的技术方法。

针对碰撞后，飞行器的姿态会有哪些可能情况，轨迹的可能情况，碰撞体之间的最大以及最小距离，特别是针对多运动体，多参数存在不确定性的条件下的姿态，轨迹以及碰撞体之间的关系等问题是最关心的。

而实际当中，风速，大气密度都存在干扰，往往由于各种物理参数，即质心，惯量等测量，气动载荷存在偏差，碰撞时刻姿态的不同也会对结果产生影响，虽然利用准确的物理模型得到碰撞后的运动情况，可以得到姿态，轨迹以及碰撞体之间的关系，但在实际情况下，不能有效的反映真实的结果。

针对此问题，一直以来，主要考虑参数不变时的情况作为一种基本状态，确定最差情况时的参数作为极限情况，这虽然可以满足上述要求，但是主要问题是，参数在什么情况下是最差，当参数比较多，且没有明确的关系时，这就很难得到满意的结果。但是，如果这些参数服从某种确定的概率分布，或者近似某种概率分布，进行多次仿真，每一次参数都按照分布规律随机生成，那么只要次数足够多，就可以得到近似的碰撞结果分布情况，根据极大似然原理，这种结果也是可信的。

发明内容

本发明的目的是更有效的得到多体碰撞后轨迹的可能分布，姿态分布，相对距离的范围情况，在较多参数存在不确定性的影响下，提出一种逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法。

本发明所采取的技术方案如下：

一种逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法，包括以下步骤：建立多体飞行器系统模型；对仿真中的部分不确定参数的不确定性进行分析，设计满足真实的分布律以及随机过程的实现；设计多次碰撞情况仿真，并记录结果。

作为本发明上述逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法的改进，建立所述多体飞行器系统模型的步骤包括：分别建立多体飞行器的参数化模型；将研究对象的物理属性进行赋值，然后进行运动学分析和动力学分析。

对于上述逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法，所述参数化模型的参数包括几何尺寸、气动力、气动力矩、质心、惯量、姿态、速度、角速度、爆炸螺栓的载荷。

作为本发明上述逃逸飞行器遵循多种概率分布的多次碰撞情况仿真方法的改进，所述多次碰撞情况仿真有以下三种仿真情况：真实随机仿真：多次仿真过程中，某一次仿真的所有参数均是随机生成，所述参数之间不存在内在关系；选定仿真：多次仿真过程中，提前将参数在区间段内进行划分，按照总次数提前按照分布规律计算出某区间数值在仿真中出现的次数，并以区间左边界或右边界作为参数的确定数值，仿真过程中，将参数按照矩阵运算规则，那么哪一次参数是哪个值就能用标记矩阵和数值矩阵来代表，提高运算速度，近似得到仿真结果；范围估计仿真：多次仿真过程中，提前将参数在区间段内进行划分，按照总次数提前按照分布规律计算出某区间数值在仿真中出现的次数，并以区间左边界或右边界作为参数的确定数值，所有参数按照排列组合的知识，逐个进行仿真。