From ea54c35d4227178e8259ed42deeb2cf7a3003b4b Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Tian jianyong <11429339@qq.com> Date: Thu, 13 Mar 2025 10:31:35 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E5=AE=9E=E7=8E=B0=E4=BA=86=E6=AF=AB=E7=B1=B3?= =?UTF-8?q?=E6=B3=A2=E6=9C=AB=E5=88=B6=E5=AF=BC=E7=9A=84=E5=88=B6=E5=AF=BC?= =?UTF-8?q?=E7=B3=BB=E7=BB=9F=E5=8A=9F=E8=83=BD=EF=BC=88=E6=AF=AB=E7=B1=B3?= =?UTF-8?q?=E6=B3=A2=E4=B8=BB=E5=8A=A8=E9=9B=B7=E8=BE=BE=E3=80=81=E6=90=9C?= =?UTF-8?q?=E7=B4=A2=E9=98=B6=E6=AE=B5=E5=9C=86=E9=94=A5=E6=89=AB=E6=8F=8F?= =?UTF-8?q?=EF=BC=89?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- .cursor/rules/threat-source-rule.mdc | 10 + CHANGELOG.md | 9 +- ThreatSource/data/missiles/mmw/mmw_001.json | 28 +- .../Guidance/MillimeterWaveGuidanceSystem.cs | 388 ++++++++++++++++-- .../MillimeterWaveTerminalGuidedMissile.cs | 72 +--- .../src/Simulation/SimulationConfig.cs | 180 +++++++- VERSION | 2 +- docs/project/theory.md | 73 ++++ tools/ComprehensiveMissileSimulator.cs | 2 +- 9 files changed, 657 insertions(+), 107 deletions(-) create mode 100644 .cursor/rules/threat-source-rule.mdc create mode 100644 docs/project/theory.md diff --git a/.cursor/rules/threat-source-rule.mdc b/.cursor/rules/threat-source-rule.mdc new file mode 100644 index 0000000..c416187 --- /dev/null +++ b/.cursor/rules/threat-source-rule.mdc @@ -0,0 +1,10 @@ +--- +description: 坐标系相关定义 +globs: +alwaysApply: false +--- + +# 坐标系约定 + +- 采用右手坐标系 +- Y 轴为垂直轴 diff --git a/CHANGELOG.md b/CHANGELOG.md index 8abba49..7750a2c 100644 --- a/CHANGELOG.md +++ b/CHANGELOG.md @@ -14,7 +14,14 @@ - 处理不同时间步长的协调 - 增加风向风速的影响 - 增加大气透过率影响 -- 毫米波和红外图像制导的传感器和引导律 +- 毫米波跟踪和锁定阶段采用脉冲多普勒制导、目标 RCS 特征矩阵 +- 多种发射弹道模式：低平弹道、高抛弹道、俯冲弹道 +- 双模、多模制导 +- 干扰机制 + +## [0.2.7] - 2025-03-13 +- 实现了红外成像末制导的制导系统功能（红外图像生成、图像识别和分类、目标红外特征矩阵） +- 实现了毫米波末制导的制导系统功能（毫米波主动雷达、搜索阶段圆锥扫描） ## [0.2.6] - 2025-03-07 diff --git a/ThreatSource/data/missiles/mmw/mmw_001.json b/ThreatSource/data/missiles/mmw/mmw_001.json index f62e57c..3a0d8be 100644 --- a/ThreatSource/data/missiles/mmw/mmw_001.json +++ b/ThreatSource/data/missiles/mmw/mmw_001.json @@ -12,9 +12,9 @@ "proportionalNavigationCoefficient": 3.0, "launchAcceleration": 100.0, "maxEngineBurnTime": 0.1, - "cruiseTime": 5.0, + "cruiseTime": 4.0, "mass": 28.0, - "explosionRadius": 6.0, + "explosionRadius": 5.0, "hitProbability": 0.9, "selfDestructHeight": 0.0 }, @@ -24,6 +24,28 @@ "targetRecognitionProbability": 0.95, "waveFrequency": 94e9, "pulseDuration": 1e-6, - "recognitionSNRThreshold": 6.0 + + "searchBeamWidth": 4.0, + "trackBeamWidth": 2.0, + "lockBeamWidth": 1.0, + + "scanAngularSpeedDeg": 360.0, + "scanRadiusGrowthRateDeg": 22.5, + + "recognitionSNRThreshold": -25.0, + "lockSNRThreshold": -10.0, + + "targetLostTolerance": 0.2, + "lockConfirmationTime": 0.3, + + "pulseRepetitionFrequency": 1e-4, + "transmitPower": 0.3, + + "dopplerVelocityResolution": 1.0, + "maxMeasurableVelocity": 1000.0, + + "antennaGainDB": 23.0, + "noiseFigureDB": 7.0, + "systemLossDB": 6.0 } } \ No newline at end of file diff --git a/ThreatSource/src/Guidance/MillimeterWaveGuidanceSystem.cs b/ThreatSource/src/Guidance/MillimeterWaveGuidanceSystem.cs index 1c00e1c..9322b49 100644 --- a/ThreatSource/src/Guidance/MillimeterWaveGuidanceSystem.cs +++ b/ThreatSource/src/Guidance/MillimeterWaveGuidanceSystem.cs @@ -17,6 +17,16 @@ namespace ThreatSource.Guidance /// public class MillimeterWaveGuidanceSystem : BasicGuidanceSystem { + /// + /// 工作模式枚举 + /// + private enum WorkMode + { + Search, // 搜索模式 + Track, // 跟踪模式 + Lock // 锁定模式 + } + /// /// 毫米波导引系统配置 /// @@ -44,6 +54,38 @@ namespace ThreatSource.Guidance /// private Vector3D lastTargetPosition; + /// + /// 上一次探测到的目标速度 + /// + /// + /// 记录目标的历史速度 + /// 用于计算目标速度 + /// + private Vector3D lastTargetVelocity; + + /// + /// 目标丢失计时器 + /// + /// + /// 记录目标丢失的时间 + /// 用于切换到搜索模式 + /// + private double targetLostTimer = 0; + + /// + /// 锁定确认计时器 + /// + /// + /// 记录锁定确认的时间 + /// 用于切换到锁定模式 + /// + private double lockConfirmationTimer = 0; + + /// + /// 当前工作模式 + /// + private WorkMode currentMode = WorkMode.Search; + /// /// 是否受到干扰 /// @@ -62,6 +104,51 @@ namespace ThreatSource.Guidance /// private double jammingPower = 0; + /// + /// 是否有目标 + /// + public bool HasTarget { get; private set; } + + /// + /// 是否在锁定模式 + /// + public bool IsInLockMode => currentMode == WorkMode.Lock; + + /// + /// 当前扫描角度，单位：弧度 + /// + private double currentScanAngle = 0; + + /// + /// 当前扫描半径，单位：弧度 + /// + private double currentScanRadius = 0; + + /// + /// 最大扫描半径，单位：弧度 + /// + private double maxScanRadius => config.FieldOfViewAngle * Math.PI / 180.0 / 2; + + /// + /// 激活制导系统 + /// + public override void Activate() + { + base.Activate(); + SwitchToSearchMode(); + } + + /// + /// 停用制导系统 + /// + public override void Deactivate() + { + base.Deactivate(); + HasTarget = false; + HasGuidance = false; + GuidanceAcceleration = Vector3D.Zero; + } + /// /// 初始化毫米波制导系统的新实例 /// @@ -87,9 +174,48 @@ namespace ThreatSource.Guidance { this.config = config; lastTargetPosition = Vector3D.Zero; - + lastTargetVelocity = Vector3D.Zero; + // 订阅干扰事件 simulationManager.SubscribeToEvent(HandleJammingEvent); + + SwitchToSearchMode(); // 初始化为搜索模式 + } + + /// + /// 切换到搜索模式 + /// + public void SwitchToSearchMode() + { + currentMode = WorkMode.Search; + HasTarget = false; + HasGuidance = false; + targetLostTimer = 0; + lockConfirmationTimer = 0; + currentScanAngle = 0; + currentScanRadius = config.SearchBeamWidth * Math.PI / 720.0; // 从半个波束宽度的一半开始 + Trace.WriteLine($"切换到搜索模式，波束宽度: {config.SearchBeamWidth}度"); + } + + /// + /// 切换到跟踪模式 + /// + private void SwitchToTrackMode() + { + currentMode = WorkMode.Track; + lockConfirmationTimer = 0; + HasGuidance = true; + Trace.WriteLine($"切换到跟踪模式，波束宽度: {config.TrackBeamWidth}度"); + } + + /// + /// 切换到锁定模式 + /// + private void SwitchToLockMode() + { + currentMode = WorkMode.Lock; + HasGuidance = true; + Trace.WriteLine("切换到锁定模式 - 目标锁定成功"); } /// @@ -108,7 +234,106 @@ namespace ThreatSource.Guidance } /// - /// 更新制导系统的状态和计算结果 + /// 更新圆锥扫描参数 + /// + private void UpdateConicalScan(double deltaTime) + { + if (currentMode == WorkMode.Search) + { + // 使用配置参数 + currentScanAngle += config.ScanAngularSpeedDeg * Math.PI / 180.0 * deltaTime; + currentScanRadius += config.ScanRadiusGrowthRateDeg * Math.PI / 180.0 * deltaTime; + currentScanRadius = Math.Min(currentScanRadius, maxScanRadius); + + if (currentScanAngle >= 2 * Math.PI) + { + currentScanAngle -= 2 * Math.PI; + } + + Console.WriteLine($"扫描参数 - 半径: {currentScanRadius * 180/Math.PI:F2}度, 角度: {currentScanAngle * 180/Math.PI:F2}度"); + } + else + { + currentScanAngle = 0; + // 非搜索模式时重置扫描参数 + currentScanRadius = config.SearchBeamWidth * Math.PI / 720.0; + } + } + + /// + /// 计算目标是否在当前扫描波束内 + /// + private bool IsTargetInBeam(Vector3D missileVelocity, Vector3D toTarget) + { + // 使用导弹速度方向作为X轴（前进方向） + Vector3D baseDirection = missileVelocity.Normalize(); + + // 根据当前模式选择波束宽度 + double currentBeamWidth = currentMode switch + { + WorkMode.Search => config.SearchBeamWidth * Math.PI / 180.0, + WorkMode.Track => config.TrackBeamWidth * Math.PI / 180.0, + WorkMode.Lock => config.LockBeamWidth * Math.PI / 180.0, + _ => config.SearchBeamWidth * Math.PI / 180.0 + }; + + if (currentMode == WorkMode.Search) + { + // 建立以前进方向为X轴的右手坐标系 + Vector3D xAxis = baseDirection; + Vector3D yAxis; + Vector3D referenceAxis = Vector3D.UnitY; // 优先使用垂直轴作为参考 + + // 处理近乎垂直飞行的情况 + if (Math.Abs(xAxis.Y) > 0.9) + { + referenceAxis = Vector3D.UnitZ; // 改用Z轴作为参考 + } + + // 构建正交坐标系 + yAxis = Vector3D.CrossProduct(Vector3D.CrossProduct(xAxis, referenceAxis), xAxis).Normalize(); + Vector3D zAxis = Vector3D.CrossProduct(xAxis, yAxis).Normalize(); + + // 计算圆锥扫描方向 + double offsetAngle = currentScanRadius; + // X轴为主轴的圆锥扫描参数 + double x = Math.Cos(offsetAngle); // 主轴分量 + double y = Math.Sin(offsetAngle) * Math.Sin(currentScanAngle); // 垂直分量 + double z = Math.Sin(offsetAngle) * Math.Cos(currentScanAngle); // 水平分量 + + // 合成扫描方向向量 + Vector3D scanDirection = ( + xAxis * x + + yAxis * y + + zAxis * z + ).Normalize(); + + // 调试输出 + Console.WriteLine($"导弹前进方向: {baseDirection}"); + Console.WriteLine($"目标方向: {toTarget.Normalize()}"); + Console.WriteLine($"扫描方向: {scanDirection}"); + + // 计算目标夹角 + double angle = Vector3D.AngleBetween(scanDirection, toTarget.Normalize()); + Console.WriteLine($"目标夹角: {angle * 180/Math.PI:F2}度"); + Console.WriteLine($"波束宽度: {currentBeamWidth * 180/Math.PI:F2}度，SNR阈值: {config.RecognitionSNRThreshold}dB"); + + return angle <= currentBeamWidth; + } + else + { + // 跟踪和锁定模式：直接使用基准方向 + double angle = Math.Acos(Vector3D.DotProduct(baseDirection, toTarget.Normalize())); + + string mode = currentMode == WorkMode.Track ? "跟踪" : "锁定"; + Console.WriteLine($"{mode}模式 - 目标夹角: {angle * 180.0 / Math.PI:F2}度, 波束宽度: {currentBeamWidth * 180.0 / Math.PI:F2}度"); + + return angle <= currentBeamWidth; + } + } + + /// + /// 更新制导系统的状态 /// /// 自上次更新以来的时间间隔，单位：秒 /// 导弹当前位置，单位：米 @@ -122,16 +347,25 @@ namespace ThreatSource.Guidance /// public override void Update(double deltaTime, Vector3D missilePosition, Vector3D missileVelocity) { + // 更新扫描参数 + UpdateConicalScan(deltaTime); + base.Update(deltaTime, missilePosition, missileVelocity); - if (TryDetectTarget(missilePosition, missileVelocity, out Vector3D tankPosition)) + if (TryDetectAndTrackTarget(missilePosition, missileVelocity, deltaTime, out Vector3D targetPosition)) { - //根据目标当前位置和上一次位置计算目标速度 - Vector3D targetVelocity = (tankPosition - lastTargetPosition) / deltaTime; - lastTargetPosition = tankPosition; + targetLostTimer = 0; + Vector3D targetVelocity = (targetPosition - lastTargetPosition) / deltaTime; + lastTargetPosition = targetPosition; + lastTargetVelocity = targetVelocity; - // 使用基类的比例控制算法 - GuidanceAcceleration = MotionAlgorithm.CalculateProportionalNavigation(ProportionalNavigationCoefficient, missilePosition, missileVelocity, tankPosition, targetVelocity); + // 使用比例导引控制算法 + GuidanceAcceleration = MotionAlgorithm.CalculateProportionalNavigation( + ProportionalNavigationCoefficient, + missilePosition, + missileVelocity, + targetPosition, + targetVelocity); if (GuidanceAcceleration.Magnitude() > MaxAcceleration) { @@ -142,15 +376,30 @@ namespace ThreatSource.Guidance } else { - HasGuidance = false; + if (currentMode != WorkMode.Search) + { + targetLostTimer += deltaTime; + // 如果目标丢失时间达到阈值，切换回搜索模式 + if (targetLostTimer >= config.TargetLostTolerance) + { + HasGuidance = false; + Trace.WriteLine($"目标丢失 {targetLostTimer:F3}秒，切换回搜索模式"); + SwitchToSearchMode(); + } + } + else + { + HasGuidance = false; + } } } /// - /// 尝试探测目标 + /// 尝试探测和跟踪目标 /// /// 导弹当前位置，单位：米 /// 导弹当前速度，单位：米/秒 + /// 自上次更新以来的时间间隔，单位：秒 /// 输出探测到的目标位置，单位：米 /// 是否成功探测到目标 /// @@ -161,43 +410,115 @@ namespace ThreatSource.Guidance /// - 计算信噪比 /// - 判断目标有效性 /// - private bool TryDetectTarget(Vector3D missilePosition, Vector3D missileVelocity, out Vector3D targetPosition) + private bool TryDetectAndTrackTarget(Vector3D missilePosition, Vector3D missileVelocity, double deltaTime, out Vector3D targetPosition) { targetPosition = Vector3D.Zero; + double minDistance = double.MaxValue; + bool foundTarget = false; + double currentSNR = double.MinValue; // 如果被干扰，直接返回false if (isJammed) { Trace.WriteLine($"毫米波导引头受到干扰，干扰功率: {jammingPower:F2}W"); + HasGuidance = false; return false; } foreach (var element in SimulationManager.GetEntitiesByType()) { - if (element is ITarget target) + if (element is ITarget target) { Vector3D toTarget = target.Position - missilePosition; double distance = toTarget.Magnitude(); if (distance <= config.MaxDetectionRange) { - double angle = Math.Acos(Vector3D.DotProduct(toTarget.Normalize(), missileVelocity.Normalize())); - if (angle <= config.FieldOfViewAngleInRadians / 2) - { - // 模拟毫米波探测 - double snr = CalculateSNR(distance, target.RadarCrossSection); + // 计算信噪比 + double snr = CalculateSNR(distance, target.RadarCrossSection); + Console.WriteLine($"信噪比: {snr:F2}dB"); - if(snr > config.RecognitionSNRThreshold && random.NextDouble() < config.TargetRecognitionProbability) + if (currentMode == WorkMode.Search) + { + // 在搜索模式下进行波束判断 + if (IsTargetInBeam(missileVelocity, toTarget) && snr >= config.RecognitionSNRThreshold) { targetPosition = target.Position; - return true; + minDistance = distance; + foundTarget = true; + currentSNR = snr; + } + } + else if (currentMode == WorkMode.Track || currentMode == WorkMode.Lock) + { + // 在跟踪和锁定模式下直接使用搜索阶段的目标位置 + if (Vector3D.Distance(target.Position, lastTargetPosition) < 100.0) // 目标识别容差 + { + targetPosition = target.Position; + foundTarget = true; + currentSNR = snr; + break; } } } } } - return false; + // 根据当前模式和探测结果更新系统状态 + UpdateSystemState(foundTarget, currentSNR, deltaTime); + + HasTarget = foundTarget; + return foundTarget; + } + + /// + /// 更新系统状态 + /// + private void UpdateSystemState(bool hasTarget, double snr, double deltaTime) + { + if (!hasTarget) + { + targetLostTimer += deltaTime; + if (targetLostTimer >= config.TargetLostTolerance) + { + SwitchToSearchMode(); + } + return; + } + + targetLostTimer = 0; + + switch (currentMode) + { + case WorkMode.Search: + if (snr >= config.RecognitionSNRThreshold) + { + SwitchToTrackMode(); + } + break; + + case WorkMode.Track: + if (snr >= config.LockSNRThreshold) + { + lockConfirmationTimer += deltaTime; + if (lockConfirmationTimer >= config.LockConfirmationTime) + { + SwitchToLockMode(); + } + } + else + { + lockConfirmationTimer = 0; + } + break; + + case WorkMode.Lock: + if (snr < config.LockSNRThreshold) + { + SwitchToTrackMode(); + } + break; + } } /// @@ -212,7 +533,11 @@ namespace ThreatSource.Guidance /// public override string GetStatus() { - return base.GetStatus() + $", Target Position: {lastTargetPosition}"; + return base.GetStatus() + + $"\n当前模式: {currentMode}" + + $"\n目标位置: {lastTargetPosition}" + + $"\n目标速度: {lastTargetVelocity}" + + $"\n是否有目标: {HasTarget}"; } /// @@ -232,19 +557,23 @@ namespace ThreatSource.Guidance private double CalculateSNR(double distance, double radarCrossSection) { // 雷达参数 - double transmitPower = 100; // 发射功率(W) - double antennaGain = Math.Pow(10, 30/10); // 天线增益(线性值，从dB转换) - double wavelength = 3e8 / config.WaveFrequency; // 波长(m) - double bandwidth = 1e6; // 接收机带宽(Hz)，假设为1MHz - double noiseFigure = Math.Pow(10, 3/10); // 噪声系数(线性值，假设为3dB) + double transmitPower = config.TransmitPower; // 发射功率(W)，典型值0.3W + double antennaGain = Math.Pow(10, config.AntennaGainDB/10); // 天线增益(线性值) + double wavelength = 3e8 / config.WaveFrequency; // 波长(m)，94GHz -> 3.19mm + double bandwidth = 1.0 / config.PulseDuration; // 带宽(Hz)，由脉冲持续时间决定 + double noiseFigure = Math.Pow(10, config.NoiseFigureDB/10); // 噪声系数(线性值) + + // 系统损耗，单位：dB + double atmosphericLoss = 0.4 * distance / 1000.0; // 大气衰减，0.4dB/km + double totalLoss = Math.Pow(10, (atmosphericLoss + config.SystemLossDB) / 10); // 转换为线性值 // 常量 - double k = 1.38e-23; // 玻尔兹曼常数 - double T0 = 290; // 标准噪声温度(K) + double k = 1.38e-23; // 玻尔兹曼常数 + double T0 = 290; // 标准噪声温度(K) // 计算接收信号功率 double signalPower = (transmitPower * Math.Pow(antennaGain, 2) * Math.Pow(wavelength, 2) * radarCrossSection) - / (Math.Pow(4 * Math.PI, 3) * Math.Pow(distance, 4)); + / (Math.Pow(4 * Math.PI, 3) * Math.Pow(distance, 4) * totalLoss); // 计算噪声功率 double noisePower = k * T0 * bandwidth * noiseFigure; @@ -257,3 +586,4 @@ namespace ThreatSource.Guidance } } } + diff --git a/ThreatSource/src/MIssile/MillimeterWaveTerminalGuidedMissile.cs b/ThreatSource/src/MIssile/MillimeterWaveTerminalGuidedMissile.cs index 6fba823..2e72de1 100644 --- a/ThreatSource/src/MIssile/MillimeterWaveTerminalGuidedMissile.cs +++ b/ThreatSource/src/MIssile/MillimeterWaveTerminalGuidedMissile.cs @@ -27,20 +27,16 @@ namespace ThreatSource.Missile /// 毫米波末制导导弹的飞行阶段枚举 /// /// - /// 定义了导弹的五个工作阶段： + /// 定义了导弹的三个工作阶段： /// - Launch: 发射阶段，初始加速 /// - Cruise: 巡航阶段，中程飞行 - /// - TerminalGuidance: 末制导阶段，毫米波制导 - /// - Explode: 爆炸阶段，执行毁伤 - /// - SelfDestruct: 自毁阶段，紧急处置 + /// - Terminal: 末制导阶段，毫米波制导 /// private enum MWTG_Stage { Launch, // 发射阶段 - Cruise, // 巡航阶段 - Search, // 搜索阶段 - Track, // 跟踪阶段 - Lock // 锁定阶段 + Cruise, // 巡航阶段 + Terminal // 末制导阶段 } /// @@ -124,14 +120,8 @@ namespace ThreatSource.Missile case MWTG_Stage.Cruise: UpdateCruiseStage(deltaTime); break; - case MWTG_Stage.Search: - UpdateSearchStage(deltaTime); - break; - case MWTG_Stage.Track: - UpdateTrackStage(deltaTime); - break; - case MWTG_Stage.Lock: - UpdateLockStage(deltaTime); + case MWTG_Stage.Terminal: + UpdateTerminalStage(deltaTime); break; } base.Update(deltaTime); @@ -172,60 +162,22 @@ namespace ThreatSource.Missile { if (FlightTime > Properties.CruiseTime) { - currentStage = MWTG_Stage.Search; + currentStage = MWTG_Stage.Terminal; guidanceSystem.Activate(); // 激活制导系统 - currentStage = MWTG_Stage.Search; } } /// - /// 更新搜索阶段的状态 + /// 更新末制导阶段的状态 /// /// 时间步长，单位：秒 /// - /// 搜索阶段特点： - /// - 开启毫米波制导 - /// - 计算制导加速度 - /// - 精确跟踪目标 + /// 末制导阶段特点： + /// - 完全依赖导航系统的工作模式 + /// - 根据导航系统状态更新制导 /// - 持续到命中目标 /// - private void UpdateSearchStage(double deltaTime) - { - IsGuidance = true; - guidanceSystem.Update(deltaTime, Position, Velocity); - GuidanceAcceleration = guidanceSystem.GetGuidanceAcceleration(); - } - - /// - /// 更新跟踪阶段的状态 - /// - /// 时间步长，单位：秒 - /// - /// 跟踪阶段特点： - /// - 开启毫米波制导 - /// - 计算制导加速度 - /// - 精确跟踪目标 - /// - 持续到命中目标 - /// - private void UpdateTrackStage(double deltaTime) - { - IsGuidance = true; - guidanceSystem.Update(deltaTime, Position, Velocity); - GuidanceAcceleration = guidanceSystem.GetGuidanceAcceleration(); - } - - /// - /// 更新锁定阶段的状态 - /// - /// 时间步长，单位：秒 - /// - /// 锁定阶段特点： - /// - 开启毫米波制导 - /// - 计算制导加速度 - /// - 精确跟踪目标 - /// - 持续到命中目标 - /// - private void UpdateLockStage(double deltaTime) + private void UpdateTerminalStage(double deltaTime) { IsGuidance = true; guidanceSystem.Update(deltaTime, Position, Velocity); diff --git a/ThreatSource/src/Simulation/SimulationConfig.cs b/ThreatSource/src/Simulation/SimulationConfig.cs index 2fae38f..eecbd84 100644 --- a/ThreatSource/src/Simulation/SimulationConfig.cs +++ b/ThreatSource/src/Simulation/SimulationConfig.cs @@ -1143,7 +1143,7 @@ namespace ThreatSource.Simulation /// /// 定义了毫米波雷达的最大作用距离 /// 超出此范围的目标无法有效探测 - /// 典型值为5000米 + /// 典型值为3000米 /// public double MaxDetectionRange { get; set; } = 5000.0; @@ -1157,14 +1157,6 @@ namespace ThreatSource.Simulation /// public double FieldOfViewAngle { get; set; } = 45.0; - /// - /// 视场角，单位：弧度 - /// - /// - /// 将度数转换为弧度供内部计算使用 - /// - public double FieldOfViewAngleInRadians => FieldOfViewAngle * Math.PI / 180.0; - /// /// 目标识别概率 /// @@ -1195,6 +1187,56 @@ namespace ThreatSource.Simulation /// public double PulseDuration { get; set; } = 1e-6; + /// + /// 搜索波束宽度，单位：度 + /// + /// + /// 搜索模式下的波束宽度 + /// 较宽的波束用于快速搜索 + /// 典型值为4度 + /// + public double SearchBeamWidth { get; set; } = 4.0; + + /// + /// 跟踪波束宽度，单位：度 + /// + /// + /// 跟踪模式下的波束宽度 + /// 中等波束用于稳定跟踪 + /// 典型值为2度 + /// + public double TrackBeamWidth { get; set; } = 2.0; + + /// + /// 锁定波束宽度，单位：度 + /// + /// + /// 锁定模式下的波束宽度 + /// 窄波束用于精确跟踪 + /// 典型值为1度 + /// + public double LockBeamWidth { get; set; } = 1.0; + + /// + /// 扫描角速度，单位：度/秒 + /// + /// + /// 定义了波束在水平面内的旋转速度 + /// 影响搜索扫描的时间和可靠性 + /// 典型值为360度/秒（一秒转一圈） + /// + public double ScanAngularSpeedDeg { get; set; } = 360.0; + + /// + /// 扫描半径增长率，单位：度/秒 + /// + /// + /// 定义了波束与导弹前进方向夹角的增长速度 + /// 影响螺旋扫描的空间覆盖率 + /// 典型值为22.5度/秒（1秒达到最大视场角45度的一半） + /// + public double ScanRadiusGrowthRateDeg { get; set; } = 22.5; + /// /// 识别目标的信噪比阈值，单位：分贝 /// @@ -1203,19 +1245,133 @@ namespace ThreatSource.Simulation /// 大于此值时认为目标有效 /// 典型值为6dB /// - public double RecognitionSNRThreshold { get; set; } = 6.0; + public double RecognitionSNRThreshold { get; set; } = -10.0; + + /// + /// 锁定阶段信噪比阈值，单位：分贝 + /// + /// + /// 锁定模式下的最小信噪比要求 + /// 较高阈值用于精确跟踪 + /// 典型值为3dB + /// + public double LockSNRThreshold { get; set; } = 3.0; + + /// + /// 目标丢失容忍时间，单位：秒 + /// + /// + /// 允许目标暂时丢失的最长时间 + /// 超过此时间将切换回搜索模式 + /// 典型值为0.2秒 + /// + public double TargetLostTolerance { get; set; } = 0.2; + + /// + /// 锁定确认时间，单位：秒 + /// + /// + /// 确认目标锁定所需的时间 + /// 用于防止误锁定 + /// 典型值为0.5秒 + /// + public double LockConfirmationTime { get; set; } = 0.5; + + /// + /// 脉冲重复频率，单位：赫兹 + /// + /// + /// 雷达发射脉冲的频率 + /// 影响速度测量和距离模糊 + /// 典型值为10kHz + /// + public double PulseRepetitionFrequency { get; set; } = 1e4; + + /// + /// 发射功率，单位：瓦特 + /// + /// + /// 雷达发射机的输出功率 + /// 参考硫磺石导弹的设计参数 + /// 典型值为0.3瓦特 + /// + public double TransmitPower { get; set; } = 0.3; + + /// + /// 多普勒速度分辨率，单位：米/秒 + /// + /// + /// 速度测量的最小分辨单位 + /// 影响速度测量精度 + /// 典型值为1米/秒 + /// + public double DopplerVelocityResolution { get; set; } = 1.0; + + /// + /// 最大可测速度，单位：米/秒 + /// + /// + /// 能够测量的最大目标速度 + /// 由脉冲重复频率决定 + /// 典型值为1000米/秒 + /// + public double MaxMeasurableVelocity { get; set; } = 1000.0; + + /// + /// 天线增益，单位：分贝(dB) + /// + /// + /// 定义了天线的方向性增益能力 + /// 影响系统的探测能力 + /// 典型值为23dB + /// + public double AntennaGainDB { get; set; } = 23.0; + + /// + /// 噪声系数，单位：分贝(dB) + /// + /// + /// 定义了接收机的噪声特性 + /// 影响系统的最小可探测信号 + /// 典型值为7dB + /// + public double NoiseFigureDB { get; set; } = 7.0; + + /// + /// 系统损耗，单位：分贝(dB) + /// + /// + /// 包括接收机损耗、波导损耗等 + /// 影响系统的整体性能 + /// 典型值为6dB + /// + public double SystemLossDB { get; set; } = 6.0; + /// /// 初始化毫米波末制导导引系统配置的新实例 /// /// /// 使用属性初始化器设置的默认值： - /// - 最大探测范围：5000米 + /// - 最大探测范围：3000米 /// - 视场角：45度 /// - 目标识别概率：0.95 /// - 工作频率：94GHz /// - 脉冲持续时间：1微秒 - /// - 信噪比阈值：6dB + /// - 搜索波束宽度：4度 + /// - 跟踪波束宽度：2度 + /// - 锁定波束宽度：1度 + /// - 扫描角速度：360度/秒 + /// - 扫描半径增长率：22.5度/秒 + /// - 识别目标SNR阈值：-30dB + /// - 锁定目标SNR阈值：3dB + /// - 时间参数：0.2s/0.5s + /// - 脉冲重复频率：10kHz + /// - 发射功率：0.3W + /// - 多普勒参数：速度分辨率1米/秒，最大可测速度1000米/秒 + /// - 天线增益：23dB + /// - 噪声系数：7dB + /// - 系统损耗：6dB /// public MillimeterWaveGuidanceConfig() { diff --git a/VERSION b/VERSION index a53741c..967b33f 100644 --- a/VERSION +++ b/VERSION @@ -1 +1 @@ -0.2.6 \ No newline at end of file +0.2.7 \ No newline at end of file diff --git a/docs/project/theory.md b/docs/project/theory.md new file mode 100644 index 0000000..55aed57 --- /dev/null +++ b/docs/project/theory.md @@ -0,0 +1,73 @@ +# 毫米波导引头扫描原理 + +## 1. 扫描方式 +### 1.1 螺旋扫描 +毫米波导引头采用螺旋扫描方式，通过同时控制扫描角度和扫描半径实现对整个视场角范围的搜索。 + +### 1.2 扫描参数 +- 扫描角速度（ω）：波束在水平面内的旋转速度 +- 扫描半径增长率（r'）：波束与导弹前进方向夹角的增长速度 +- 波束宽度（θ）：雷达波束的张角 +- 视场角（FOV）：导引头最大探测角度范围 + +## 2. 参数计算 + +### 2.1 基本参数关系 +- 最大扫描半径 = 视场角/2 +- 单步角度变化 = 扫描角速度 × 仿真步长 +- 单步半径变化 = 扫描半径增长率 × 仿真步长 + +### 2.2 参数选择准则 +为避免扫描跳跃（漏掉目标），需满足： +1. 单步角度变化 < 波束宽度 +2. 单步半径变化 < 波束宽度 + +### 2.3 典型参数值 +假设条件： +- 仿真步长：0.01秒 +- 搜索波束宽度：5度 +- 视场角：45度 +- 期望扫描时间：1秒 + +推荐参数值： +- 扫描角速度：360度/秒（2π弧度/秒） + - 单步角度变化：3.6度 < 5度波束宽度 +- 扫描半径增长率：22.5度/秒（0.393弧度/秒） + - 单步半径变化：0.225度 < 5度波束宽度 + +## 3. 扫描效果分析 + +### 3.1 时间特性 +- 完整扫描周期：1秒 +- 角度覆盖：360度（完整一圈） +- 半径覆盖：0-22.5度（视场角的一半） + +### 3.2 空间覆盖 +- 形成螺旋形扫描路径 +- 相邻扫描线间距小于波束宽度 +- 无盲区，保证搜索可靠性 + +### 3.3 注意事项 +1. 实际工程中，常采用： + - 锥形扫描（Conical Scan）：3-7Hz旋转频率 + - 棱锥扫描（Monopulse）：现代导弹更常用 +2. 扫描参数应根据具体应用场景和系统要求进行优化 +3. 现代趋势倾向于使用电子扫描替代机械扫描 + +## 4. 坐标系定义 +扫描计算采用右手坐标系： +- X轴：导弹前进方向 +- Y轴：垂直向上 +- Z轴：右手定则确定 + +波束方向矢量计算： +```math +\begin{aligned} +x &= \cos(\alpha) \\ +y &= \sin(\alpha)\sin(\beta) \\ +z &= \sin(\alpha)\cos(\beta) +\end{aligned} +``` +其中： +- α：扫描半径角（与前向轴夹角） +- β：扫描方位角（旋转角度） diff --git a/tools/ComprehensiveMissileSimulator.cs b/tools/ComprehensiveMissileSimulator.cs index 6c55c06..34ef386 100644 --- a/tools/ComprehensiveMissileSimulator.cs +++ b/tools/ComprehensiveMissileSimulator.cs @@ -185,7 +185,7 @@ namespace ThreatSource.Tools.MissileSimulation { var launchParams = new InitialMotionParameters { - Position = new Vector3D(2000, 20, 100), + Position = new Vector3D(3000, 20, 100), Orientation = new Orientation(Math.PI, 0.0, 0), InitialSpeed = 300 };