舰艇末端防空反导仿真中的蒙特卡洛方法应用

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一种基于蒙特卡洛法的巡航弹航迹规划建模与软件实现方法

1. 3 威胁突防模型
敌威胁模型主要由歼击机、地空导弹、高炮等作战单元组
成。在分析多层防御系统的组成、作战流程和拦截方式的基础
上 ,可以建立巡航弹攻防对抗系统框架 ,并且建立单枚或多枚巡航导弹的上述几种火力威胁的突防概率模型。例如歼击机 ,其防空区域大 ,灵活性强 ,是敌威胁模型的主力 ,当单枚巡航弹通过一个歼击机作战单元时有 m (一般为 1或 2)个火力单元对其进行拦截 ,设第 i ( 1 ≤ i ≤m )个火力单元对该枚巡航弹的拦截概率为 pi (与每个火力单元的可拦截次数有关 ) ,则单枚巡航弹对歼击机作战单元的突防概率为 :
m
∏ P = ( 1 - pi ) i =1
据试验数据和计算结果 ,对于一架可发射空中导弹数为 6 枚的 F216歼击机 ,单枚巡航弹的突防概率对高度变化的曲线图如图 2所示 (航路捷径 l = 60km, 速度 v = 0. 7M a) , 对飞行速度变化的曲线图如图 3 所示 (飞行高度 h = 50m, 航路捷径 l = 60km ) 。
3 (D epartm en t of Com pu ter Science, S econd A ritillery En igeering College, X i’an 710025, S haanxi, Ch ina)
Abstract Monte Carlo algorithm is an important p robability calculation method. Route p lanning for cruise m issiles flight path is a struc2 tureless op tim ization p rocess and is a p lanning method of flight path difficult to be denoted by a set of mathematical models. The difficulty lays on striving for quickness and high p recisions in order to enhance emergency reaction ability of the m ilitary forces and it’s crucial to surviving and vanquishing. This paper focuses on the study of an algorithm designed w ith Monte Carlo to break through the obstacle of firepower units. Firstly, the algorithm divides the p lan into several smaller events, then statistical experiments is carried out with random numbers, and finally the decision of whether to save or delete points is made from the conclusion of what points are effective or not. Monte Carlo method effectively realized the route op tim ization design for flight path in geodetic azimuth constraint conditions, and the speed derived can be lifted to 22 percent higher than that of traditional method. Software modelling is realized w ith UML , including the static model like the class diagram and the dy2 nam ic model like the sequence diagram. The software p latform of route p lanning for flight path p resented perform s well in app lication, it stand2 ardizes the p lanning p roject and also shortens the exp loitation time.

基于Monte-Carlo方法的弹炮结合防空武器系统毁歼概率仿真研究

Research on the Simulation for Missile and Gun combination Air Defence Weapon System kill Probability based on Monte - Carlo 作者：胡建辉;王巨海;姚光仑
作者机构：防空兵指挥学院,河南,郑州,450052
出版物刊名：军事运筹与系统工程
页码： 40-44页
主题词： Monte-Carlo法;弹炮结合;毁歼概率;模型
摘要：根据弹炮结合防空武器系统对空射击的特点,建立了其毁歼空中目标的数学模型,并在此基础上利用蒙特卡洛方法对模型进行了仿真分析,仿真结果贴近实验数据,为弹炮结合防空武器系统提供了一种用计算机仿真模拟来计算毁歼概率的方法,解决了用解析法计算毁歼概率所带来的诸多困难,为新型系统的设计、研制和评价提供了依据和必要的分析手段.。

仿真试验在美国海军舰艇自防御系统论证中的应用

仿真试验在美国海军舰艇自防御系统论证中的应用仿真试验在美国海军舰艇自防御系统论证中的应用随着现代科技的不断发展，海军舰艇自防御系统已经成为了现代军事装备的重要组成部分。

美国海军一直致力于开发先进的自防御系统以保障海军舰艇在作战中的安全。

然而，在实际应用中，自防御系统的效果会受到众多因素的影响，例如天气条件、舰艇运动状态、攻击武器种类等。

因此，为了更加准确地评估自防御系统的实际效果，美国海军使用仿真试验进行系统论证，本文将对此进行介绍和分析。

首先，为了评估自防御系统的性能，需要对舰艇在不同工况下的防御效果进行评估。

而在实际中，试验条件的再现很难完全重复。

然而，通过仿真试验，可以更好地模拟在不同工况下的攻击条件和防御系统的应对。

例如，可以通过建模模拟武器系统的攻击模式、武器威力、攻击速度等影响因素，同时结合舰艇的实际位置、速度、水流、潮汐等因素，通过过程仿真算法，模拟真实的攻击与防御过程，直观地感受到自防御系统对攻击的反应速度和防御效果。

其次，同时，仿真试验也能有效减少试验成本和试验时的危险性。

如实际试验需要耗费巨额预算和时间并且存在人员安全的风险。

而通过仿真试验，可以大大缩短试验时间，减少试验成本，提高安全性，减少试验因素的影响，从而特别是在预算受限的条件下，依然能够评估性能和预测海战挑战条件下的舰艇防御性能。

最后，通过仿真试验，可以进行系统性分析，比如，分析不同的防御方案对海战胜率的贡献度大小。

通过反复试验，系统学习与训练，来优化防御方案以提高对抗性能，能够有效针对海战的现代化需求，优化弹、拦、反自防御系统的自主防御、射击和战术协同互动能力，进一步提高美国海军舰艇的作战能力和保障能力。

然而，仿真试验虽能更准确地评估自防御系统的实际效果，但也存在着一些局限性。

在仿真设计中，评估目标设置的过于理想，从而可能存在某些影响因素被过度疏忽，进而产生较为理想化的性能评价结果。

同时，仿真试验中的一些假设条件也可能与实际环境与外部因素存在差异，导致仿真结果的偏差。

Monte Carlo 算法 Analysis of Pulse Compression Radar System Based on ADS

接收天线方向图：主瓣-6° ~6° 的双向辛克函数接收机天线增益：35dB 接收机噪声系数：2 固定以上参数值，将目标参数（包括目标所在的距离、角度位置）作为随机参数变量，通过 Monte-Carlo 仿真，获得以下几个基本性能指标值：

虚警概率 Pfa ：根据系统噪声的大小，自动调节噪声电平门限值，使得系统 Pfa 固定在某一值上，以下仿真结果对应的
基于 ADS 的脉冲压缩雷达系统仿真与性能分析陈芳，许家栋，张利（西北工业大学电子信息学院，西安，710072）摘要：在高级设计系统ADS仿真平台上，开发了一套具有良好通用性和灵活性的脉冲压缩雷达系统模型库，为今后开发大规模雷达系统模型库和进行复杂雷达系统仿真打下了基础。在此工作基础上，以巴克码脉冲压缩信号为例，建立了相应的雷达系统模型，并结合系统性能分析的需求，在该系统仿真设计过程中引入蒙特.卡罗模型，较全面地得到了系统基本性能指标值。由这些指标值可以看出，该巴克码脉冲压缩雷达系统性能良好。仿真结果与理论值和真实系统值相符，从而正确地完成了系统的方案论证和性能评估。关键词：高级设计系统，脉冲压缩，巴克码，蒙特.卡罗模型中图分类号：TN958.3 文献标识码：A Simulation and Performance Analysis of Pulse Compression Radar System Based on ADS Chen Fang, Xu Jia-dong, Zhang Li (College of Electronic Engineering, Northwestern Polytechnic University, Xi’an, 710072) ABSTRACT：Based on the Advanced Design System platform, a serial of models for pulse compression radar system with good popularity and flexibility are developed, laying the foundation of large-scale development of more complex simulation on radar system for future. Barker Code as one type of pulse compression signal, a baker code pulse compression radar system is modeled and simulated. In order to make performance analysis of the system, Monte-Carlo model is introduced to design the system simulation. In this way, the main performance indicator values are gained through simulation with more comprehensive consideration. And the indicator values indicate the system has favorable performance. KEYWORDS：Advanced Design System, pulse compression, baker code, Monte-Carlo model 本文采用Agilent公司的ADS （Advanced Design System）软件进行脉冲压缩雷达系统建模与仿真。ADS是一个集成化、智能化的建模与仿真工作平台，与仿真平台Simulink 相比,其功能更为强大。它包含时域电路仿真、频域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真和数字信号处理仿真设计；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计。因此，采用ADS可以从电路级和系统级进行雷达系统建模，使所建系统更真实。另外，文中所采用的仿真设计方法具有独创性，引入Monte-Carlo模型，且通过一定的系统配置方便有效地实现了大量组多参数输入不间断仿真，从而有效地获得系统性能指标值。 2 系统建模脉冲压缩雷达具有抗干扰性强、截获率

利用蒙特卡罗法模拟计算舰炮对海射击效力

并迅速机动到我方可以发射导弹的距离上，使用导弹攻击。
低于敌方同类舰艇的舰炮武器系统。由此可以确定３个典
型战斗态势，如图１所示。态势１侧重于双方舰炮武器系统对抗；势２表示我方占优势情况下对敌追击射击；势３态态为敌舰高速向我接近，发射鱼雷。态势１４。 ≤９。射击开始距离Ｄ５ ≤Ｑ０，。由双方射程
第３２卷
第６期
四川兵工学报
２１０１年６月
【武器装备】
利用蒙特卡罗法模拟计算舰炮对海射击效力
石卫协，建平，钱付
（京理工大学，京南南
超，牛公杰
２０９）１０４
摘要：采用蒙特卡罗法对舰炮对海射击效力建立了射击效力的模拟计算模型，以几种常用射程上的发射 Ⅳ发的毁伤
军事家并没有放弃对舰炮对海作战效能的要求，主要有
概率为射击效力指标，运用蒙特卡罗法建立射击效力的模拟
计算模型，计算分析某型舰载１０火炮分别采用普通榴弹、３底排弹和底排火箭复合增程弹（以下简称复合增程弹）对单个敌舰进行间接瞄准射击的效力。
ｓｖｖｌａｉｎｏｈｅｎｖｌｇｎ’ ｒｆｃｅｃ．ｉｅｅａｕｔｏｆｔａａｕＳｆｅｅｉｎｙｉｉＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｐｏｒｒｉｌｒ；ｆｒｆｅｔｓｉｂａｄａｔｅｌｙｉｅｅｆｃ；ｍｏｔａｌｎｅｃｒｏ
（ａｊｇＵｉｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｇ，Ｎｎｉｇ１０４ＣｉａＮｎｉｎｅｓｙｏＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｙａｊ０９，ｈ）ｎｖｔｏｎ２ｎ

反导装备维修体制的Monte-Carlo仿真

二院２６所军代室，０北京，１０５）０８４
摘要
定义反导装备在不同维修体制下的战备完好性，介绍战备完好率的计算方法。构建装备
维修延误时间模型，以维修延误时间作为衡量维修体制对战备完好性影响的标准。利用Ｍｏｔｎｅ
Ｐ＝ｌｐｋ＋３１１２，Ｐ＜２ｐｐｋ＋２２ｐ（一ｋ一ｋ）３ｐ＜１（）５
为中继级平均后
勤延误时间。
收稿日期：０１０３２１ — ８— ０作者简介：陈士涛（９４一）男，１８，黑龙江桦南人，博士生，主要从事装备发展论证与体系规划研究
Ｅ —ｍａｌｈｎｈｔｏ１＠１３ｃｍｉ：ｃｅｓｉ３１ａ６．ｏ
第１３卷第４期
２１０２年８月
空
军
工
程
大
学
学
报（自然科学版）
Ｖ０＿３Ｎｏ．ｌ１４Ａｕ２２ｇ．０１
ＪＵＮＬＯＩＯＣＮＩＥＲＮＮＶＲＩＮＴＲＬＳＩＮＥＥｆＩＮＯＲＡＦＡＲＦＲＥＥＧＮＥＩＧＵＩＥＳＹ（ＡＵＡＥＣＤＯ）ＴＣ
５２
空军工程大学学报（自然科学版）
２１０２拄
Ｆ
…
Ｐ３ —ＢＴｒ＋Ｍ，，＋Ｍｒ１＋Ｍｒ２＋Ｍｏ＋Ｍｗ３ｏ — ｏ
（３）
式中：，加为基地级平均故障检测时间；为后送到基地级维修的平均往返运输时间；删为基地级平均Ｍｏ

一种基于Monte Carlo的空情目标仿真方法

关键词：蒙特卡罗法；预警监视；空情目标
中图分类号：Ｎ５Ｔ９文献标志码：ＡＤＯ：０３６／．ｓ．７ —６１０１１０Ｉ１．９ｊｓ１３８９．１．．７９ｉｎ６２００
预警监视系统模拟训练、效能评估、部署优化等都需要首先模拟出空情目标．目前在预警监视系统模拟仿真中，对飞机、导弹等空情目标的
模拟，通常采用先在想定制作软件中输入飞行航
线，并设置按此航线飞行的目标高度、速度、时间等属性，系统运行中再按时间顺序动态解析产
生空情目标的方法 …．这种方法生成的目标飞行
目标流分为常规流和随机流２种．在常规流中，空袭兵器经过一定的非随机的时间间隔，一个跟随一个地出现．在随机流中，目标间的间隔为一个随机值．在随机流中，应用最广的是泊松流．假设在时间轴上空袭兵器是随机分布的，这些空袭兵器形成了一个随机流，具有下列特性： ① 平稳性．目标在时间轴上的分布，经过统计是均匀的；② 无后效应．目标独立地出现在时间轴线非交会段上．换句话说，出现在某一时间段上
１空情目标仿真方法
在仿真模型中，对空中敌人行动的仿真具有较高的细化程度，文在时间和空间上对空袭兵本器运动路线进行仿真．由于敌人常常掌握主动权，

蒙特卡罗法的舰载机高峰出动仿真

ＵＳＮａｖｙ ’ ｓａｂｉｌｉｔｙｔｏｐｒｏｊｅｃｔｐｏｗｅｒａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｍａｎｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎ硎ｅｒｔｏｇａｉｎｓｉｇｈ￣ｉｎｔｏｔｌｉｅｓｏｒｔｉｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ＺＨＥＮＧＭａｏ，ＨＵＡＮＧＳｈｅｎｇ，ＺＨＡＯＹｏｎｇ—ｚｈｅｎ，ＷＡＮＧＣｈａｏ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈｉｐＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＳｈｉｐＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００６４，Ｃｈｉｎａ）
第３Ｏ卷第２期
文章编号：１００６—９３４８（２０１３）０２— ００６２— ０４
计
算
机
仿
真
２０１３年２月
蒙特卡罗法的舰载机高峰出动仿真
郑茂，黄胜，赵永振，王超
（１．哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．中国舰船研究设计中心，湖北武汉４３００６４）

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ｂａｓｅｄｏｎＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｓｅ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｄｅｓｉｇｎａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓａｎｔｉ－ｍｉｓｓｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｎｔｅｃａｒｌｏｍｅｔｈｏｄ，ｗａｒｓｈｉｐａｉｒ－ｄｅｆｅｎｓｅＣＩ舔ｓＮｕｍ￣ｒＴＰ３９１
２０１４年第５期
舰船电子工程
ห้องสมุดไป่ตู้７３
步骤如下：１）根据需要解算问题的实际需要，假定模拟
６）判断是否毁伤， “ 是” 则判断模拟次数是否达到模拟次数上限Ｓ，没有达到则模拟次数Ｗ＋１
ｇｚ
３．０
０．９８７６
０．９５４５
２．５
２．０
的毁伤概率的情况下，蒙特卡洛法是较为有效的计算方法。
０．８６６４０．６８２７
１．５１
当置信概率口给定时，模拟精度￡越小，表示
２蒙特卡洛方法
在应用于确定事件概率的仿真计算中，其主要
作者简介：祝笑舟，男，硕士，高级工程师，研究方向：系统仿真。古华栋，男，硕士，工程师，研究方向：火力控制系统。吴桂生，男，硕士，高级工程师，研究方向：系统仿真，雷达信号处理。
ＺＨＵＸｉａｏｚｈｏｕＧＵＨｕａｄｏｎｇＷＵＧｕｉｓｈｅｎｇ
（ＮａｖａｌＴｒａｉｎｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｒｉｎｇ１０２３０８）
仿真方法，并通过一个仿真案例，验证了该仿真设计的可应用性和灵活性。关键词
中图分类号
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｏｎｔｅＣａｒｌｏＭｅｔｈｏｄｉｎＴｅｒｍｉｎａｌＡｎｔｉ－ｍｉｓｓｉｌｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＷａｒｓｈｉｐ
一
ＫＩｌ－－Ｐ）Ｐ（
—
— —
（１）
下
一
ｅ
式（１）中，以统计估计值户近似代替事件概率Ｐ。
Ｋ为置信系数；ｅ为模拟精度。置信概率ａ与置信
系数Ｋ的取值关系如表１所示。
表１置信概率与置信系数的关系
１引言
未来海战中，水面舰艇所面临的主要威胁来自空中，舰艇末端防空武器作为水面舰艇的最后的防空手段，是水面舰艇的防空作战的重要环节［１卅］。
拟计算次数作为判决因素，计算方法见式（１）。
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．５
７２
舰船电子工程
ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
总第２３９期２０１４年第５期
舰艇末端防空反导仿真中的蒙特卡洛方法应用
ｔ２
０．９９７３
目前，在对舰艇末端防空反导的射击效能仿真分析中，评估方法主要有解析法和蒙特卡洛法［３］。解析法只能用来解决简单情况下的目标命中概率计
算问题，并需要做很多的假设和简化。而针对实际过程中比较复杂的情况，尤其是评估指标为对目标
祝笑舟古华栋吴桂生
北京１０２３０８）（海军军训器材研究所
摘
要
针对舰艇末端防空反导仿真分析中的存在的不确定因素问题，论文设计了一个基于蒙特卡洛法的防空反导反导仿真；蒙特卡洛法；舰艇防空
ＴＰ３９１ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２ — ９７３０．２０１４．０５．０２１
所计算的概率值的精确度越高；当ｅ给定时，越
２．１蒙特卡洛方法的判决条件大，表示所计算的概率值可靠程度也越高。蒙特卡洛方法是一个循环求解的过程，因此需２．２采用蒙特卡洛方法的仿真步骤
要一个跳出循环计算的条件，本文讨论的是利用模
收稿日期：２０１３年１１月８日，修回日期：２０１３年１２月１９日
Ａｂｓｔ瞅
Ａｉｍｉｇｎａｔｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｏｆｔｅｒｍｉｎａｌａｎｔｉ－ｍｉｓｓｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｒｓｈｉｐ。ａｎａｎｔｉ－ｍｉｓｓｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ