《綜合自然環境仿真建模理論及對實體影響建模研究》是依託北京航空航天大學，由王江雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：綜合自然環境仿真建模理論及對實體影響建模研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：王江雲
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
綜合自然環境（SNE，Synthetic National Environment）是包括地形、海洋、大氣、空間在內的整個環境領域，自然環境因素對航空、航天、航海、飛行安全、航行安全、武器性能和效能、作戰訓練的影響日益顯著，建立SNE的模型和仿真系統進行這些影響研究是重要的技術途徑。本項目主要研究基於數據建模與方程建模相融合的SNE建模理論與方法；SNE時空動態模型建模方法，建立大氣環境多解析度模型；研究自然環境領域之間相互影響的建模方法，建立近地風場模型；以近地風場和低空飛行器為例，研究自然環境和實體之間相互影響的建模方法。本項目的立題對軍用和民用領域都具有良好的套用前景和研究價值，期望通過本項目的研究，提升SNE理論研究水平，探索一條較通用的自然環境研究與裝備研製相互合作的技術途徑，在逼真的仿真自然環境中研究實體對象的動態回響，考核其性能指標，提高仿真系統的仿真可信度。
結題摘要
綜合自然環境（SNE，Synthetic Natural Environment）是包括地形、海洋、大氣、空間在內的整個環境領域，自然環境因素對航空、航天、航海、飛行安全、航行安全、武器性能和效能、作戰訓練的影響日益顯著，建立SNE的模型和仿真系統進行這些影響研究是重要的技術途徑。 本項目主要進行了七方面的研究。（1）本項目研究了基於數據建模與方程建模相融合的SNE建模理論與方法，數據建模方法適合用對象描述的自然環境模型，方程建模適合用場描述的自然環境模型，並研究了用這兩種方法建立的環境數據套用於仿真套用系統的套用模式。（2）採用時變渦環原理建立微下沖氣流模型，描述了其強度、速度、尺度隨時間、空間變化的過程，將環境對象的各種屬性看作在空間和時間上分布的場，在任意給定的點上(x,y,z,t)都可得到相應的屬性值，這就是SNE時空動態模型建模方法。（3）建立了地形影響下的湍流模型，和過山氣流模型，探討了複雜地形影響下的近地風場的風速、風壓的變化狀態，研究自然環境領域之間相互影響的建模方法。（4）基於小波分析法建立了大氣環境多解析度模型，通過離散濾波來實現獨立的兩級解析度之間的基變換。從最高解析度開始，遞歸地進行這種濾波；在每一步濾波後，都有一些高頻細節被分離出來，剩下一個更為粗糙、頻率更低的表示。（5）分別基於空速和基於地速建立了飛行器非平靜大氣條件下的全量運動方程。基於地速建立的運動方程在形式上與無擾動的運動方程一致，但空速、迎角和側滑角中含有風場的項，通過計算氣動力和力矩影響飛機運動。（6）以近地風場和低空飛行器為例，研究了自然環境和實體之間相互影響的建模方法，從狹義的航路規劃層、航路平滑層、航路跟蹤與控制層三個層次上研究了風場對飛行器航路規劃與控制的影響。大氣對可見光感測器的影響，完成了三種近地風場下的飛機運動和控制仿真實驗，揭示了風場對控制律的影響。（7）研究了在不同攻角和不同飛行速度情況下翼型的積冰曲線，以及積冰對翼型升力係數、阻力係數、升阻比的影響。 通過本項目研究的時空動態模型建模方法、大氣模型多解析度建模方法等，為實體對象的研製提供切實有用的驗證環境，研究環境影響下的實體對象的動態回響、操縱品質，提高了仿真系統的可信度，能有效地節約成本，降低風險，對軍用和民用領域都具有重要的套用前景和價值。
