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数学实验3:导弹追踪问题

时间:2023-01-15 10:22:49浏览次数:48  
标签:tau aoe ym ye vm 导弹 数学 xe 追踪

某军的一导弹基地发现正北方向120km处海面上有敌艇一艘向正东方向行驶。该基地立即发射导弹跟踪追击敌艇,导弹速度为450km/h,自动导航系统使导弹在任一时刻都能对准敌艇。而当基地发射导弹的同时,敌艇立即由仪器发觉。假定敌艇为一高速快艇,它即刻以135km/h的速度与导弹方向成固定角度逃逸。在导弹追踪过程中,飞行角度在1s内改变pi /180时,其速度相应减2%,试问导弹在何时何处击中敌艇?

 

解:仿真法

设固定角度为a,指从导弹运动方向顺时针到敌艇运动方向的夹角。取导弹基地为原点O(0,0),x轴指向正东方向,y轴指向正北方向,建立平面直角坐标系。并记 L=120km  Ve=135km/h

设敌艇在时刻的位置为导弹在  时刻的位置为 速度为 由题意可得,在时刻

 

其中,

 

可以化简为

 

 

在Matlab中输入文件missile_7.m为

 

function missile_7(tau,aoe,atte,dist)

%,MISSILE_7 此处显示有关此函数的摘要

%   此处显示详细说明

L=120

ve=135

vm(1)=450

xe(1)=ve*tau*sin(aoe)

ye(1)=L+ve*tau*cos(aoe)

xm(1)=vm(1)*tau

ym(1)=0

theta(1)=atan((ye(1)-ym(1))/(xe(1)-xm(1)))

for i=1:10e6

    M(i)=sqrt((xe(i)-xm(i))^2+(ye(i)-ym(i))^2)

    N(i)=(xe(i)-xm(i))

    Q(i)=(ye(i)-ym(i))

    xe(i+1)=xe(i)+ve*tau*(cos(aoe)*N(i)/M(i)+sin(aoe)*Q(i)/M(i))

    ye(i+1)=ye(i)+ve*tau*(cos(aoe)*Q(i)/M(i)-sin(aoe)*N(i)/M(i))  

   

    xm(i+1)=xm(i)+vm(i)*tau*N(i)/M(i)

    ym(i+1)=ym(i)+vm(i)*tau*Q(i)/M(i)

    theta(i+1)=atan((ye(i+1)-ym(i+1))/(xe(i+1)-xm(i+1)))

     if abs(theta(i+1)-theta(i))>=pi/180

        %theta1=theta(i+1)

        vm(i+1)=vm(i)*atte

     else

         vm(i+1)=vm(i)

     end

    if (xe(i)-xm(i))^2+(ye(i)-ym(i))^2<dist^2

        %距离小于dkm时视为击中

        break

    end

end

T=i*tau

hv=vm(i)

hx=xe(i)

hy=ye(i)

end

在Matlab中输入时间间隔tau、所成角度aoe,导弹转向后的速度衰减系数atte,及被视为击中的临界距离dist(以导弹的有效杀伤半径为参考,比如 0.1km)。另外,tau 取值要适中,以1/3600 为宜,得到的结果如下表:

 

hx,hy 为 敌艇被击中时的x,y 坐标 vm 为导弹击中敌艇时的速度

 

Euler法

由题意可得

 

 

化简

 

 

其中 SIGN1-4为各式的符号修正

在Matlab中输入missile_6.m文件

function missile_6(tau,aoe,atte,dist)

%MISSILE_6 此处显示有关此函数的摘要

%   此处显示详细说明

L=120

ve=135

vm=450

c=tan(aoe)

xe(1)=ve*tau*sin(aoe)

ye(1)=L+ve*tau*cos(aoe)

xm(1)=0

ym(1)=vm*tau

theta(1)=atan((ye(1)-ym(1))/(xe(1)-xm(1)))

if atte>1 || atte<0

    atte=1

end

for i=1:10e6

    tom(i)=(ye(i)-ym(i))/(xe(i)-xm(i))

    M(i)=(tom(i)-c)/(1+c*tom(i))

    P(i)=(xe(i)-xm(i))

    Q(i)=(ye(i)-ym(i))

    xe(i+1)=xe(i)+ve*tau/sqrt(1+M(i)^2)*(cos(aoe)*P(i)+sin(aoe)*Q(i))/abs(cos(aoe)*P(i)+sin(aoe)*Q(i))

ye(i+1)=ye(i)+ve*tau/sqrt(1+1/M(i)^2)*(cos(aoe)*Q(i)-sin(aoe)*P(i))/abs(cos(aoe)*Q(i)-sin(aoe)*P(i))

    xm(i+1)=xm(i)+vm*tau/sqrt(1+tom(i)^2)*((xe(i)-xm(i))/abs(xe(i)-xm(i)))

    ym(i+1)=ym(i)+vm*tau/sqrt(1+1/tom(i)^2)*((ye(i)-ym(i))/abs(ye(i)-ym(i)))

    theta(i+1)=atan((ye(i+1)-ym(i+1))/(xe(i+1)-xm(i+1)))

    if abs(theta(i+1)-theta(i))>=pi/180

        %theta1=theta(i+1)

        vm=vm*atte

    end

    if (xe(i)-xm(i))^2+(ye(i)-ym(i))^2<dist^2

        %距离小于dkm时视为击中

        break

    end

end

T=i*tau

vm=vm*1

hx=xe(i)

hy=ye(i)

end 

 

在Matlab中输入时间间隔tau、所成角度aoe,导弹转向后的速度衰减系数atte,及被视为击中的临界距离dist(以导弹的有效杀伤半径为参考,比如 0.1km)。另外,tau 取值要适中,以1/3600 为宜,得到的结果如下表:

 

 

 

 hx,hy 为 敌艇被击中时的x,y 坐标 vm 为导弹击中敌艇时的速度

 

 

标签:tau,aoe,ym,ye,vm,导弹,数学,xe,追踪
From: https://www.cnblogs.com/alpha-pluto/p/17053144.html

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