本书以导弹试验的设计与评估为主线，结合作者多年从事相关科研工作的体会，从数学方法、导弹精度评估、毁伤效应分析与评估三个方面，系统梳理和研究相关的科学理论、试验设计与评估方法、试验数据的获取渠道与应用途径，力图把试验系统、试验设计、小子样的现场试验、精度评估方法、毁伤效应分析与评估方法五大要素融为一体，提供高效的试验设计与试验评估方法，为导弹研制、定型、采办和作战应用等服务。
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第一篇 数学方法
第1章 Bayes方法 5
1.1 概述 5
1.1.1 引论 5
1.1.2 Bayes公式 6
1.1.3 Bayes方法与经典统计方法的比较 7
1.1.4 Bayes学派观点分析 10
1.2 先验分布的确定 10
1.2.1 确定先验分布的方法分类 10
1.2.2 无信息先验分布的确定 11
1.2.3 有信息先验分布的确定 15
1.3 先验信息可信度的度量 22
1.3.1 概述 22
1.3.2 基于数据层面的可信度度量 24
1.3.3 基于数据物理来源的可信度度量 29
1.4 Bayes统计推断 33
1.4.1 Bayes估计原理与方法 33
1.4.2 正态总体参数的 Bayes估计 36
1.4.3 Bayes估计的优良性与误差分析 41
1.4.4 考虑先验信息可信度的 Bayes估计 42
1.4.5 Bayes假设检验及决策 49
1.5 小结 53
参考文献 54
第2章 序贯分析 57
2.1 引言 57
2.1.1 历史概述 57
2.1.2 序贯分析方法的引入 58
2.2 序贯概率比检验(SPRT) 61
2.2.1 Wald的SPRT方法 61
2.2.2 SPRT的优缺点分析 62
2.2.3 正态分布和二项分布的参数检验 63
2.3 序贯概率比检验的衍生方法 64
2.3.1 序贯网图检验法(SMT) 64
2.3.2 序贯截尾检验法 65
2.3.3 Bayes序贯方法(SPOT) 66
2.3.4 多假设SPRT方法 67
2.3.5 Bayes序贯网图检验法 68
2.4 序贯截尾检验的优化分析 73
2.4.1 最优参数的存在性 73
2.4.2 截尾SMT分析 76
2.4.3 对截尾模式的改进 80
2.5 应用案例 82
2.5.1 落点精度鉴定的Bayes序贯检验法 82
2.5.2 落点精度鉴定的截尾 SMT 84
参考文献 85
第3章 试验数据的建模与分析 86
3.1 几种典型的数学模型 87
3.2 基于函数逼近的数学模型 89
3.2.1 多项式表示 90
3.2.2 样条函数表示 95
3.2.3 稀疏表示 97
3.2.4 多元线性逼近 99
3.3 回归分析简介 101
3.3.1 引言 102
3.3.2 线性模型的参数估计 103
3.3.3 假设检验 106
3.3.4 自变量选择 107
3.3.5 参数的有偏估计 110
3.3.6 非线性回归分析简介 113
3.4 计算机试验的近似建模 115
3.4.1 基本元模型 115
3.4.2 传统Kriging模型 118
3.4.3 基于不平稳假设的Kriging模型 122
3.4.4 基于区域不规则性的密度函数 128
3.5 小结 131
参考文献 131
第4章 试验设计方法 136
4.1 概述 136
4.1.1 引言 136
4.1.2 试验设计的一般考虑 137
4.2 因子设计 141
4.2.1 方差分析法简介 141
4.2.2 二水平完全因子设计 143
4.2.3 三水平完全因子设计 146
4.2.4 正交设计 148
4.3 最优回归设计 150
4.3.1 回归的正交设计 150
4.3.2 最优回归设计 152
4.3.3 考虑因素分布信息的最优设计 157
4.4 计算机试验设计 166
4.4.1 常用的计算机试验设计方法 167
4.4.2 均匀设计 169
4.4.3 仿真试验的序贯设计 177
4.4.4 本节讨论 184
4.5 小结 184
参考文献 185
第5章 毁伤效应数值模拟的数学基础 191
5.1 常规战斗部毁伤效应数值模拟 191
5.2 连续介质力学的基本方程组 192
5.2.1 连续介质的基本概念及运动描述 192
5.2.2 基本控制方程组 196
5.3 冲击动力学数值模拟方法 199
5.3.1 数值模拟方法简介 199
5.3.2 非线性动力学有限元方法 200
5.3.3 SPH简介 221
参考文献 227
第6章 Monte Carlo方法 228
6.1 概述 228
6.1.1 引言 228
6.1.2 基本思想和实现过程 229
6.1.3 随机数生成 232
6.1.4 Monte Carlo方法的收敛性 237
6.2 效率提高技术和改进方向 239
6.2.1 Monte Carlo方法误差的特点 240
6.2.2 重要抽样技巧 241
6.2.3 序贯Monte Carlo方法 243
6.3 Monte Carlo方法在Bayes计算中的应用 244
6.3.1 ABC方法 244
6.3.2 MCMC方法 245
6.3.3 RJMCMC方法 246
6.4 应用实例 251
6.4.1 落点精度鉴定 251
6.4.2 封锁概率计算 253
参考文献 257
第二篇 导弹精度评估
第7章 精度评估概述 267
7.1 基本概念及研究现状 268
7.1.1 武器装备试验与评估 268
7.1.2 小子样精度评估的工程背景 269
7.1.3 导弹分类介绍 269
7.1.4 导弹试验精度评估研究现状 270
7.2 Bayes方法的应用及先验信息 278
7.2.1 试验评估中 Bayes方法的应用 278
7.2.2 先验信息的类型 279
7.3 试验预报、分析与评估概述 283
7.3.1 跟踪数据、弹道数据处理与跟踪设备精度分析 283
7.3.2 发射可靠性与飞行可靠性评估 285
7.3.3 射程预报 285
7.3.4 精度预报 286
7.3.5 残骸落点预报 287
7.3.6 制导工具误差分离 287
7.3.7 误差分析与折合 288
7.3.8 组合导航误差分离 289
7.3.9 射程评估 289
7.3.10 精度评估 290
7.3.11 试验设计与参数优化 290
参考文献 291
第8章 射前预报 298
8.1 发射可靠性评估 298
8.1.1 发射可靠性概念 298
8.1.2 发射可靠性涉及因素及相关信息收集 298
8.1.3 发射可靠性的成败评估模型 299
8.1.4 发射可靠性下限确定 304
8.1.5 基于混合先验分布的发射可靠性评定 306
8.2 飞行可靠性预报 309
8.2.1 飞行可靠性相关因素 309
8.2.2 飞行可靠性分解与集成 309
8.2.3 飞行可靠性预报结果及置信度分析 313
8.3 射程预报 315
8.3.1 射程预报 315
8.3.2 实时射程预报 317
8.4 惯性制导精度预报 317
8.4.1 制导工具误差预报 318
8.4.2 制导方法误差预报 320
8.4.3 再入误差预报 321
8.4.4 后效误差预报 323
8.5 组合制导精度预报 323
8.5.1 组合导航机理 323
8.5.2 组合制导各传感器精度源分析 325
8.5.3 景象匹配辅助导航系统落点精度预报 335
8.5.4 Monte Carlo仿真预报组合制导精度 336
8.6 残骸落点预报 338
8.6.1 气动参数影响分析 339
8.6.2 高空风影响分析 340
8.6.3 测量数据精度影响分析 341
8.6.4 小结 342
参考文献 343
第9章 弹道精度分析与精度折合 345
9.1 概述 345
9.2 弹道跟踪数据 346
9.2.1 遥测数据精度分析 347
9.2.2 外弹道跟踪数据分析 355
9.2.3 遥外数据的比对 355
9.3 惯性制导导弹的弹道精度分析 359
9.3.1 制导工具误差分析 360
9.3.2 制导方法误差分析 376
9.3.3 再入误差分析 376
9.3.4 后效误差分析 378
9.4 落点偏差折合 380
9.4.1 制导工具误差折合及可行性条件分析 380
9.4.2 制导方法误差折合 391
9.4.3 再入误差折合 394
9.4.4 后效误差折合 395
9.5 组合导航误差分离与折合 397
9.5.1 组合导航导弹误差分离 397
9.5.2 组合导航导弹误差折合 401
9.5.3 案例分析 403
参考文献 405
第10章 全程精度评估 409
10.1 信息度量 410
10.1.1 试验数据的信息度量 411
10.1.2 模型的信息度量 419
10.2 飞行试验全程递归评估 429
10.2.1 飞行试验分级及全程成败及精度评估 429
10.2.2 基于两类先验和不同特征量的多次递归评估 438
10.2.3 小结 445
10.3 融合过程信息的复合制导导弹精度评估 446
10.3.1 等效折合的理论分析 446
10.3.2 基于过程时变信息的观测量折合及指标推算 447
10.3.3 复合指标推算方法及精度 450
10.3.4 仿真案例 451
10.3.5 小结 456
10.4 基于多源信息融合的精度评估 456
10.4.1 基于异质信息融合的精度评估 457
10.4.2 基于先验融合的Bayes递归精度评估 465
10.4.3 基于后验结果融合的精度评估 470
10.4.4 分系统及融合精度评估 477
10.4.5 小结 477
10.5 观测数据频谱特征与故障分析 478
10.5.1 故障诊断原则与方法 478
10.5.2 基于观测信息的故障分析 479
10.6 小结 480
参考文献 482
第11章 射击面目标精度评定 487
11.1 制导武器系统精度评定现有指标 487
11.1.1 制导武器系统的精度 487
11.1.2 圆概率偏差CEP 488
11.1.3 制导武器系统命中目标的概率计算 489
11.2 制导武器系统射击面目标精度评定指标 489
11.2.1 命中区域圆概率偏差(ACEP) 490
11.2.2 仿真实例与结果分析 491
11.2.3 结论 493
11.3 制导武器系统射击面目标瞄准点选取方法 493
11.3.1 面目标区域要害指数及命中概率 494
11.3.2 面目标瞄准点的选取 495
11.3.3 仿真实例与结果分析 498
11.4 子母弹射击面目标瞄准点选取方法 500
11.4.1 子母弹攻击的面目标区域要害指数分析及命中概率 500
11.4.2 子母弹落点模型 502
11.4.3 子母弹射击面目标瞄准点的选取 502
11.4.4 仿真实例与结果分析 504
11.5 子母弹对面目标的射击效能评估方法 507
11.5.1 面目标功能结构划分与分析 507
11.5.2 射击效能函数的定义 510
11.5.3 仿真算例与分析 511
11.5.4 本节讨论 513
11.6 小结 514
参考文献 515
第12章 导弹精度评估的试验设计与参数优化 517
12.1 试验样本量的确定 517
12.1.1 单类型试验样本量的确定 518
12.1.2 多类型试验样本量的确定 527
12.2 弹道实时解算的UKF滤波器优化设计 535
12.2.1 面向测元的UKF滤波算法 535
12.2.2 基于试验设计的滤波器参数优化 538
12.2.3 优化设计方法的性能分析 543
12.3 模型驱动的精度试验设计与参数估计 545
12.3.1 回归模型构建 546
12.3.2 综合时序信息的试验设计优化及稀疏求解 547
12.3.3 三角函数组合响应模型 551
12.3.4 雷达导引头测距误差模型 561
12.4 小结 565
参考文献 566
第三篇 毁伤效应分析与评估
第13章 常规导弹毁伤效应 573
13.1 概述 573
13.2 战斗部基本结构组成 574
13.2.1 壳体 575
13.2.2 装填物 575
13.2.3 传爆序列 575
13.2.4 保险装置 576
13.2.5 引信 576
13.3 常规导弹毁伤效应 579
13.3.1 爆炸冲击毁伤效应 579
13.3.2 侵彻毁伤效应 585
13.3.3 侵爆毁伤效应 591
13.3.4 子母弹综合毁伤效应 593
13.4 毁伤参数的试验测试 595
13.4.1 毁伤参数的分类 595
13.4.2 毁伤参数的测试 602
13.4.3 小结 610
13.5 典型目标的易损性 610
13.5.1 装甲车辆 611
13.5.2 飞机 615
13.5.3 地面和地下建筑物 617
参考文献 625
第14章 毁伤效应数值模拟技术 626
14.1 LS-DYNA程序简介 626
14.1.1 概述 626
14.1.2 前后处理软件的文件传输关系 628
14.1.3 前处理器HyperMesh简介 629
14.1.4 后处理软件LS-POST简介 629
14.2 爆炸与冲击数值模拟中常用的材料模型 629
14.2.1 炸药和空气模型 630
14.2.2 金属材料模型 631
14.2.3 混凝土材料力学特性 632
14.2.4 混凝土的动态本构模型 634
14.2.5 混凝土的RHT模型 637
14.2.6 混凝土状态方程 641
14.2.7 钢筋混凝土算法 642
14.3 建筑物内爆炸破坏数值模拟 644
14.3.1 爆炸破坏数值模拟方法 644
14.3.2 建筑物内爆破坏模式分析 645
14.4 战斗部侵彻爆炸一体化数值模拟方法 647
14.4.1 炸药爆炸对目标的破坏作用 648
14.4.2 炸药装备在侵彻过程中与弹体的相互作用 648
14.4.3 弹丸侵彻钢筋混凝土模拟——侵彻接触算法 648
14.4.4 边界条件 650
14.4.5 物质填充方法 650
14.5 AUTODYN在毁伤效应研究中的应用 653
14.5.1 AUTODYN程序简介 653
14.5.2 AUTODYN计算技术与应用 654
参考文献 657
第15章 毁伤试验设计 660
15.1 概述 660
15.1.1 毁伤试验设计的需求分析 660
15.1.2 毁伤试验设计的基本步骤 662
15.2 多源试验的一体化最优设计 664
15.2.1 引言 664
15.2.2 一体化D最优设计与算法构造 666
15.2.3 侵彻弹动静试验一体化设计 671
15.2.4 讨论 677
15.3 量纲分析及其在试验设计中的应用 677
15.3.1 爆炸缩比试验法 677
15.3.2 毁伤效应的量纲分析 681
15.3.3 缩比试验与原型试验的差异建模 683
15.3.4 一体化Dn最优确切设计 684
15.3.5 小结 685
参考文献 685
第16章 毁伤效能的融合评估方法 688
16.1 毁伤评估的内涵 688
16.1.1 毁伤评估的定义 688
16.1.2 毁伤评估的常用方法 689
16.1.3 本书中毁伤评估的流程 696
16.2 典型目标毁伤评估指标体系 698
16.2.1 机场跑道毁伤评估指标体系 698
16.2.2 建筑物毁伤评估指标体系 701
16.3 各类试验的差异建模 703
16.3.1 不同毁伤形式的量化与毁伤效果折合 703
16.3.2 地面试验与原型试验的差异建模 707
16.3.3 等效试验与原型试验的差异建模 712
16.3.4 缩比试验与原型试验的差异建模 713
16.3.5 数值模拟试验与原型试验的差异建模 715
16.4 毁伤效果的融合评估方法 715
16.4.1 毁伤响应函数构造方法 715
16.4.2 各类毁伤试验的融合评估方法 724
16.4.3 各指标的量化评估方法 725
16.4.4 对典型目标的综合毁伤评估 732
16.5 精度指标对毁伤效果的影响分析 734
16.5.1 侵彻战斗部精度对毁伤效果的影响 734
16.5.2 侵爆战斗部精度对毁伤效果的影响 736
参考文献 737
第17章 常规导弹毁伤效应的快速仿真和可视化技术 740
17.1 引言 740
17.2 常规炸药爆炸冲击波毁伤快速仿真 741
17.2.1 爆炸载荷基本参数 742
17.2.2 作用于建筑物外部的爆炸载荷 745
17.2.3 作用在建筑物内部构件上的爆炸载荷 749
17.3 钻地弹深/斜/多层侵彻弹道快速仿真 751
17.3.1 侵彻过程的理论分析 751
17.3.2 侵彻快速仿真程序与示例 758
17.4 破片战斗部毁伤仿真 761
17.4.1 破片场生成计算 761
17.4.2 轻装甲目标建模 763
17.4.3 弹目交会计算 764
17.4.4 侵彻毁伤计算 764
17.5 可视化引擎的选择及毁伤场景和地形仿真 765
17.5.1 可视化引擎的选择 765
17.5.2 地形仿真 766
17.5.3 场景生成案例 768
17.6 侵彻子母弹毁伤机场跑道过程的三维可视化 770
17.6.1 侵彻子母弹对机场毁伤及其三维可视化需求 771
17.6.2 三维可视化系统设计 772
17.6.3 侵彻弹毁伤一体化仿真系统运行与评估实例 778
17.6.4 小结 781
参考文献 781
京公网安备 11010102004214号