Семейство электронных стрелковых тренажёров «СТрИж»: вычислительная оптимизация моделирования баллистической траектории

Abstract

Разработка стрелковых электронных тренажёров (т.е. для ручного оружия и не использующих боеприпасы) является важной задачей, т. к. производство любого вида стрелкового вооружения требует также производства тренажёра для привития навыков прицеливания и стрельбы. Целью данной работы являлась вычислительная оптимизация моделирования баллистической траектории с учётом внешних условий (температуры, давления, ветра) и с упрощениями для различных уровней реализации стрелковых тренажёров семейства «СТрИж». Проведён анализ вычислительной эффективности алгоритмов расчёта внешней баллистики. Данный анализ проводился с целью решения «задачи встречи» пули с препятствием (местными предметами, мишенями или рельефом) с учётом всех внешних факторов для разрабатываемого семейства общедоступных стрелковых тренажёров «СТрИж» (включающего начальный, базовый и виртуальные уровни реализации). При решении «задачи встречи» оружейного боеприпаса имитатора оружия с элементом виртуальной мишенной обстановки (рельефом, местным предметом, целью) просчитывалась баллистическая траектория после каждого выстрела с шагом 0,5–1 м. При этом учитывались все типы боеприпасов, атмосферные факторы (температура, давление, ветер), углы места цели и курса. Синхронно с эволюцией мишенной обстановки решалась задача пересечения баллистической траектории с поверхностью стрельбища, мишенями или местными предметами. Кроме фиксации попадания, регистрировался близкий промах и время обстрела цели для последующей оценки. Для оптимизации быстродействия процесса моделирования баллистической кривой предложена её аппроксимация полиномом помимо классического интегрирования дифференциальных уравнений. Исследования на погрешность представления баллистической траектории по сравнению с эталонными таблицами показали соответствие требованиям на самом важном нисходящем участке траектории в пределах точности самих таблиц ± 5 см, а на малых прицелах ± 1,5 см. Исследования на быстродействие алгоритмов различных моделей баллистики выявили соответствие методов разным уровням реализации тренажёров: начальному, базовому или виртуальному по ресурсоёмкости. Сделан вывод о перспективности дальнейших исследований и разработке семейства электронных стрелковых тренажёров благодаря совершенствованию вычислительных средств и развитию программных библиотек с целью расширения функциональных возможностей тренажёров и снижения их себестоимости и, значит, повышения конкурентоспособности.