泰布林准确地预测了导弹试验产生的碎片

挑战

通过自定义可视化提高模型的计算速度和风险分析能力

解决方案

利用Si金宝appmulink和航天块集提高模型的计算性能,利用MATLAB和Mapping Toolbox提高结果的可视化效果

结果

  • 计算时间从两天减少到两个小时
  • 保持CMM III级认证
  • 统一的开发和可视化环境提高了生产力

“在我们的传统项目中,我们花了8到12个月的时间来完成一个项目。使用MathWorks工具,我们在短短四周内完成了一个类似的项目。”

卡里·欧文斯TYBRIN
导弹发射模型的碎片场地图包含风险轮廓。

测试范围需要精确分析,以确定何时何地可以安全地测试导弹。建议进行测试的国防承包商需要快速评估潜在风险。

使用MathWorks工具,TYBRIN公司重新编写了他们的遗留分析和建模程序,为NASA最近的飞行测试项目提供更快、更详细的建议。

“我们的分析和建模工具是基于定制的Fortran,”泰伯林公司的项目经理和导弹飞行测试安全工程师Cary Owens说。“MathWorks工具提高了我们的计算速度,并为轨迹建模、模拟撞击风险和可视化评估结果提供了统一的环境。”

挑战

TYBRIN试图提高他们的遗留分析和建模工具的计算速度和功能,以更快地响应客户的请求。

欧文斯说:“我们的分析对于测试范围至关重要,客户必须确定何时何地可以发射测试导弹。”

他们的碎片影响风险分析工具,评估导弹试验中碎片对人口和财产的潜在影响,缺乏快速提供结果的性能能力。

“我们要处理数百万个数据点,”Owens解释道。“每个点都必须根据动能和质量进行过滤,这需要两天的时间来计算。”

欧文斯和他的团队还想为客户提供改进的地图显示。因此,泰布林需要一个工具,使他们能够选择一个合适的地图投影并将风险轮廓绘制在地图上。

最后,由于他们的遗留建模工具难以更新为新的导弹设计,他们需要更全面的建模能力,使他们能够创建六自由度的模型。

解决方案

在仅仅一周的时间里,TYBRIN在参加了MathWorks培训后,用MATLAB、Simulink、Mapping Toolbox和Aerospace Blockset重新创建了他们的遗留风险分析和建模工具的功能。金宝app

“使用我们的新工具,我们完成了概念验证,证明了它的能力,”Owens解释说。“我们用我们的新工具重新投标我们的项目并获胜。”

泰布林利用这些工具为NASA建立了非制导高空研究火箭的模型,并对其失效模式进行了分析。工程师利用航天模块创建了三自由度和六自由度的导弹模型,以处理模拟导弹发射的核心转换。

“以前,我们使用用C编写的通用转换程序,使用带有Perl脚本的Fortran模型的输出,”Owens解释说。“有了航空方块,我从地面开始,模拟整个飞行直到撞击点。以前我们的传统工具根本做不到这一点。”

泰布林利用航天模块改变了发射高度,并调整了导弹尾部的发动机位置,以确定导弹的飞行方向。他们使用Si金宝appmulink进行了2000次蒙特卡罗模拟,以捕捉所有潜在的破坏性行为,包括导弹爆炸和早期终止。然后,他们使用三自由度模型将碎片传播到地面,记录下撞击点。

TYBRIN随后使用MATLAB和Mapping Toolbox对碎片目录进行了分析,通过构建一个数据网格并对每个网格单元的结果进行累积,从而确定撞击的概率。利用Mapping Toolbox中的空间网格操作功能,他们转换纬度和经度点、计算距离、分析数据并生成风险轮廓。

“映射工具箱使我们的客户更容易通过简单地查看颜色来快速确定高风险区域,”Owens说。“空间网格显示和分析功能也让我们能够灵活地以多种方式显示数据,并处理复杂的距离计算。”

Owens计划使用Mapping Toolbox中的geostruct数据类型来组织数据,以改进可视化。

通过提供更快的分析和对特别请求的快速响应,泰布林使美国国家航空航天局能够满足发射日期,在美国陆军夸贾林环礁的罗纳德·里根弹道导弹试验基地太平洋测试导弹。

结果

  • 计算时间从两天减少到两个小时。“使用MATLAB和Mapping Toolbox中开发的算法可以将我们的计算时间从两天减少到两个小时,”Owens解释说。结果是一样的,但是速度的提高令人震惊。它绝对飞!”

  • 保持CMM III级认证。使用MathWorks工具,TYBRIN已经重用了模型来维护软件能力成熟度模型(CMM) III级认证,该认证可以判断组织软件过程的成熟度。“许多CMM实现处理文档,由于Simulink模型是自文档化的,所以大部分工作已经完成了,”Owens说。金宝app

  • 统一的开发和可视化环境提高了生产力。“通过使用MathWorks工具进行编程和可视化,我们提高了生产率,因此我们现在可以更多地关注分析工作,而不是编程,”Owens说。