用户故事

TYBRIN准确预测导弹试验的碎片沉降物

挑战

利用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

使用Simulink和Aerospace Blockset提高模型的计算性能,使用MATLAB和Mapping Toolbox提高结果的可视化

结果

  • 计算时间从两天缩短到两小时
  • 保持CMM III级认证
  • 统一的开发和可视化环境提高了生产力

“通过我们的传统项目,我们需要8到12个月才能完成一个项目。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,泰布林
导弹发射模型及包含风险等高线的碎片场图。

测试靶场需要精确的分析,以确定何时何地可以安全地测试导弹。推荐测试的国防承包商需要迅速评估潜在风险。

使用MathWorks工具,TYBRIN公司重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了更快、更详细的建议。

“我们的分析和建模工具是基于定制的Fortran,”TYBRIN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,并为建模轨迹、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试图提高其遗留分析和建模工具的计算速度和功能,以更快地响应客户请求。

欧文斯说:“我们的分析对测试靶场至关重要,客户必须确定何时何地可以发射测试导弹。”

他们的碎片撞击风险分析工具用于评估导弹试验产生的碎片对人口和财产的潜在影响,但缺乏快速提供结果的性能能力。

欧文斯解释说:“我们要处理数百万个数据点。“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希望为客户提供更好的地图显示。因此,TYBRIN需要一个工具,使他们能够选择一个合适的地图投影在地图上标出风险轮廓。

最后,由于他们的传统建模工具很难针对新的导弹设计进行更新,他们需要更全面的建模能力,使他们能够创建六自由度模型。

解决方案

在短短一周内,TYBRIN在参加MathWorks培训后,使用MATLAB、Simulink、Mapping Toolbox和Aerospace Blockset重新创建了他们的传统风险分析和建模工具的功能。

欧文斯解释说:“使用我们的新工具,我们完成了概念验证,证明了其功能。“我们用我们的新工具重新竞标了我们的项目,并获胜了。”

TYBRIN使用这些工具为NASA模拟和分析高层大气非制导研究火箭的失效模式。工程师们使用Aerospace Blockset创建了三自由度和六自由度导弹模型,以处理模拟导弹发射的核心转换。

欧文斯解释说:“以前,我们使用的是用C语言编写的通用转换程序,使用来自Fortran模型的输出和Perl脚本。”“使用航天积木,我从地面开始,模拟整个飞行直到撞击点。我们以前的传统工具根本无法做到这一点。”

TYBRIN使用Aerospace Blockset改变了发射高度,并调整了导弹后端的电机位置,以确定导弹的飞行位置。利用Simulink,他们进行了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,记录撞击点。

TYBRIN随后使用MATLAB和Mapping Toolbox分析了碎片目录,通过构建数据网格并为每个网格单元积累结果来确定撞击概率。使用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。

欧文斯说:“绘图工具箱使我们的客户只需查看颜色就可以更容易地快速确定高风险区域。”“空间网格显示和分析功能也使我们能够灵活地以多种方式呈现数据,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,以提高可视化。

通过提供更快的分析和对临时请求的更快响应,TYBRIN使NASA能够满足其发射日期,在太平洋上的美国陆军夸贾林环礁罗纳德·里根弹道导弹试验场测试导弹。

结果

  • 计算时间从两天缩短到两小时.欧文斯解释说:“使用MATLAB和Mapping Toolbox开发的算法,我们的计算时间从两天缩短到两个小时。”“结果是一样的,但速度的提高令人震惊。它真的飞起来了!”

  • 保持CMM III级认证.TYBRIN使用MathWorks工具,重用模型来维护软件能力成熟度模型(CMM) III级认证,该认证判断组织软件过程的成熟度。欧文斯说:“很多CMM实现都要处理文档,由于Simulink模型是自文档化的,所以大部分工作已经完成了。”

  • 统一的开发和可视化环境提高了生产力.欧文斯指出:“通过使用MathWorks工具编程和可视化所有内容,我们提高了工作效率,因此我们现在可以更专注于分析工作,而不是编程。”

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