分布式半实物仿真系统

关键词： 反射内存 , 数据传输 , 测试测量

半实物仿真的一个新趋势是从单武器平台仿真向多武器平台仿真方向发展,为了将不同功能、不同地点的仿真试验设施进行联网,组成分布式一体化的综合仿真试验室 (DIS)，仿真技术开始向仿真的高层体系结构(HLA)发展。HLA是促进所有类型仿真之间互操作、仿真模型组件重用的高级协议。

我国军用仿真技术的发展已有四十年的历史。建成了射频、红外仿真系统服务于各类新型导弹，20世纪90年代我国开始对分布交互仿真、虚拟现实等先进仿真技术及其应用进行研究，由单个武器平台的性能仿真发展为多武器平台在作战环境下的对抗仿真。我国国防科技大学研制的YHF4仿真计算机 ,达到了国际先进水平，但总的技术水平，特别是应用水平与发达国家相比还有差距。本文就建立一种适用于主动寻的末制导雷达多种型号、多种信号接口形式的半实物仿真系统进行了研究。概述了仿真系统的组成及功能，解决了数据采集传输等关键技术问题；并对系统性能进行了测试，实现了基于单发导弹、单个目标多种干扰及组合方式的导弹攻击过程的可视化作战仿真。

1  仿真暗室设备组成及功能 1.1  系统简介

适用于多种型号制导武器的半实物仿真微波暗室，由实时和以太双网络组成，将连接到网络中的每台计算机作为一个节点，以实现导弹空中姿态、目标环境特性模拟，全弹道数学模型解算等功能。就系统设计而言，导弹弹体、稳定控制系统、舵机和捷联惯导组件等导弹控制系统模块以仿真模型方式参与仿真制导回路试验。在试验过程中，需要实时解算弹道仿真模型的工作状态，并管理和控制回路中其它仿真节点协调有序工作。考虑其通用性和可扩展性，系统采用高性能通用计算机，配置多样化的数据采集手段。

各仿真模块接口与导弹实体相对应，使其适应多个型号的仿真试验。全弹道半实物仿真微波暗室设备组成如图1所示。

1.2  主要设备及功能

制导武器半实物仿真暗室主要设备包括高性能通

用计算机，SGI图形工作站，仿真接口控制柜等相关仿真设备。其中，实时网作用是为仿真试验提供各设备间的高速通信链路，以满足节点之间的实时数据交互要求。而全弹道数学仿真模型的准确性，战场态势设置的合理性，则需要在应用前加以验证。以太网就是出于这种目的而设立，同时也被用于试验准备阶段的软件开发，实现各节点控制计算机之间的信息交互和资源共享。出于对被试品实时性的考虑，半实物仿真实时网络采用基于VMIC-5565实时网卡的星型拓扑结构，通过冗余光纤Hub（VMIACC-5595）与各仿真设备相连。与环型结构相比，星型拓扑结构消除了单点失效、实现了故障隔离，通过对节点优先级的设置使其具有更小的延时[2]。

1）仿真主控计算机：是整个系统的管理和控制核心，具有仿真资源配置、仿真试验前的态势下发、全弹道仿真模型校验、情报参数装订，仿真进程控制功能，同时完成实时网闭环前自检、系统授时，对仿真节点的工作状态进行监控；

2）三轴飞行转台：作用是把弹道解算计算机解算出的导弹姿态运动量,转换为三个方向的角位置和角速度,从而形成逼真的模拟飞行器姿态变化；

3）目标环境生成系统：由射频信号源分系统，阵列及馈电分系统组成。主要功能是在微波暗室内，模拟导弹攻击目标过程中导弹末制导雷达所遭遇到的电磁信号环境，生成有源和无源干扰信号、雷达目标回波模拟信号、目标视线角位置及运动轨迹；

4）弹道解算计算机：实时解算制导武器运动学、动力学和控制系统模型，生成弹目相对距离、弹体姿态以及导弹位置等其它仿真设备的控制指令，协调有序的完成全系统半实物仿真。它既能用数学模型对制导武器系统进行数字仿真，又能和接入仿真回路的实物一起构成半实物仿真系统；

5）视景仿真计算机：在接近实战的环境下，以导弹姿态、位置及弹目相对位置等信息为参数，将导弹攻击目标的过程以三维动画方式直观显示，形象、直观的形式实时显示飞行器半实物仿真的全仿真过程。

6）数据采集传输系统：主要完成远端被试导引头的数据采集和测试操作，同时将采集到的制导信息，通过反射内存传送给弹道解算计算机；并回传控制指令实时控制导引头工作状态。