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半實物仿真是計算機仿真時引入部分硬件實物進行軟硬結合的仿真,是設備型號研制和試驗鑒定過程中的一個重要環節。與外場試驗相比,其試驗過程具有可重復性,在理想的仿真環境設備中,可構造任何想定彈道過程及各類符合戰術應用的干擾狀態,試驗成本更為低廉。該實例建立一種適用于主動尋的末制導雷達多種型號、多種信號接口形式的半實物仿真系統,概述了仿真系統的組成及功能,組建實時內存反射網絡,解決了數據采集傳輸、仿真實時性等關鍵技術問題。

      系統簡介

       該系統將連接到網絡中的每臺計算機作為一個節點,以實現飛行器空中姿態、目標環境特性模擬,全彈道數學模型解算等功能。就系統設計而言,飛行器物體、穩定控制系統、舵機和捷聯慣導組件等飛行器控制系統模塊以仿真模型方式參與仿真制導回路試驗。在試驗過程中,需要實時解算彈道仿真模型的工作狀態,并管理和控制回路中其它仿真節點協調有序工作。考慮其通用性和可擴展性,系統采用高性能通用計算機,配置多樣化的數據采集手段。各仿真模塊接口與飛行器實體相對應,使其適應多個型號的仿真試驗。圖1為基于內存反射網絡的半實物仿真系統組成框圖。


主要設備及功能

 制導系統半實物仿真系統主要設備包括高性能通用計算機,SGI圖形工作站,仿真接口控制柜等相關仿真設備。其中,實時內存反射網絡作用是為仿真試驗提供各設備間的高速通信鏈路,以滿足節點之間的實時數據交互要求。而全彈道數學仿真模型的準確性,戰場態勢設置的合理性,則需要在應用前加以驗證。以太網就是出于這種目的而設立,同時也被用于試驗準備階段的軟件開發,實現各節點控制計算機之間的信息交互和資源共享。出于對被試品實時性的考慮,半實物仿真實時網絡采用星型拓撲結構,通過光纖Hub與各仿真設備相連。與環型結構相比,星型拓撲結構消除了單點失效、實現了故障隔離,并且系統現場結構清晰、連線簡單。

1)仿真主控計算機:是整個系統的管理和控制核心,具有仿真資源配置、仿真試驗前的態勢下發、全彈道仿真模型校驗、情報參數裝訂,仿真進程控制功能,同時完成實時網閉環前自檢、系統授時,對仿真節點的工作狀態進行監控;

2)三軸飛行轉臺:作用是把彈道解算計算機解算出的飛行器姿態運動量,轉換為三個方向的角位置和角速度,從而形成逼真的模擬飛行器姿態變化;

3)目標環境生成系統:由射頻信號源分系統,陣列及饋電分系統組成。主要功能是在微波暗室內,模擬飛行器攻擊目標過程中飛行器末制導雷達所遭遇到的電磁信號環境,生成有源和無源干擾信號、雷達目標回波模擬信號、目標視線角位置及運動軌跡;

4)彈道解算計算機:實時解算制導系統運動學、動力學和控制系統模型,生成彈目相對距離、彈體姿態以及飛行器位置等其它仿真設備的控制指令,協調有序的完成全系統半實物仿真。它既能用數學模型對制導系統系統進行數字仿真,又能和接入仿真回路的實物一起構成半實物仿真系統;

5)視景仿真計算機:在接近實戰的環境下,以飛行器姿態、位置及彈目相對位置等信息為參數,將飛行器攻擊目標的過程以三維動畫方式直觀顯示,形象、直觀的形式實時顯示飛行器半實物仿真的全仿真過程。

6)數據采集傳輸系統:主要完成遠端被試導引頭的數據采集和測試操作,同時將采集到的制導信息,通過反射內存傳送給彈道解算計算機;并回傳控制指令實時控制導引頭工作狀態。

7)數據庫服務器:對系統所需要的情報資源和仿真資源信息等進行管理,并在仿真試驗過程中對數據進行實時記錄和存儲。


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