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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,是設備型號研製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複性,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幹擾狀態,試驗成本更為低廉。該實例建立一種適用於主動尋的末製導雷達多種型號、多種信號接口形式的半實物仿真係統,概述了仿真係統的組成及功能,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。

      係統簡介

       該係統將連接到網絡中的每台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。就係統設計而言,飛行器物體、穩定控製係統、舵機和捷聯慣導組件等飛行器控製係統模塊以仿真模型方式參與仿真製導回路試驗。在試驗過程中,需要實時解算彈道仿真模型的工作狀態,並管理和控製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,係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為基於內存反射網絡的半實物仿真係統組成框圖。


主要設備及功能

 製導係統半實物仿真係統主要設備包括高性能通用計算機,SGI圖形工作站,仿真接口控製櫃等相關仿真設備。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。以太網就是出於這種目的而設立,同時也被用於試驗準備階段的軟件開發,實現各節點控製計算機之間的信息交互和資源共享。出於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,並且係統現場結構清晰、連線簡單。

1)仿真主控計算機:是整個係統的管理和控製核心,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,仿真進程控製功能,同時完成實時網閉環前自檢、係統授時,對仿真節點的工作狀態進行監控;

2)三軸飛行轉台: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)目標環境生成係統:由射頻信號源分係統,陣列及饋電分係統組成。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製導雷達所遭遇到的電磁信號環境,生成有源和無源幹擾信號、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:實時解算製導係統運動學、動力學和控製係統模型,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製指令,協調有序的完成全係統半實物仿真。它既能用數學模型對製導係統係統進行數字仿真,又能和接入仿真回路的實物一起構成半實物仿真係統;

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)數據采集傳輸係統:主要完成遠端被試導引頭的數據采集和測試操作,同時將采集到的製導信息,通過反射內存傳送給彈道解算計算機;並回傳控製指令實時控製導引頭工作狀態。

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


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