邵　帆，牛綠偉

(中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng)　471009)

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導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的仿真與實(shí)現(xiàn)

邵帆，牛綠偉

(中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng)471009)

摘要：針對(duì)某武器系統(tǒng)試驗(yàn)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一種基于功能模塊化的導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真，建立了整個(gè)武器系統(tǒng)的功能狀態(tài)檢查方法，并且可以進(jìn)行故障狀態(tài)模擬，滿足了系統(tǒng)檢查的需求；最后完成系統(tǒng)仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思想的合理性和正確性。

關(guān)鍵詞：武器系統(tǒng)；系統(tǒng)仿真；模塊化

本文引用格式：邵帆，牛綠偉.導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的仿真與實(shí)現(xiàn)[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(1):59-61.

Citation format:SHAO Fan, NIU Lyu-wei.Emulation of Missile Simulation System[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(1):59-61.

系統(tǒng)仿真技術(shù)是以相似理論、控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具,利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門(mén)綜合性技術(shù)。在空空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)研制過(guò)程中，出于試驗(yàn)條件和安全性及成本考慮，需研制基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)構(gòu)型的便攜式導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)，以取代真實(shí)導(dǎo)彈產(chǎn)品完成與機(jī)載武器系統(tǒng)的綜合聯(lián)試。導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)條件下武器模擬,具有極高的仿真置信度。系統(tǒng)主要完成模擬真實(shí)導(dǎo)彈工作時(shí)序的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載武器系統(tǒng)進(jìn)行供電、邏輯時(shí)序、裝訂參數(shù)等方面的正確性檢查，同時(shí)還可完成對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)的火控計(jì)算算法等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行檢查，以保證飛機(jī)系統(tǒng)能滿足導(dǎo)彈系統(tǒng)的技術(shù)要求，并保證導(dǎo)彈系統(tǒng)與機(jī)載武器系統(tǒng)之間工作的正確性、匹配性和協(xié)調(diào)性。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的仿真用于實(shí)現(xiàn)機(jī)載武器系統(tǒng)同導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的正確性和功能性檢查，確保整個(gè)武器系統(tǒng)工作正常。導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的仿真具有模擬某型導(dǎo)彈工作狀態(tài)和故障模式的功能，可模擬導(dǎo)彈供電、導(dǎo)彈截獲目標(biāo)、離梁等信號(hào)。導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)主要由控制平臺(tái)、嵌入式工控機(jī)、電源模塊、適配模塊和軟件組成，各模塊集中分布在機(jī)箱中，組成框圖見(jiàn)圖1。

(1)控制平臺(tái)?？刂破脚_(tái)式是集鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和顯示器于一體的智能切換平臺(tái)?？刂破脚_(tái)是人機(jī)交互的輸入部分，導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真的控制指令均以軟件界面操作的方式實(shí)現(xiàn)，避免使用硬件開(kāi)關(guān)，增加操作控制的人性化。在工控計(jì)算機(jī)控制下導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真按照時(shí)序輸出供電、離散量等信號(hào)，采用I/O輸出控制、光電隔離、繼電器控制，最后輸出所需要的信號(hào)，能夠模擬產(chǎn)品基本功能。

(2)工控計(jì)算機(jī)。工控計(jì)算機(jī)做為導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真的控制核心用以產(chǎn)生所需的控制邏輯、控制總線通信、完成工作時(shí)序控制及測(cè)試接口的狀態(tài)判斷等。根據(jù)系統(tǒng)要求采用防塵、抗振動(dòng)、寬溫等工作穩(wěn)定性的便攜式工控機(jī)。

(3)適配模塊。適配模塊包括I/O控制模塊、AD采集模塊和電路調(diào)理模塊，其實(shí)現(xiàn)采用可插拔板卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。I/O控制模塊用來(lái)控制輸入輸出信號(hào)的狀態(tài)。AD采集模塊實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的采集和輸出信號(hào)的模擬。電路調(diào)理模塊具有模擬負(fù)載、狀態(tài)控制和調(diào)理信號(hào)的功能。

(4)電源模塊。電源模塊包含AC-DC模塊和DC-DC模塊。電源模塊采用隔離型DC-DC模塊，并應(yīng)進(jìn)行EMI濾波處理，以保證整個(gè)信號(hào)處理板的基準(zhǔn)電源穩(wěn)定。信號(hào)處理板本身的工作電源采用標(biāo)準(zhǔn)電源外生成測(cè)試系統(tǒng)需要的工作電源，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)通用化和便攜化。

(5)軟件。導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真根據(jù)外部輸入信號(hào)或界面控制要求正確顯示系統(tǒng)的輸入和輸出。軟件可監(jiān)測(cè)外部供電狀態(tài)和進(jìn)行故障狀態(tài)設(shè)置，其余控制狀態(tài)可由操作人員通過(guò)面板根據(jù)需要設(shè)置。

圖1　導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)組成框圖

2系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真的邏輯時(shí)序控制主要通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真的重要組成部分。軟件設(shè)計(jì)主要包含以下三方面內(nèi)容：為導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)創(chuàng)造一個(gè)完整的武器系統(tǒng)工作環(huán)境，使導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行；針對(duì)導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的功能進(jìn)行時(shí)序邏輯測(cè)試、故障測(cè)試、系統(tǒng)整體檢查；開(kāi)發(fā)易于操作者使用的人機(jī)交互界面。

導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)采用Windows XP操作系統(tǒng)，LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)環(huán)境，模擬系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，分自檢、校準(zhǔn)、測(cè)試3個(gè)部分，自檢是對(duì)模擬系統(tǒng)本身硬件狀態(tài)進(jìn)行檢查，以確定導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)能否正常工作；校準(zhǔn)是運(yùn)用校準(zhǔn)程序?qū)?dǎo)彈模擬系統(tǒng)的檢測(cè)精度進(jìn)行檢查，一般每年校準(zhǔn)一次；測(cè)試是對(duì)導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)的工作狀態(tài)和功能進(jìn)行檢查，根據(jù)實(shí)際需要，測(cè)試程序可對(duì)系統(tǒng)正常功能進(jìn)行檢測(cè)，也可進(jìn)行相關(guān)故障模擬。當(dāng)測(cè)試結(jié)束后，測(cè)試結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真軟件測(cè)試流程如圖2所示。

2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2　導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真軟件測(cè)試流程

導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真中采用數(shù)字化的方法實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的功能。驅(qū)動(dòng)功能的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)可解決系統(tǒng)誤差大和調(diào)試?yán)щy的問(wèn)題，可提高信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，提高系統(tǒng)精度，減少系統(tǒng)誤差調(diào)節(jié)的難度，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用的便利性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制框圖見(jiàn)圖3。試驗(yàn)表明系統(tǒng)控制模型穩(wěn)定，系統(tǒng)BODE圖見(jiàn)圖4。

圖3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制框圖

圖4　系統(tǒng)BODE圖

3結(jié)論

本文對(duì)導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真的總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。該導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)采用小型化設(shè)計(jì)，重量輕，攜帶方便，并且采用工控機(jī)，適應(yīng)能力較強(qiáng)。該導(dǎo)彈模擬系統(tǒng)仿真已經(jīng)應(yīng)用于某型產(chǎn)品測(cè)試中，極大提高了系統(tǒng)檢查效率，取得了良好的應(yīng)用效果。

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(責(zé)任編輯周江川)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

Emulation of Missile Simulation System

SHAO Fan, NIU Lyu-wei

(China Airborne Missile Academy，Luoyang 471009，China)

Abstract:Aim at the actual demand of a weapon system test, a missile simulation system based on functional modularization was designed. The function status of the whole weapon system was established and the fault simulation was realized. The design acceptability can meet the need of system check. The simulation was conducted, which shows its feasibility and correctness.

Key words:weapon system；system simulation；modularize

文章編號(hào)：1006-0707(2016)01-0059-03

中圖分類號(hào)：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.11809/scbgxb2016.01.014

作者簡(jiǎn)介：邵帆(1983—)，男，工程師，主要從事導(dǎo)彈武器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)研究。

收稿日期：2015-06-12；修回日期：2015-07-20