導彈模擬系統(tǒng)的仿真與實現(xiàn)

邵　帆，牛綠偉

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽　471009)

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導彈模擬系統(tǒng)的仿真與實現(xiàn)

邵帆，牛綠偉

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽471009)

摘要：針對某武器系統(tǒng)試驗實際需求，設(shè)計了一種基于功能模塊化的導彈模擬系統(tǒng)仿真，建立了整個武器系統(tǒng)的功能狀態(tài)檢查方法，并且可以進行故障狀態(tài)模擬，滿足了系統(tǒng)檢查的需求；最后完成系統(tǒng)仿真，驗證了設(shè)計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.導彈模擬系統(tǒng)的仿真與實現(xiàn)[J].兵器裝備工程學報，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、計算機技術(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),以計算機和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具,利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行動態(tài)實驗的一門綜合性技術(shù)。在空空導彈武器系統(tǒng)研制過程中，出于試驗條件和安全性及成本考慮，需研制基于計算機平臺構(gòu)型的便攜式導彈仿真系統(tǒng)，以取代真實導彈產(chǎn)品完成與機載武器系統(tǒng)的綜合聯(lián)試。導彈仿真系統(tǒng)可以實現(xiàn)真實條件下武器模擬,具有極高的仿真置信度。系統(tǒng)主要完成模擬真實導彈工作時序的功能，實現(xiàn)對機載武器系統(tǒng)進行供電、邏輯時序、裝訂參數(shù)等方面的正確性檢查，同時還可完成對飛機系統(tǒng)的火控計算算法等關(guān)鍵參數(shù)進行檢查，以保證飛機系統(tǒng)能滿足導彈系統(tǒng)的技術(shù)要求，并保證導彈系統(tǒng)與機載武器系統(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

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

(1)控制平臺?？刂破脚_式是集鍵盤、鼠標和顯示器于一體的智能切換平臺?？刂破脚_是人機交互的輸入部分，導彈模擬系統(tǒng)仿真的控制指令均以軟件界面操作的方式實現(xiàn)，避免使用硬件開關(guān)，增加操作控制的人性化。在工控計算機控制下導彈模擬系統(tǒng)仿真按照時序輸出供電、離散量等信號，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，能夠模擬產(chǎn)品基本功能。

(2)工控計算機。工控計算機做為導彈模擬系統(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、完成工作時序控制及測試接口的狀態(tài)判斷等。根據(jù)系統(tǒng)要求采用防塵、抗振動、寬溫等工作穩(wěn)定性的便攜式工控機。

(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，其實現(xiàn)采用可插拔板卡來實現(xiàn)。I/O控制模塊用來控制輸入輸出信號的狀態(tài)。AD采集模塊實現(xiàn)輸入信號的采集和輸出信號的模擬。電路調(diào)理模塊具有模擬負載、狀態(tài)控制和調(diào)理信號的功能。

(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)進行EMI濾波處理，以保證整個信號處理板的基準電源穩(wěn)定。信號處理板本身的工作電源采用標準電源外生成測試系統(tǒng)需要的工作電源，實現(xiàn)設(shè)計通用化和便攜化。

(5)軟件。導彈模擬系統(tǒng)仿真根據(jù)外部輸入信號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)測外部供電狀態(tài)和進行故障狀態(tài)設(shè)置，其余控制狀態(tài)可由操作人員通過面板根據(jù)需要設(shè)置。

圖1　導彈模擬系統(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

導彈模擬系統(tǒng)仿真的邏輯時序控制主要通過軟件實現(xiàn)，系統(tǒng)軟件設(shè)計是導彈模擬系統(tǒng)仿真的重要組成部分。軟件設(shè)計主要包含以下三方面內(nèi)容：為導彈模擬系統(tǒng)創(chuàng)造一個完整的武器系統(tǒng)工作環(huán)境，使導彈模擬系統(tǒng)能夠正常運行；針對導彈模擬系統(tǒng)的功能進行時序邏輯測試、故障測試、系統(tǒng)整體檢查；開發(fā)易于操作者使用的人機交互界面。

導彈模擬系統(tǒng)采用Windows XP操作系統(tǒng)，LabWindows/CVI開發(fā)環(huán)境，模擬系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，分自檢、校準、測試3個部分，自檢是對模擬系統(tǒng)本身硬件狀態(tài)進行檢查，以確定導彈模擬系統(tǒng)能否正常工作；校準是運用校準程序?qū)椖M系統(tǒng)的檢測精度進行檢查，一般每年校準一次；測試是對導彈模擬系統(tǒng)的工作狀態(tài)和功能進行檢查，根據(jù)實際需要，測試程序可對系統(tǒng)正常功能進行檢測，也可進行相關(guān)故障模擬。當測試結(jié)束后，測試結(jié)果顯示在計算機屏幕上。導彈模擬系統(tǒng)仿真軟件測試流程如圖2所示。

2.2控制系統(tǒng)設(shè)計

圖2　導彈模擬系統(tǒng)仿真軟件測試流程

導彈模擬系統(tǒng)仿真中采用數(shù)字化的方法實現(xiàn)驅(qū)動導彈仿真系統(tǒng)運動的功能。驅(qū)動功能的數(shù)字化實現(xiàn)可解決系統(tǒng)誤差大和調(diào)試困難的問題，可提高信號傳輸?shù)臏蚀_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)計控制框圖見圖3。試驗表明系統(tǒng)控制模型穩(wěn)定，系統(tǒng)BODE圖見圖4。

圖3　系統(tǒng)設(shè)計控制框圖

圖4　系統(tǒng)BODE圖

3結(jié)論

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

參考文獻：

[1]樊會濤，呂長起，林忠賢.國防工業(yè)出版社[M].北京：國防工業(yè)出版社，1997.

[2]趙鋒.基于面向?qū)ο蟮耐鈷旃芾砗蛯椖M器仿真系統(tǒng)的設(shè)計[D].西安：西北工業(yè)大學,2005.

[3]張千宇,郭巍,張楊.基于VC和Vega的某型導彈模擬器設(shè)計[J].電子設(shè)計工程,2014,22(21):186-188.

[4]王兆偉.基于DSP的某型導彈模擬器設(shè)計[J].四川兵工學報,2014,35(2):30-32.

[5]張楊,徐宏偉.基于1553B總線的導彈武器系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計與仿真[J].彈箭與制導學報,2014,34(6):177-180.

[6]彭紹雄,翟亞南.導彈發(fā)射裝置隨動系統(tǒng)自抗擾控制器設(shè)計[J].艦船電子工程,2014,34(12):200-204.

[7]姜曉莊.某導彈隨動系統(tǒng)改進設(shè)計[J].電子科技,2015,28(2):172-175.

[8]張國林.一種武器系統(tǒng)制導精度仿真方法研究[J].計算機仿真,2014,31(12):98-102.

(責任編輯周江川)

【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：1006-0707(2016)01-0059-03

中圖分類號：TP391.9

文獻標識碼：A

doi:10.11809/scbgxb2016.01.014

作者簡介：邵帆(1983—)，男，工程師，主要從事導彈武器系統(tǒng)總體設(shè)計研究。

收稿日期：2015-06-12；修回日期：2015-07-20