滑翔弹一体化实时半实物仿真平台设计

针对滑翔弹飞行控制系统半实物仿真平台研制中的两个关键问题—仿真实时性与一体化建模,建立了一套基于Windows操作系统的半实物仿真平台,开展了在较低成本的工业控制计算机上实现高效、实时的飞控系统半实物仿真研究。文中采取了Real Time Extension(RTX)插件扩展系统实时性的方案,既满足了仿真平台1ms精确定时的要求,又大幅降低仿真平台的成本;结合Simulink软件高效、安全的基于模型设计的解决方案,建立了扩展实时Windows系统下自动生成代码与手工代码混合编程的方法,重点解决了一体化建模方案在实时平台中的集成问题,并进行了仿真平台实时性能测试。最后完成了发射高度为海拔4 800 m,初始速度为202 m/s以及不同误差组合条件下的滑翔弹半实物仿真试验,整个飞行过程中侧滑角都稳定在-3度与3度之间,满足飞控系统稳定裕度要求。     

基于RTX的某光电装备图像处理实时性研究

针对现有光电跟踪设备一体化水平低、实时性的不足的现状,提出基于RTX技术的光电跟踪设备图像处理系统的并行处理方法。对原有图像处理系统的任务进行重新划分,利用共享内存来实现图像处理模块与图像存储模块间的数据交换。最后搭建系统的试验平台,对改善前后图像处理的实时性进行了比较,给出系统仿真结果。实验结果表明：利用RTX实时扩展技术大幅度提高了系统图像处理的实时性和有效性,RTX在图像处理速度上比Windows系统快300%左右,图像处理时间的上下浮动由几十个微秒下降到几个微秒。基本能够满足该光电跟踪设备对实时处理快、精度高、稳定性好等要求。     

基于RTX实时系统ARINC429总线通信驱动开发

某型导弹模拟器采用ARINC429总线通信,根据通信协议的实时性要求,通信板卡需要运行在实时环境中,因此设计并实现基于RTX实时环境下PCI插槽的ARINC429总线驱动。在简要介绍ARINC429通信板卡和RTX实时子系统的基础上,将硬件板卡从Windows环境下转换到RTX环境,详细介绍了驱动系统结构以及标准驱动的实现步骤和关键技术,并通过实验测试证明,该驱动程序能够准确可靠实现总线数据的接收和发送,且实时性良好。     

测控系统半实物仿真平台设计北大核心CSCD

介绍了某测控系统半实物仿真平台的设计方法。硬件平台采用通用计算机和PCI接口板卡组建,真实模拟测控接口的电气特性。系统按测控系统实际通信机理,包括基于共享内存通信、CAN通信等工作,模拟了相关分系统的控制接口功能。该平台成功应用于测控系统的集成调试/测试,为控制系统提供了很好的调试检验平台,达到了完善系统功能,提高系统研制质量的预期目的。     

基于INtime的EtherCAT实时采集系统主站设计

为了满足EtherCAT网络通信的高实时性,提出了一种新的主站程序设计方案;基于Windows XP系统扩展INtime实时核的开发环境,使EtherCAT网络主站能够实现实时通信的要求;首先,介绍了EtherCAT网络的体系结构,然后,在分析INtime实时核扩展原理及EtheCAT网络通信原理的基础上,对主站功能模块进行了详细的划分,并给出了基于INtime实时系统的主站程序具体设计方法;最后,采用EtherCAT从站平台―高速多功能信号测试仪,验证了基于INtime的实时主站的功能,并对系统进行了测试分析,给出了实时性能测试的结果;实验结果表明设计的多功能采集系统主站具有高的实时性和可靠性特点。     

基于xPC的光电平台系统半实物实时仿真

为了便捷高效地设计和调试光电平台系统的稳定、跟踪控制算法,基于Matlab的xPC Target环境设计开发了半实物实时仿真系统。阐述了系统的总体设计方案,给出了系统软、硬件实现方法。通过半实物仿真,完成了平台的模型结构参数辨识,设计并测试了比例积分控制器、校正控制器和综合控制器。对半实物仿真系统进行摇摆实验以评估所设计的控制系统的视轴稳定精度。实验结果显示,校正控制器因其在低频段具有更高的增益从而使系统获得了最高的稳定精度,通过实验结果可有效地选择出扰动抑制特性最优的控制器设计。     

基于HLA和VEGA的海基靶场半实物视景仿真系统研究

为了在导弹试验任务中给指挥员提供决策支持,设计了一种基于HLA和VEGA的海基靶场半实物视景仿真系统。将三轴飞行转台、目标模拟器、负载模拟器等实物接入仿真系统,采用高层体系结构规范构建仿真系统的联邦架构,设计了联邦对象模型,建立了关键联邦成员的数学模型,解决了反射内存网与HLA的时间推进冲突问题,有效提高了仿真系统数据传输的实时性。采用Multigen-Creator软件建立了各个仿真实体的3D模型,利用Vega软件实现模型的渲染、场景驱动、声音仿真等。通过系统测试,结果表明：该视景仿真系统能够实时驱动各个仿真实体运行,视景画面流畅,图像刷新速率达到30帧/秒以上,满足系统实时性要求。     

红外景象模拟器的测试方法探讨

红外景象模拟器是检验红外制导系统性能的半实物仿真试验系统的关键设备,其性能关系到半实物仿真试验的可信度。介绍了一种对各种不同类型的红外景象模拟器的动、静态辐射特性进行测试的通用方法,通过理论分析得出了红外景象模拟器的一些基本性能参数,这些工作将对红外景象模拟器的研制和改进具有一定的指导意义。     

基于Windows XPE的水下航行器航行操纵系统多任务软件设计

航行操纵系统是水下航行器控制系统的重要组成部分。为了保证航行操纵系统的实时性与可靠性,鉴于其硬件板卡驱动支持Windows平台,故软件采用了一种基于Windows XPE实时嵌入式系统的设计方法,根据操纵要求对航行操纵系统实时多任务进行了划分,诸如手柄信息处理任务、自动控制任务和网络通信任务等,介绍了多任务执行实体—线程(thread)的优先级的设置和线程同步工具的选取,并分析了Windows的多线程调度策略,然后详细阐述了航行操纵系统各任务的执行流程以及实现方法。最后,对航行操纵系统进行了实验室仿真测试,结果表明该系统实时性和控制精度达到了设计要求,操纵系统性能良好。     

基于多系统的1553B和串行通信的PXI板卡设计

为了满足箭上单机设备的通用化测试需求,设计了适用于航天领域的基于多系统的1553B总线和串行通信的PXI板卡;介绍了板卡的主要功能、基本原理、硬件设计、Windows系统和VxWorks系统下软件驱动开发,用户层软件设计等;工程应用表明:板卡在-40~70 ℃环境温度下,1553B通信速率1 Mbps,多路串行通信波特率800 bps至8M bps的条件下实时传输无误码,运行稳定,在多系统平台下图形显示实时性能高,板卡已经在多种箭上设备的通用测试中得到广泛应用。     

可接入射频半实物的试验数据转换系统设计与实现

试验环节是产品研制生命周期中的重要环节,但是一直以来都缺乏有效的管理手段,在整个测试阶段都存在大量的人为的、重复性的工作,导致试验效率低下,为改善这一现状,提高试验效率,提出了一种基于PXIe数据采集系统,借助LabVIEW和DIAdem软件的测试系统解决方案：以LabVIEW控制数据高速同步采集,DIAdem调用LabVIEW模块执行算法分析,通过软件集成,实现对测试系统的全面管理,包括数据采集、数据检索、数据分析、报表生成及整个流程的自动化控制。本文以C919飞机电源测试系统为介绍对象,对该套测试系统解决方案进行阐述,实际测试情况表明,在数据吞吐率大于200M/S的情况下,相对传统测试方法,该测试方案在保证测试精度的基础上,极大的提高了试验效率,极大的提高了系统的可扩展性和可维护性。     

某型激光导引头光电系统建模与测试方法研究

建立了激光导引头跟踪回路的数学模型,根据实际情况设计了仿真系统环境,提出了一个易于实现的可靠的激光导引头静态测试和动态测试的仿真系统方案以及在全弹道仿真条件下验证导引头数学模型准确度的仿真方案。目前该系统已经成功应用于某型激光制导武器的半实物仿真。     

导引头性能可视化数据获取方法

目前,制导武器系统导引性能评估主要采用室内仿真和实弹射击方法。但是,受模拟条件的限制,室内仿真存在目标瞬变作用机理描述不足及过程复现可信度低等难题;而外场实弹射击则存在试验样本量有限,目标环境设定单一且射击条件无法保证一致性的问题,难以全面考核出武器系统对环境和干扰的适应性。针对这一问题,提出了一种介于室内仿真与外场实弹试验之间的中间验证考核方法,在接近真实复杂战场环境条件下,构建了制导武器系统的可视化动态测试平台,获取导引头探测、识别和跟踪目标过程的同步、实时可视化观瞄图像,提取目标信息并实现导引性能评估。这种方法在靶场环境下针对实际靶标目标进行静态、动态跟踪试验,能够为激光、毫米波、电视以及红外等不同制导模式的导引头系统进行集成试验与测试,可为室内仿真提供目标背景的直接驱动数据,提升仿真逼真度; 同时,也可多次重复考核导引环节的关键能力,弥补实弹射击试验数量的不足,为武器系统研制过程提供了一种全新的测试验证手段     

Dynamic infrared scene projection: a review

Since the early 1990s, there has been major progress in the developing field of dynamic infrared scene projection, driven principally by the need for hardware-in-the-loop simulation of the oncoming generation of imaging infrared missile seekers and more recently by the needs for realistic simulation of the new generation of thermal imagers and forward-looking infrared systems. In this paper the current status of the dynamic infrared projection field is reviewed, commencing with an outline of its history. The requirements for dynamic infrared scene projection are examined, allowing a set of validity criteria to be developed. Each class of infrared projector that has been investigated—emissive, transmissive, reflective, laser scanner and phosphor—together with the specific technology initiatives within the class is described and examined against the validity criteria. In this way the leading dynamic infrared scene projection technologies are identified.     

全向凝视红外跟踪系统半实物仿真研究

 为解决全向凝视红外多目标跟踪系统室内调试时无合作目标配合实验难题,提出一种红外多目标半实物仿真系统。该系统由多个可控热源组成,每个热源包括均匀加热的平板和温控装置。改变光栏大小和温度分布,模拟不同距离、不同大小的目标。热源安装在三维运动的载体上,以不同速度、方向运动可模拟不同目标的运动轨迹。对3个红外模拟目标600帧图像的采集和处理,实现了航迹重迭、交叉和分离的全过程仿真,验证了本实验平台的模拟精度。     

红外仿真变焦光学系统设计

针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出采用变焦距投影系统的五轴转台仿真方案,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可以采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。分析了红外半实物仿真用变焦光学系统的特点,设计了（8～12）μm波段衍射受限红外变焦光学系统,系统入瞳直径80mm,变倍比为3.0,弥散斑直径小于50μm。     

A novel accurate and expandable infrared radiation transmission effect computing service

In infrared imaging simulation system, the infrared radiation transmission is significantly affected by natural environment. Attenuation and blurring are introduced by atmospheric environment impacts on the transmission process from zero sight infrared radiation to the detector. The classic IR transmission calculation methods have been intensively studied and many applicable approaches are proposed. The novel IR transmission effect computing service introduced in this paper could render accurate and expandable IR simulation result based on synthetic natural environment, especially concerning the atmosphere effects imposed on the IR transmission process. A simulation architecture is constructed and supports an infrared imaging simulation system for the IR transmission process calculation. The environment representation approach and the transmission effect calculation method were elaborated. Simulation experiment was carried out and the result was shown to be more accurate than that of conventional MODTRAN based atmosphere transmission simulation results. The two results are both compared with the physically captured image. The comprehensive simulation experiment results are implied to be competent and offered an applicable solution for the infrared imaging simulation system. Furthermore, this interdisciplinary simulation method can be extended to other synthetic natural environment supported military simulation and further serve the large-scale distributed collaborative combat simulation.     

多波长激光复合点目标运动模拟

 介绍了多光谱激光复合点目标运动模拟系统的构成和工作原理。该系统用于光电火控装备及成像导引头系统的研发及验证。3种激光波长（0.65 μm、0.808 μm、10.6 μm）可满足电视（0.4 μm～1.1 μm）和长波红外成像（8 μm～11.5 μm）光电跟踪系统的动态仿真测试。12 m半径1/4球幕在0.4 μm～12 μm宽波段漫反射率大于0.7,点目标运动范围:方位0°～ ±90°;俯仰0°～90°。该技术已用于车载防空光电火控系统半实物仿真试验评估中,跟踪精度从0.4 mrad 提高到0.2 mrad。     

基于变焦系统的红外成像目标模拟器研究

随着红外对抗技术的发展,红外成像制导已成为光电精确制导技术的一个发展方向。简要介绍了红外成像制导武器系统半实物仿真的发展现状。针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出了基于五轴转台的新型仿真方案。通过采用变焦距投影系统目标模拟器,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。设计了衍射受限长波红外变焦投影光学系统,系统变倍比为2 3,弥散斑直径小于50μm。