导弹模拟系统的仿真与实现

邵　帆，牛绿伟

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳　471009)



导弹模拟系统的仿真与实现

邵帆，牛绿伟

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳471009)

摘要：针对某武器系统试验实际需求，设计了一种基于功能模块化的导弹模拟系统仿真，建立了整个武器系统的功能状态检查方法，并且可以进行故障状态模拟，满足了系统检查的需求；最后完成系统仿真，验证了设计思想的合理性和正确性。

关键词：武器系统；系统仿真；模块化

本文引用格式：邵帆，牛绿伟.导弹模拟系统的仿真与实现[J].兵器装备工程学报，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.

系统仿真技术是以相似理论、控制理论、计算机技术、信息技术及其应用领域的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态实验的一门综合性技术。在空空导弹武器系统研制过程中，出于试验条件和安全性及成本考虑，需研制基于计算机平台构型的便携式导弹仿真系统，以取代真实导弹产品完成与机载武器系统的综合联试。导弹仿真系统可以实现真实条件下武器模拟,具有极高的仿真置信度。系统主要完成模拟真实导弹工作时序的功能，实现对机载武器系统进行供电、逻辑时序、装订参数等方面的正确性检查，同时还可完成对飞机系统的火控计算算法等关键参数进行检查，以保证飞机系统能满足导弹系统的技术要求，并保证导弹系统与机载武器系统之间工作的正确性、匹配性和协调性。

1系统设计

导弹模拟系统的仿真用于实现机载武器系统同导弹模拟系统的正确性和功能性检查，确保整个武器系统工作正常。导弹模拟系统的仿真具有模拟某型导弹工作状态和故障模式的功能，可模拟导弹供电、导弹截获目标、离梁等信号。导弹模拟系统主要由控制平台、嵌入式工控机、电源模块、适配模块和软件组成，各模块集中分布在机箱中，组成框图见图1。

(1)控制平台。控制平台式是集键盘、鼠标和显示器于一体的智能切换平台。控制平台是人机交互的输入部分，导弹模拟系统仿真的控制指令均以软件界面操作的方式实现，避免使用硬件开关，增加操作控制的人性化。在工控计算机控制下导弹模拟系统仿真按照时序输出供电、离散量等信号，采用I/O输出控制、光电隔离、继电器控制，最后输出所需要的信号，能够模拟产品基本功能。

(2)工控计算机。工控计算机做为导弹模拟系统仿真的控制核心用以产生所需的控制逻辑、控制总线通信、完成工作时序控制及测试接口的状态判断等。根据系统要求采用防尘、抗振动、宽温等工作稳定性的便携式工控机。

(3)适配模块。适配模块包括I/O控制模块、AD采集模块和电路调理模块，其实现采用可插拔板卡来实现。I/O控制模块用来控制输入输出信号的状态。AD采集模块实现输入信号的采集和输出信号的模拟。电路调理模块具有模拟负载、状态控制和调理信号的功能。

(4)电源模块。电源模块包含AC-DC模块和DC-DC模块。电源模块采用隔离型DC-DC模块，并应进行EMI滤波处理，以保证整个信号处理板的基准电源稳定。信号处理板本身的工作电源采用标准电源外生成测试系统需要的工作电源，实现设计通用化和便携化。

(5)软件。导弹模拟系统仿真根据外部输入信号或界面控制要求正确显示系统的输入和输出。软件可监测外部供电状态和进行故障状态设置，其余控制状态可由操作人员通过面板根据需要设置。

图1　导弹模拟系统组成框图

2系统关键技术

2.1系统软件设计

导弹模拟系统仿真的逻辑时序控制主要通过软件实现，系统软件设计是导弹模拟系统仿真的重要组成部分。软件设计主要包含以下三方面内容：为导弹模拟系统创造一个完整的武器系统工作环境，使导弹模拟系统能够正常运行；针对导弹模拟系统的功能进行时序逻辑测试、故障测试、系统整体检查；开发易于操作者使用的人机交互界面。

导弹模拟系统采用Windows XP操作系统，LabWindows/CVI开发环境，模拟系统采用模块化设计，分自检、校准、测试3个部分，自检是对模拟系统本身硬件状态进行检查，以确定导弹模拟系统能否正常工作；校准是运用校准程序对导弹模拟系统的检测精度进行检查，一般每年校准一次；测试是对导弹模拟系统的工作状态和功能进行检查，根据实际需要，测试程序可对系统正常功能进行检测，也可进行相关故障模拟。当测试结束后，测试结果显示在计算机屏幕上。导弹模拟系统仿真软件测试流程如图2所示。

2.2控制系统设计

图2　导弹模拟系统仿真软件测试流程

导弹模拟系统仿真中采用数字化的方法实现驱动导弹仿真系统运动的功能。驱动功能的数字化实现可解决系统误差大和调试困难的问题，可提高信号传输的准确性，提高系统精度，减少系统误差调节的难度，保证系统的稳定性和使用的便利性。系统设计控制框图见图3。试验表明系统控制模型稳定，系统BODE图见图4。

图3　系统设计控制框图

图4　系统BODE图

3结论

本文对导弹模拟系统仿真的总体设计和关键技术进行了介绍。该导弹模拟系统采用小型化设计，重量轻，携带方便，并且采用工控机，适应能力较强。该导弹模拟系统仿真已经应用于某型产品测试中，极大提高了系统检查效率，取得了良好的应用效果。

参考文献：

[1]樊会涛，吕长起，林忠贤.国防工业出版社[M].北京：国防工业出版社，1997.

[2]赵锋.基于面向对象的外挂管理和导弹模拟器仿真系统的设计[D].西安：西北工业大学,2005.

[3]张千宇,郭巍,张杨.基于VC和Vega的某型导弹模拟器设计[J].电子设计工程,2014,22(21):186-188.

[4]王兆伟.基于DSP的某型导弹模拟器设计[J].四川兵工学报,2014,35(2):30-32.

[5]张杨,徐宏伟.基于1553B总线的导弹武器系统通信协议设计与仿真[J].弹箭与制导学报,2014,34(6):177-180.

[6]彭绍雄,翟亚南.导弹发射装置随动系统自抗扰控制器设计[J].舰船电子工程,2014,34(12):200-204.

[7]姜晓庄.某导弹随动系统改进设计[J].电子科技,2015,28(2):172-175.

[8]张国林.一种武器系统制导精度仿真方法研究[J].计算机仿真,2014,31(12):98-102.

(责任编辑周江川)

【装备理论与装备技术】

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

文章编号：1006-0707(2016)01-0059-03

中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

doi:10.11809/scbgxb2016.01.014

作者简介：邵帆(1983—)，男，工程师，主要从事导弹武器系统总体设计研究。

收稿日期：2015-06-12；修回日期：2015-07-20