導彈模擬系統的仿真與實現

邵　帆，牛綠偉

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽　471009)

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導彈模擬系統的仿真與實現

邵帆，牛綠偉

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽471009)

摘要：針對某武器系統試驗實際需求，設計了一種基于功能模塊化的導彈模擬系統仿真，建立了整個武器系統的功能狀態檢查方法，并且可以進行故障狀態模擬，滿足了系統檢查的需求；最后完成系統仿真，驗證了設計思想的合理性和正確性。

關鍵詞：武器系統；系統仿真；模塊化

本文引用格式：邵帆，牛綠偉.導彈模擬系統的仿真與實現[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.

系統仿真技術是以相似理論、控制理論、計算機技術、信息技術及其應用領域的專業技術為基礎,以計算機和各種物理效應設備為工具,利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態實驗的一門綜合性技術。在空空導彈武器系統研制過程中，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型的便攜式導彈仿真系統，以取代真實導彈產品完成與機載武器系統的綜合聯試。導彈仿真系統可以實現真實條件下武器模擬,具有極高的仿真置信度。系統主要完成模擬真實導彈工作時序的功能，實現對機載武器系統進行供電、邏輯時序、裝訂參數等方面的正確性檢查，同時還可完成對飛機系統的火控計算算法等關鍵參數進行檢查，以保證飛機系統能滿足導彈系統的技術要求，并保證導彈系統與機載武器系統之間工作的正確性、匹配性和協調性。

1系統設計

導彈模擬系統的仿真用于實現機載武器系統同導彈模擬系統的正確性和功能性檢查，確保整個武器系統工作正常。導彈模擬系統的仿真具有模擬某型導彈工作狀態和故障模式的功能，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。控制平臺式是集鍵盤、鼠標和顯示器于一體的智能切換平臺。控制平臺是人機交互的輸入部分，導彈模擬系統仿真的控制指令均以軟件界面操作的方式實現，避免使用硬件開關，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，能夠模擬產品基本功能。

(2)工控計算機。工控計算機做為導彈模擬系統仿真的控制核心用以產生所需的控制邏輯、控制總線通信、完成工作時序控制及測試接口的狀態判斷等。根據系統要求采用防塵、抗振動、寬溫等工作穩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采集模塊和電路調理模塊，其實現采用可插拔板卡來實現。I/O控制模塊用來控制輸入輸出信號的狀態。AD采集模塊實現輸入信號的采集和輸出信號的模擬。電路調理模塊具有模擬負載、狀態控制和調理信號的功能。

(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，并應進行EMI濾波處理，以保證整個信號處理板的基準電源穩定。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需要的工作電源，實現設計通用化和便攜化。

(5)軟件。導彈模擬系統仿真根據外部輸入信號或界面控制要求正確顯示系統的輸入和輸出。軟件可監測外部供電狀態和進行故障狀態設置，其余控制狀態可由操作人員通過面板根據需要設置。

圖1　導彈模擬系統組成框圖

2系統關鍵技術

2.1系統軟件設計

導彈模擬系統仿真的邏輯時序控制主要通過軟件實現，系統軟件設計是導彈模擬系統仿真的重要組成部分。軟件設計主要包含以下三方面內容：為導彈模擬系統創造一個完整的武器系統工作環境，使導彈模擬系統能夠正常運行；針對導彈模擬系統的功能進行時序邏輯測試、故障測試、系統整體檢查；開發易于操作者使用的人機交互界面。

導彈模擬系統采用Windows XP操作系統，LabWindows/CVI開發環境，模擬系統采用模塊化設計，分自檢、校準、測試3個部分，自檢是對模擬系統本身硬件狀態進行檢查，以確定導彈模擬系統能否正常工作；校準是運用校準程序對導彈模擬系統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的工作狀態和功能進行檢查，根據實際需要，測試程序可對系統正常功能進行檢測，也可進行相關故障模擬。當測試結束后，測試結果顯示在計算機屏幕上。導彈模擬系統仿真軟件測試流程如圖2所示。

2.2控制系統設計

圖2　導彈模擬系統仿真軟件測試流程

導彈模擬系統仿真中采用數字化的方法實現驅動導彈仿真系統運動的功能。驅動功能的數字化實現可解決系統誤差大和調試困難的問題，可提高信號傳輸的準確性，提高系統精度，減少系統誤差調節的難度，保證系統的穩定性和使用的便利性。系統設計控制框圖見圖3。試驗表明系統控制模型穩定，系統BODE圖見圖4。

圖3　系統設計控制框圖

圖4　系統BODE圖

3結論

本文對導彈模擬系統仿真的總體設計和關鍵技術進行了介紹。該導彈模擬系統采用小型化設計，重量輕，攜帶方便，并且采用工控機，適應能力較強。該導彈模擬系統仿真已經應用于某型產品測試中，極大提高了系統檢查效率，取得了良好的應用效果。

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(責任編輯周江川)

【裝備理論與裝備技術】

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總體設計研究。

收稿日期：2015-06-12；修回日期：2015-07-20