首页 > 文章中心 > 装备模拟器

装备模拟器

前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇装备模拟器范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。

装备模拟器

装备模拟器范文第1篇

关键词:雷达,数据采集,训练模拟器

 

1 引言

近年来我军装备某型雷达几十余部,由于其技术含量高,价格昂贵,尚未配备院校教学,学员无法进行装备教学训练,而部队操作人员利用实际装备进行操作训练,又会缩短装备有效工作时间,甚至造成装备损坏,为保证部队操作人员及院校学员对该装备的操作、排故训练,需要研制能提高训练效率和训练质量的训练模拟设备。随着计算机技术和数字技术的不断发展,为研制用于维护和操作训练的模拟器提供了极大的方便。雷达训练模拟器是模拟仿真技术与雷达技术相结合的产物,它通过模拟的方法产生雷达操作面板和显示器动态画面,以便在实际雷达系统前端不具备的条件下能够真实地描述雷达的工作状态和过程。该模拟器解决了新装备训练所面临的难题,满足了部队科技练兵的需要,具有重要的军事意义。

2 模拟器的功用

模拟器由模拟雷达、教员工作台及学员工作台组成,主要用于操作人员对某型雷达操作的模拟训练、典型故障分析及排故训练,其完成的主要功能:①模拟雷达的开机、关机、通电操作;模拟空中背景及目标图像信息,模拟显示扫描线、量程刻线、字符、交联设备信息等;②模拟雷达脉冲调制信号、俯仰/横滚信号、脉冲重复频率及脉冲宽度信号、400Hz基准信号、各种增益控制信号等多项指标的循环检测;③模拟雷达天线扇扫、圆周扫描及俯仰运动;④模拟雷达的故障分析及训练考核。

3 模拟器硬件设计

3.1 系统组成

雷达综合训练模拟器硬件主要由模拟雷达、10/100M自适应集线器(HUB)、教员工作台及学

员工作台组成。其中模拟雷达包括模拟控制面板、适配器、数据采集卡、仿真机、雷达信号产生器、天线驱动电路、模拟天线及电源系统等。雷达综合训练模拟器整个系统构成一个局域网,该网络为星状拓扑结构连接的高速以太网,所有的网络设备都分别连接到集线器上,各计算机之间的通信都通过集线器,这样不会因网络上某一个接头、接点短路、断路而造成整个网络无法运行。系统框图如图1所示。

装备模拟器范文第2篇

关键词:飞行训练模拟器 高层体系结构 异构集成

中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(c)-0026-03

Set up the Battlefield Environment for Hardware-in-the-loop Simulation Research

Huang Zhijun

(Troops95934,CangzhouHebei Province, 061000,China)

Abstract:In order to integrate heterogeneous flight training simulator of simulation performance for a practical environment.Based on high-level architecture HIA system integration, and through the agent state member of the bridge technology, based on optical fiber reflective memory real-time network of hardware-in-the-loop simulation system of real-time and interoperability problem, for the subsequent references are provided for the integration and reuse of simulation system.

Key Words:Flight training simulator;High level architecture;Integration of heterogeneous

近几年来,我国军用仿真装备发展迅猛,为部队提供了大量性能逼真的优良装备,为新装备的改装和训练单兵驾驶技能发挥了重要作用。随着实战化训练的深入,为了拓展仿真系统职能,节约成本,在不改变原有仿真系统的性能并能单独使用的基础上,对现有的飞行训练模拟器进行集成,构建新的仿真系统,实现实战对抗的仿真环境,成为模拟器集中使用和维护单位共同研究的课题。

对花巨资研制的异构模拟训练装备进行重用和互操作的研究工作在国内外一直探索推进,效果最显著的是美军。上世纪80年代后期,冷战结束,美军被要求缩减开支,同时又要对分布在广阔地域的各种威胁提供国家安全措施。但当时国防领域的许多设施已不能适应面临的新威胁,而国会、民众对军用系统的花费、漫长的生产开发周期和在有效投资方式下实现军队现代化所面临的困难失去了耐心。面对这些难题,大部分人主张利用先进的计算机硬件、软件和网络通信技术,用较少的投入解决较多的问题。仿真作为提供这种技术的手段被特别看重。在20世纪80年代,采用SIMENT协议,实现了人在回路的实时仿真系统,创建了训练的新途径,在武器系统开发、建模和仿真方面创造了前所未有成就。于是建立昂贵的武器系统模拟器成为军用系统开发的必经过程。战争形态在变,战争环境越来越复杂,就意味着要在综合仿真系统的开发上投入也越来越多。

在20世纪90年代随着国家财政进一步紧缩,国防部面临着巨大的财政压力,为了国防需要如果继续开发仿真环境,就必须采用更加有效的投资方式进行开发;不能再为解决一个新问题而开发一个新的仿真系统;更不能允许多个机构开发类似的仿真系统;而且还要把已有仿真项目纳入到模拟训练和演习任务中去。美国国防部希望找到支持国防仿真系统(包括不同机构研制的单一仿真和综合仿真系统)重用的途径,这样以重用和互操作为目标的高层体系结构(high level Architecture,HLA)技术应运而生。1995年美国防部首次在建模与仿真大纲中提出,1996年就正式规定HLA为仿真项目的标准技术框架,取代了原有的DIS、ALSP等标准;2000年成为国际电气电子工程师协会(IEEE)的国际标准IEEE1516。

采用HLA技术体制,可以将单个仿真应用连接起来组成一个大型的虚拟世界,在这个虚拟世界中,可以进行大规模的多对多/部队对部队的战术、战略原则研究和演练仿真;可提供多武器系统的体系攻防对抗仿真和武器性能评估仿真;还可进行不同粒度,不同聚合度的对抗仿真和人员训练仿真。

国内对HLA技术研究已经有了一定的基础,也开展了广泛的应用研究、取得了不小的成绩。但立足半实物仿真系统,基于HLA技术研究组建更高集成度综合仿真系统的方法报导很少,特别是针对异构系统集成也没有给出很好的解决方案。

该文以飞行训练模拟器半实物仿真系统为基础,通过为其搭建空战仿真平台(HLA系统)并进行异构系统集成的方式,研究构建飞行训练模拟器空战仿真系统的方法和关键技术,重点对系统框架、集成方法、桥接组件设计等方面展开讨论,给出了解决方案,同时还对原半实物仿真系统的适应性改造做了简单的阐述。

1 综合仿真系统框架

飞行训练模拟器集成研究的出发点是将研制厂家不同、型号不同的飞行训练模拟器基于HLA技术进行异构集成,在局域网构建分布式的实战化对抗模拟训练环境。也就是将集成的飞行训练模拟器综合仿真系统作为一个联邦,作为载机、目标机的半实物仿真飞行训练模拟器和相关仿真模型为联邦成员。联邦成员通过向运行支撑环境RTI(Run Time Infrastructure)请求服务加邦,并生成各自的对象实例,由RTI实现对对整个仿真系统的联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理和数据分发管理,达到综合仿真的目的。

由于该文重点关注是集成方法研究,按最简单的作战想定和作战流程,构建最基本的仿真系统,所以只对构建仿真系统的核心组件进行建模。在这个以飞行训练模拟器为基础的实战化模拟训练综合仿真系统中,有四个组件是必需的:一是载机、二是目标、三是导弹、四是导调和态势组件,其它组件如地面雷达、预警机等可以在进行实际系统建设时再考虑,因为HLA集成的系统是开放的可以进行扩展。飞行训练模拟器综合仿真系统结构示意图如图1所示。

载机联邦成员和目标机联邦成员分别是基于光纤实时反射内存网的半实物飞行训练模拟器,主要完成飞机的运动参数解算,输出位置、速度、姿态、截获、跟踪、下达发射指令等参数。它们互为目标机,在属性上没有差异,都是飞行器,对方的载机就是己方的目标。

导弹联邦成员是在vc++6.0环境下,依据HLA规则开发的导弹模型,主要完成空空导弹的飞行弹道计算,输出位置、速度、姿态和爆点等参数。

导调/态势联邦成员是由语音设备、仿真计算机、投影仪、幕布等组成,生成飞机、导弹等对象实例,并实时接收仿真系统各自实例的运动参数等信息,以二维或三维的形式将整个作战过程予以呈现;教员或指挥人员下达命令并根据态势进行指挥引导。

仿真管理联邦成员是由主控仿真计算机和控制软件组成,完成对整个分布式半实物仿真系统的任务方案设定和各模型参数的初始化,实现模型间的信息交互与数据、时间管理,并对仿真系统监控,实时掌握系统工作状态,进行协调控制,同时记录仿真数据,用于系统分析与数据再现。

进行集成的飞行训练模拟器是基于光纤实时反射内存网的 DIS的系统。在综合仿真系统集成过程中,DIS系统和HLA系统之间数据信息转换方式是集成的关键技术,出于时间策略和在互操作的考虑通常采用桥接的方法集成。桥接组件是联系HLA系统与DIS系统的关键组件,它具有适合HLA与DIS双重标准的接口应用,一般单独进行设计。

在这样的总体设计下,就只需要设计两个组件,分别是以HLA标准设计的导弹联邦成员和具有HLA和DIS双重标准的桥联邦成员。按HLA原则设计的导弹联邦成员,提供导弹的运动学仿真数据和与其它联邦成员的对象属性及交互数据;作为集成关键组件的桥联邦成员设计在后面再加以讨论。

2 仿真对象建模

HLA(high Level Architecture)是分布式协同仿真的高层体系结构,它定义了联邦和联邦成员构建,描述了联邦成员交互的基本准则和方法,为各种类型的仿真提供了一种通用的仿真技术框架,从而便于仿真“组件”(联邦成员)的集成,最终实现联邦成员之间的互操作和重用。HLA的主要支撑技术是分布式并行离散事件仿真技术和面向对象的建模与仿真技术。

HIA的协议规范主要由HLA规则、RTl的接口规范说明和对象模型模板(object Model Template,OMT)三部分组成。其中,对象模型模板是实现仿真联邦成员间互操作和联邦成员重用的关键,代表了HLA的基本原则,是HLA技术采用面向对象的建模与仿真技术的直接反映。HLA对象模型主要包括联邦对象模型FOM和仿真对象模型SOM,其中FOM定义某个具体联邦中各个联邦成员之间交换信息的内容及其格式,SOM描述联邦成员与外界进行信息交换的能力。按对象模型模板建立的联邦对象模型(FOM)和仿真对象模型(SOM)作为仿真系统的说明文档,使用户可以直观、完整的理解仿真系统和仿真组件的功能与数据交互接口,极大的便利了仿真组件的重用和扩展。

OMT规范下的FOM/SOM文档共13个表格,描述了交互对象的数据、流向等各个方面的定义。作为系统的共同理解基础,这里给出拟为飞行训练模拟器综合仿真系统设计的对象类结构示意图和交互类结构示意图,如图2和图3。

图2的绘出了载机、目标机(战斗机,Fighter)和空空导弹(AAMissile)的对象类定义,他们是描述战斗机或空空导弹的阵营、状态、位置、速度、加速度等数据的集合。图3的是参与仿真的交互类,他们是在仿真中可能由仿真实体(与对象类相对应)发出的动作,是瞬时数据。lockEnemy是战机被锁定时使用;fireMissile是给导弹的发射信号;beingKilled是飞机收到有效攻击后给出的被摧毁信息;AAMissile类的Explosion子类指导弹发出对敌机进行攻击的被爆炸信息。

3 飞行仿真系统改造

飞行训练模拟器综合仿真系统进行逼真的实战化模拟训练必须遵从时空一致性原则,所以参与集成的模拟器要有统一的地景库数据;载机和目标机都是单一的训练模拟器,在其原有视景中并没有目标机及导弹发射视景,雷达显示器也没有截获跟踪目标符,必须添加,其中目标机运动仿真数据及雷达截获数据由对方仿真计算机经联邦成员提供;导弹是动态的,发射指令是由战斗机下达,运动仿真是由导弹联邦成员自己完成。

3.1 统一地景库

时空一致是战场仿真必须遵循的原则,所以必须把不同厂家研制的飞行训练模拟器地景库数据统一起来,这并不影响原有模拟器的性能且能增加空战的真实感。

3.2 在视景库中添加目标机

载机和目标机都是单一的训练模拟器,在其原有视景中并没有目标机,为增加实战仿真的逼真性在视景库中必须添加。由行训练模拟器互为目标机,所以目标机的运动仿真数据由对方仿真计算机经RTI提供给攻击机。

3.3 导弹发射逻辑控制传输

导弹发射逻辑控制由模拟器(DIS系统)中的载机发出,经桥联邦成员转到RTI后发至导弹联邦成员。

4 桥联邦成员设计

为解决半实物仿真与分布式仿真的实时性和互操作问题,在该仿真系统增加一个桥接组件。关于基于HLA技术的半实物仿真集成的桥接组件设计探讨很多,都是基于实时性和互操作并针对具体的半实物仿真设备和整个系统考虑进行的。该方案出于既节约成本、尽量少的改动和编制应用程序又保证系统的实时性和互操作,经比较采用联邦成员的方法。联邦成员采用通用计算机,系统为 Windows XP操作系统。半实物仿真联邦成员与联邦其他成员间通过以太网调用RTI服务实现信息的交互。飞行训练模拟器是基于光纤实时反射内存网的DIS的系统,只要在原系统中任意加入一个光纤反射节点,就可以获得原仿真系统在网络中传递的所有数据,所以这里称新加入的光纤网络节点为数据节点。联邦成员仿真机接入实时反射内存网数据节点,通过网口实现信息的交互,所以联邦成员是飞行训练模拟器与HLA分布式仿真系统的连接纽带,如图4所示。

在仿真运行时,半实物仿真联邦成员通过调用RTI服务订购半实物飞行训练模拟器所需的外部信息(目标的位置、速度、姿态信息),通过采用UDP协议的网口,发送到实时反射内存网上的数据节点,供半实物飞行训练模拟器调用;同时,半实物飞行训练模拟器又通过采用UDP协议的网口,将本身的位置、速度、姿态信息发送给半实物仿真联邦成员,半实物仿真联邦成员通过调用RTI服务公布半实物飞行训练模拟器的运动信息,其他联邦成员就可以通过调用RTI服务获得这些信息。完成联邦成员间的数据交互。

5 结语

飞行训练模拟器以桥接方式进行系统集成,既解决了实时性又保证了半实物仿真系统的完整性,扩展了系统仿真功能,又不影响原系统的重用。论文研究并解决了HLA技术和半实物仿真系统集成设计的主要技术问题,对扩大仿真规模,完成系统的重用和互操作具有一定的积极意义。

参考文献

[1] 赵琪,毛玉泉,王塬琨,等.Link16时隙固定分配算法的时延分析[J].电讯技术,2010,50(5):8-12.

装备模拟器范文第3篇

关键词:汽车驾驶模拟器;驾驶培训;虚拟现实技术

The Reviewed on Research and Application of Automobile Driving Simulator

LONG Qiong1, ZHOU Zhao-ming

School of Civil Engineering, Hunan City University, Yiyang 413000, China

Abstract: A dynamic Through creating a virtual driving environment and vehicle driving simulator for driver driving training, can effectively save energy, reduce the training costs, improve training efficiency and level. This paper summarizes the research and application of driving simulator problem, first of all, the concept of vehicle driving simulator, the principle has carried on the brief introduction; Then, this paper analyzes the research and application status of vehicle driving simulator, puts forward the application of driving simulator in driving training; Finally the future development prospect of vehicle driving simulator is discussed. In this paper, we study for our better use of advantage of backwardness, the development and application of driving simulator has a certain reference and guidance significance.

Key words: Automobile Driving Simulator; Driving training; Virtual reality technology

中图分类号:F407文献标识码: A

0 引言

随着我国经济的发展,机动车保有量日益增加,交通安全问题越来越成为人们高度关注的社会问题。按照系统论观点,驾驶员、机动车、道路、出行环境是道路交通系统的基本组成要素。而驾驶员作为道路交通系统中的重要元素之一,具有较强的可塑性和主观能动性,为使交通系统整体系统功能达到最优,对驾驶员的培训应在不影响其效益的前提下尽可能处于最优状态。驾驶员的最优基本标准有两个,一是驾驶安全,二是工作量和驾驶效益。因此,加强驾驶员的驾驶技能培训,对于提高整个交通系统安全指标具有较强的理论和实践意义。在这种条件下,汽车驾驶员培训蓬勃发展。但是作为一种飞速发展的培训行业,如何有效地提高驾驶员培训的质量,确保交通安全是驾驶员培训面临的重要问题。在这种情况下,汽车驾驶模拟器(Driving Simulator,DS)应运而生。

本文阐述汽车驾驶模拟器的研究现状及驾驶员培训中的应用问题,并对其发展前景进行了展望。本文研究对于我们更好地利用后发优势,开发与应用驾驶模拟器具有一定的借鉴与指导意义.

1 汽车模拟器简介

汽车驾驶模拟系统是综合计算机、控制、微电子、光学、精密机械等多学科的高新技术产品,是展示汽车特性和性能、模拟汽车驾驶的有效工具,它具备了视觉、听觉、身体触觉的实时模拟功能,不但能对汽车的大部分驾驶情形及不同驾驶条件下的驾驶情况进行模拟,而且可以无任何风险地重复和再现现实世界中的各种灾难性事件,如汽车碰撞等。它利用虚拟现实仿真技术营造一个虚拟的驾驶训练环境,人们通过模拟器的操作部件与虚拟的环境进行交互,从而进行驾驶训练。

汽车驾驶模拟器按用途不同,可分为两类:一类训练型驾驶模拟器,用于安全教育、交通规则教育和驾驶训练等。另一类是是科研型驾驶模拟器,用于汽车安全产品开发和人-车-路基础学科研究;如图1中(a)、(b)是训练型驾驶模拟器,(c)和(d)则是科研型驾驶模拟器。

(a) 单屏驾驶模拟器

(b) 多屏驾驶模拟器

(c) 支架式驾驶模拟器

(d) 真实汽车驾驶模拟器

图1 各种典型的驾驶模拟器

汽车驾驶模拟器的工作基本工作过程为:

Step1:驾驶员对操作部件进行操作,产生相应的机电控制信号;

Step2:机电控制信号经过信号采集与处理,形成相应的车辆动力学模型输入信号;

Step3:车辆动力学模型进行仿真计算,获得当前的车辆状态,例如发动机转速、发动机输出扭矩、车速、车辆当前的位置等信息;

Step4:将车辆状态信号传输至输出设备,如显示系统、音响系统、仪表系统等;

Step5:驾驶员获得车辆状态的模拟信息,进行下一步操作。

整个过程如图2所示。

图2 驾驶模拟器工作原理框图

2驾驶模拟器研究与应用现状

本文主要研究汽车驾驶模拟器在驾驶员培训中的应用,在此仅对训练型驾驶模拟器的研究与应用现状进行综述。

(1)国外驾驶模拟器研究与应用现状

在国外,驾驶模拟器最早出现在航空驾驶训练中,随着电子计算机技术和虚拟现实技术的不断发展,驾驶模拟器逐渐应用到汽车驾驶训练中。目前,美国、日本和欧洲等发达国家已普遍在驾驶员培训中使用汽车驾驶模拟器。早在20世纪70年代中期,美国就有500多所汽车驾校装备了各种驾驶模拟训练器。而在1970年,日本政府甚至以正式法律明确规定:汽车驾校必须装备汽车驾驶模拟器。大多数欧洲国家也相继制定了使用汽车驾驶训练模拟器的法规。由于政府的大力支持,驾驶模拟器的研究与推广应用得以飞速发展,大大提高了培训效率和水平。

以日本为例,日本在汽车驾驶模拟器开发领域的代表企业有Forum8、丰田、本田等公司。Forum8的体验型驾驶模拟器结合了富士重工航空宇航部门的飞行模拟器技术及斯巴鲁汽车的电动六轴运动平台。UC-win/Roadwebviewer软件能提供道路、交通、城市等模型,并在此基础上,进行道路障碍、信号控制等各类互动场景的制作。丰田公司的驾驶模拟器使用实车方向盘,驾驶模拟器控制部分能根据驾驶操作,如加油、刹车、方向盘操作等,并结合环境条件,如路面状况,摩擦系数、横风等,对车辆的运动情况进行分析,从而实现场景的驱动。

在驾驶模拟器应用方面,日本驾校中普遍设有一项叫做“危险预测”的模拟驾车课程,学员通过驾驶模拟器进行操作,车辆参数设置和驾驶环境设置与真实值一模一样,操作者在操作前系上安全带,然后踩离合器、挂挡、踩油门、上路。导航仪提示在路口转弯,前面有来车或路面上出现诸多紧急情况,操作者都必须正确应对,模拟驾驶结束后,教练结合学员驾驶的录像,指出在各种情况下可能遇到的危险和驾驶员的各种应对措施。通过这种模拟驾车,学员在操作中能够快速增长实际驾驶经验。

(2)国内驾驶模拟器研究与应用现状

在国内,一些公司(如北京宣爱、安徽三联等)也相继开发了汽车驾驶训练模拟器,但这些产品相对比较低端,与国外先进水平相比有较大的技术差距。虽然,这些驾驶模拟器具有成本较低的优点,但结构简单,功能单一,使用效果与宣传差距很大,不具备高沉浸感,也难以实现驾驶的互动性,毋庸讳言,这些产品主要通过低端软硬件采购组装而成,缺少独立的知识产权是制约其开发的根本原因,因而,驾驶真实感差,制作画面粗糙。随着国内交通量的增加,驾驶员人数的增多,目前国内的驾驶模拟器技术难以满足日益增长的交通安全教育方面的要求。当前的驾校培训主要通过“师傅带徒弟”,“一车、一教练、一徒弟(或多徒弟)”的传统培养模式开展的,基于驾驶模拟器进行驾驶培训的驾校非常少。

3 驾驶模拟器在驾驶培训中的应用问题

国内的训练型驾驶模拟器应用处于刚刚起步的阶段,经过数十年的发展,已基本能提供驾驶理论培训和驾驶技能模拟培训,采用了国外成熟的技术平台,成本控制较好,性价比高,已经在部分省市开始试点使用,但与国外相比存在较大的差距。概括而言,主要存在一下问题。

(1) 对汽车驾驶技能的整体性、系统性认识不明,因而培训目标设计缺乏科学依据,导致培训工作顾此失彼、被动应付的的局面。

技术教育的目的在于“提高劳动者的素质”,以适应现代科学技术发展的需要。从宏观意义上讲,这是完全正确的。但是,模拟培训技术工作还需要阐明作为培训预期目标的技术能力的整体结构、组成要素及其相互关系,否则,是很难提高技术培训的科学化水平的。近年来,正是由于缺乏这方面的理论研究,使得技术培训方案的制定工作存有较大的盲目性,往往是“头疼医头,脚疼医脚”,造成了某些培训内容缺乏针对性、求学积极性不高和培训效果不佳的恶性循环。显然,如果对技术能力的整体性、系统性的认识问题不解决,即使在培训中投入再多的人力、物力,其效果都只会是事倍功半,无助于从根本上扭转当前培训工作的被动局面。我们认为,要解决提高培训效率的问题,研究的关键在于首先从宏观上阐明汽车驾驶技能结构的组成要素及其相互关系。只有如此,才能为培训内容的整体设计提供科学的依据,也才能确保对学习者进行有目的、有计划、高效率的定向培养。

(2)对汽车驾驶技能结构中操作成分与心智成分的主从关系认识不明,在确定培训的战略重点时,或者主次不分,或者本末倒置,导致培训不能适应现代科学技术发展对驾驶员的新要求。

一些部门在制定汽车驾驶培训的教学大纲和方案时,或者片面强调操作技能,或者局限于一些操作性知识,都较少涉及急需的心智技能的培养内容,必须指出,这种指导思想的盲目性都是由于缺乏对汽车驾驶技能结构各要素主从关系的研究造成的。所以,当前汽车驾驶技能培训研究所面临的又一项任务,就是结合我国推进传统汽车驾驶培训改革和赶超新技术革命的要求,在研究汽车驾驶技能整体结构的同时,揭示出对现代技术能力结构中起决定性作用的组成要素,为今后的技术培训战略重点的抉择提供理论依据。

(3)对技术培训的学习规律认识不明,缺乏专门的动态研究,导致现行培训沿袭经验主义或工匠式的教学方法,妨碍了学员汽车驾驶技能的有效形成,特别是在心智技能的培养方面,其影响尤为突出。

技术培训是一种社会生产经验的传递过程,它是借助于一定的媒体(如文字符号、图表、仪器.、机器或自动控制台等)进行的。为要使汽车驾驶培训取得预期的效果,必须充分注意汽车驾驶技能各种要素形成和发展的规律,也就是学员获得经验时的各种规律,即学习规律。可以认为,培训内容的结构再完整,对各要素内容的主从关系再明确,如果忽视了受培训学员的接受规律,也难获得理想的成效。众所周知,有关学习规律的研究一般是由教育心理学家来进行的。然而,近年来,教育心理学家却较少参与技术培训的研究工作。一些调查表明,我国技术教育水平目前普遍落后于普通教育。在汽车驾驶技能培训过程中,或者沿用普通教育模式,或者采用传统的“是师傅带徒弟”的方法;或套用实车训练的组训方式,培训效果难以达到预期的要求,特别是在急需的心智技能的培养上,其成效更差。我们认为,缺乏吸收教育心理学已有成果以及系统研究汽车驾驶技能培训的特殊规律、特别是心智技能的形成规律,是其主要原因之一。要改变这种状况,除了将教育心理学理论的成果有选择地应用于汽车驾驶技能培训之外,应根据汽车驾驶技能培训的特殊要求,系统地开展一些专题研究,在各项培训要素中,心智技能的形成和迁移规律问题又是其难度较大、且对现代汽车驾驶培训整体效率影响最大的问题,可以作为当前汽车驾驶技能形成规律的研究重点。

综上所述,当前汽车驾驶模拟培训技术的研究方面存在的问题是,缺乏明确的指导思想,其具体表现为:宏观上对汽车驾驶技能的整体结构、组成要素及其主从关系认识不明;微观上缺乏对汽车驾驶技能形成规律的方法探讨,可以认为,这就是妨碍汽车驾驶模拟培训技术科学化的症结所在。

4 发展前景展望

随着电子技术、计算机技术及虚拟现实技术的蓬勃发展,汽车驾驶模拟器的未来将有更加美好的发展前景,概括而言,未来汽车驾驶模拟器将具有以下几个方面的特点。

(1)沉浸感强,交互友好

理想模拟驾驶环境应该使用户完全沉浸其中,使用户在虚拟化解下实现车辆真实行驶情况下的驾驶感受。友好的交互性能是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度具有一致性,能给驾驶员产生接近现实的动态驾驶体验。通过模拟驾驶体验,驾驶员不仅能够获得视觉、听觉、力觉、触觉等方面的感知体验,还能够结合人的视觉和运动等生理特性,让驾驶员在潜移默化中学会各种操作细节、交通法规,从而达到能够真正户外驾驶的目的。

(2)能够模拟驾驶过程中的非常规环境,提高驾驶员应急反应能力

在传统的驾校培训过程中,往往只能进行常规培训,告诉学员怎么驾驶,而在非常规条件下,如车辆刮擦、冰雪天气、酒后驾驶、超速行驶等危险场景,驾驶员如何操作,传统驾校则无法进行针对性的培训,事实上,非常规条件下的驾驶能力,更能够反映驾驶员的实际水平。因此,模拟驾驶过程中的非常规环境,提高驾驶员应急反应能力,是未来驾驶模拟器的另一个发展方向。

(3) 个性化培训定制

未来的驾驶模拟器将基于国家道路安全法规和驾驶员培训体系,考虑驾驶员不同年龄、不同职业、不同性别、不同体质、不同偏好的驾驶人能够实施个性化定制,并进行有针对性的培训体验,根据不同驾驶员的驾驶表现,研究建立完善的驾驶员安全意识分类培训体系和数据库。

(4)可扩展性

不同的场所,不同的用户对于驾驶模拟器的要求是存在差异的:驾校往往偏向于驾驶理论和驾驶技能的培养,交管所更加注重驾驶员安全技能和意识的教育,而游乐场则需要通过模拟驾驶的游戏体验,加强青少年的交通安全意识。诸多环境的模拟驾驶需求对驾驶模拟器提出了较高的可扩展性要求,要求驾驶模拟器能够具有较强的二次开发能力。

5 结论

驾驶模拟器的推广与应用,在虚拟现实的环境下进行驾驶员培训,能有效节约能源,降低成本,提高培训效率。随着视景技术的成熟和硬件成本的降低,国外驾驶模拟器的研究与应用水平的稳步提高,为我们利用后发优势,开发驾驶模拟器提供了良好的发展机遇。

参考文献:

[1]刘东波, 缪小冬, 王长君, 等. 汽车驾驶模拟器及其关键技术研究现状[J]. 公路与汽运, 2010, 9(5):53-58.

[2]W S Lee,J H Kim,and J H Cho. A driving simulator as a virtual reality tool[A]. Robotics and Automation[C]. Belgiumg: IEEE International Conference on Leuven,1998:71-76.

[3]尹念东. 汽车驾驶模拟器研究现状与技术关键[J]. 湖北汽车工业学院学报,2002,16(4): 7-10.

[4]范正伟,贺秀良,姜丁,等.汽车驾驶模拟器研究现状与未来展望[J]. 汽车运用, 2004, (10):31-32.

[5]Kajiro Watanahe, Kazuyuki Kobayashi, and Ka C.Cheok. Absolute speed measurement of automobile from noisy acceleration and erroneous wheel speed information[J].SAE Paper, USA, 2009, No 920644:45-70.

装备模拟器范文第4篇

关键词: 月球模拟器; LED阵列; 月相

中图分类号: V 524.3文献标志码: Adoi: 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.016

引言

月球模拟器(简称月模)是一种用来模拟月球几何特征、辐射特性以及特定“月相”的地面测试设备,为交会对接敏感器、导航敏感器提供目标源,在敏感器地面测试中,是试验系统内的目标模拟器[12]。在以往的模拟器研究中,主要以太阳模拟器、地球模拟器和星模拟器为主[34],对月球模拟器的研究鲜有报道,由于月光是来自于月球对太阳光的反射,而月球模拟器的发光效应很接近太阳模拟器,因此,我国曾经使用太阳模拟器光学系统并采用光学衰减片降低辐照度来模拟月球的发光效应。但是,这种设计方法有原理复杂、成本较高、辐照光斑小等缺点,已经无法满足现在空间模拟的需求。随着我国航天技术的发展,开展研究地面上大型模拟空间光环境显得越来越重要,为此本文设计了一种以LED阵列为发光面光源的大型月球模拟器,并对其光学特性进行了分析,此月球模拟器辐照面光斑较大、原理简单、成本较低,可同时模拟出月球不同月相时的辐亮度和发光不均匀性的特性。

1月球模拟器的组成与工作原理

月球模拟器主要由多灯拟合宽光谱光源、匀光板、宽光谱光源控制系统、计算机控制系统、模拟器机械系统、散热系统六部分组成。

月球模拟器的工作原理如图1所示,由多灯拟合宽光谱光源发出的355~1 000 nm光经匀光板

后,在其表面形成口径为Φ2 500 mm亮度均匀的光斑,模拟了在近月轨道所观测到的圆盘,也就是实现了满月的模拟。

计算机控制系统通过通讯接口与宽光谱光源控制系统进行通讯,可控制调节多灯拟合宽光谱光源的发光功率,实现月球模拟器辐亮度的调节;同时还可控制多灯拟合宽光谱光源中的LED组元阵列的亮灭,实现月相的模拟。当满月月相时,在辐照面处可形成亮度大于20 W/(sr・m2)的Φ2 500 mm发光圆面。

2月球模拟器各部分设计

2.1多灯拟合宽光谱光源

主要由多个LED组元组成,其中每个LED组元由不同波段的LED组成,由多个LED组元组成多个LED灯阵,再由多个LED灯阵组合成宽光谱光源。其主要作用是通过不同波段LED灯组合实现355~1 000 nm谱段月球光谱的模拟;通过多个灯组元和多个LED灯阵来实现月球模拟器形成一个辐照度均匀分布的辐照面[5];通过控制LED灯阵中每个LED组元的亮灭来实现不同月相模拟。

2.2匀光板

设计的匀光板采用毛玻璃制作,起匀光作用。

2.3宽光谱光源控制系统

月球模拟器光源控制硬件主要由1台计算机、1个通讯控制器、多个驱动板、多个显示板、1个RS485通讯接口及多个24 V直流电源构成,如图2所示。

计算机通过RS485通讯接口将软件编好的月相数据传送给通讯控制器,通讯控制器根据每个驱动板的ID编码将数据发送给驱动板,驱动板再将数据传送给显示板进行显示。

由于显示部分是较大直径的圆形,因此其不可避免地采用显示单元板拼接方式完成。为了使系统具有良好的互换性和制造的一致性,采用正方形单元板实现,圆形部分通过外部装潢或者控制显示实现。

2.4计算机控制系统软件设计思路

月球模拟器光源控制软件主要用来编辑和存储月相,同时还可以接受网络控制,把月相数据发送给通信控制主机,实现月模光源LED组元的实际显示。软件中设定了15种常用的月相,可以通过按键直接选择这15种月相之一,选中后通过网络传输把相应的月相数据在LED组元中显示出来[67],进而实现了固定月相的模拟。软件还给出了任意月相的设定,可以借助WINDOWS自带的画图工具,把需要显示的月相制成图形文件,通过该软件的读取,把实际的月相在月模中显示出来。对于LED组元亮度的设定,可以通过亮度设定滑块进行256级亮度调整。

软件由上位机软件和下位机软件两部分组成,上位机软件使用面向对象的VB编写,下位机采用C语言编写。

2.4.1

下位机软件设计

下位机软件主要由主程序和中断服务程序两部分组成,主程序完成LED显示驱动控制,中断服务程序完成数据通信接收功能,下位机软件实现接收上位机数据以及控制LED输出。其主程序流程图如图3所示。

服务程序主要是对主机发送来的数据进行接收和校验,当校验合格后,置数据有效标志,在主程序中完成接收到的有效数据到显示缓冲区的移动。由于数据校验采用了累加和方式,大大提高了数据传输的可靠性。

数据传输采用打包的形式进行,数据包的内容有包头、命令、数据、累加及包尾五部分构成,其中断服务程序框图如图4所示。

2.4.2上位机软件设计

上位机软件实现对月相的选择、灰度控制、图形存储和读入及串行数据发送等功能,其程序流程如图5所示。

2.5模拟器机械系统

模拟器机械系统主要包括主体框架、压圈及光阑、橡胶胶圈、多灯拟合宽光谱光源灯座、后盖、地脚、脚轮、水泡、起吊环等。

设计的模拟器主体框架如图6所示,在模拟器前端设有Φ2 550 mm的孔,用于安装匀光板;模拟器后端开有方槽用于安装宽光谱光源及其灯座;下部设有四个螺纹孔,用于安装地脚;此外还设有安装压圈及光阑、后盖、脚轮、水泡、起吊环的机械接口。

3月球模拟器的分析

3.1光机结构变形分析

利用有限元分析方法对模拟器光机结构的自重变形与温度进行分析,以验证所设计的月球模拟器的可行性。

(1)自重变形与应变分析

模拟器光机结构自重变形与应变分析如图7所示,其自重变形与应变分析结果数据如表1所示。

3.2仿真分析

为验证所设计的月球模拟器的发光面不均匀度、辐亮度和光谱特性,对满月时的情况进行仿真分析。为此采用照明系统分析软件lighttools,使用基于蒙特卡罗法的光线追迹对该光学系统进行模拟仿真[8],仿真结果中追迹误差为2.1%(

分别在发光面表面、辐照面处的位置设置照度、亮度接收面,并添加照度和亮度计,根据仿真数据分别计算出Φ2 500 mm发光面表面照度不均匀度、发光面亮度不均匀度。其照度仿真结果如图9所示。

由仿真结果可知,辐照面最大亮度值为32 W/(sr・m2),辐照面照度不均匀度为14.7%,亮度不均匀度为17.2%,满足设计指标要求。

4结论

本文对月球模拟器的总体结构、多灯拟合宽光谱光源、匀光板、宽光谱光源控制系统、计算机控制系统、模拟器机械系统等进行了方案设计,并使用ANSYS有限元分析软件和Lighttolls仿真软件对模拟器进行了仿真分析。根据目前的光学、机械和电学的设计结果表明:模拟器光机结构最大自重变形16.4 μm,最大自重应变2.1×10-4 m/m,辐照面辐亮度大于等于20 W/(sr・m2),辐照面照度不均匀度为14.7%,辐照面亮度不均匀度为17.2%,结果均满足设计指标要求。

参考文献:

[1]徐亮.月亮模拟器光学系统设计与辐照度均匀性分析[D].长春:长春理工大学,2009.

[2]苏拾,安智勇,张国玉,等.自主导航试验用月球模拟器研究[J].仪器仪表学报,2009,30(6):600604.

[3]黄欣,叶培建,张文明,等,一种小型紫外月球模拟器:中国,101231168[P].20080730.

[4]于爽,张国玉.红外月球模拟器光学系统设计[J].装备制造技术,2010(3):5152.

[5]EDDY R. Design and construction of the JPL SS15B solar simulate[C].Third Space Simulation Conference USA,1986.

[6]罗元,毛建伟.一种利用自由曲面透镜的LED路灯配光设计与研究[J].光学仪器,2012,34(2):7275.

装备模拟器范文第5篇

关键词:雷达模拟器;PC104;FPGA;干扰机

中图分类号:TN955文献标识码:B

文章编号:1004-373X(2008)07-041-03オ

Design and Realization of Multi-system Radar Emulator

SUN Shize,DU Chunpeng

(East China Research Institute of Electronic Engineering,Hefei,230031,China)オ

Abstract:The design and implement of multi-system radar emulator is explained in this paper.The simulator adopts the method of embedded PC104 and the large-scale and programmable logic FPGA.That simulator can simulate the target of various radar echo signal and clutter signal.The closed loop consists of simulator,signal processor and data processor.This method is easy to debug and evaluate the radar system.It can test and evaluate the disturbance equipment as the experiment device.It meets various radar target and clutter simulation by using the software setting on the general hardware platform.

Keywords:radar emulator;PC104;FPGA;distarbance equipment

1 引 言

随着雷达技术和电子对抗技术的飞速发展,伴随着各种新体制雷达的出现,现代电磁信号环境变得越来越复杂,在新一代雷达侦察设备的研制和实验过程中,不能完全依靠外场实验的方法来检验设备,这样成本太高,也不容易现实,因此,采用雷达仿真技术在实验室条件下模拟雷达信号电磁环境,准确评估雷达侦察设备的技术指标,就显得十分必要。雷达信号电磁环境仿真是用数学和物理的方法,通过对雷达脉冲信号的模拟生成雷达侦察设备所面临的电磁信号环境,模拟战场电子战行为,用于监测评估雷达侦察设备的效能,优化系统设计,为了达到仿真实验效果,雷达模拟器设计包括了除发射系统和大型天线系统外的所有设备,他们和干扰侦察机连在一起就组成了雷达电子对抗仿真系统,为电子战技术研究和装备研制提供现代化手段。雷达模拟器的模拟对象是雷达的目标和环境,他能复现既包括目标的幅度信息和又包括目标相位信息的相干视频信号,能复现信号的发射、空间传播、反射和接收机处理的全过程。雷达信号模拟的关键技术包括两个方面:一是环境模型的确定;二是体系结构的选择。环境模型的选择包括目标和杂波模型的选择,他决定了雷达信号模拟目标的真实性和杂波环境的准确性;体系结构的选择决定了雷达信号模拟器的精度、速度和复杂性。本文针对各种雷达信号回波的特点提出了一种基于PC104+FPGA的方式的体系结构,较好地完成了不同体制雷达的模拟与仿真。最后介绍了这种多体制雷达信号模拟器的实现方案和关键技术问题的解决方法。

2 系统设计要求

本模拟器是为了对干扰机性能评估而研制开发的,模拟器在设计上满足通用性要求,能模拟不同体制雷达的功能和性能。如连续波雷达信号,脉冲压缩信号,脉冲多普勒雷达信号,和差波束相控阵雷达信号,主要信号方式有单脉冲,连续波信号。调制形式有调频(线性调频和非线性调频)和调相(巴克码和伪随机码)。雷达视频模拟器是整个仿真系统的重要组成部分,模拟器不仅要产生目标回波及杂波信号,还要产生针对干扰侦察机的回波信号及发射信号,由于雷达仿真系统和干扰侦察机处在同一实验环境,经过方向图调制的发射信号通过馈线方式传送给干扰机,没有空间时间延迟,因此干扰机的回波信号和发射信号在距离时间上是重叠的。干扰机产生的干扰信号也会和干扰机的回波信号叠加在一起,模拟侦察机接收的发射信号功率受雷达距离方程调制,整个雷达仿真事件的过程要受控制台预先设置的场景控制,各种参数的设置要满足信号处理性能指标要求。

在模拟器设计上不同体制雷达的目标、杂波类型参数有所不同,要结合具体雷达的参数设置,例如PD体制的雷达目标、杂波产生要比常规体制脉冲雷达的目标、杂波产生复杂得多,要考虑距离和速度模糊问题,模糊的目标在不同CPI间距离位置不同,多谱勒频率也会在不同的滤波器中出现,信号处理根据这些差异解出目标的真实距离和速度。雷达视频模拟器需要设置的参数很多,如杂波的种类、杂波的分布类型、杂波的区域、杂波的中心频率等。目标的类型、速度、RCS截面积,天线方向图,天线转速等,天线转速决定了一个波束宽度内要产生的目标回波数。雷达视频模拟器参数设置和整个雷达仿真系统紧密结合在一起,只有设置正确信号处理才能得到正确的处理结果。

3 目标回波模拟

目标回波信号的模拟采用相干视频信号模拟的方法,目标回波位置是通过对基准信号的延迟检测来确定的。目标信号形式,目标类型、截面积、目标的距离、方位中心点通过控制台发送给模拟器,模拟器每帧接收一次数据,通过计算重复周期、天线方向图波瓣宽度和天线扫描周期的关系在下帧目标相应的距离和方位上产生带方向图调制具有一定宽度的脉冲串回波。再在幅度上乘以目标功率因子u,相位上乘以多谱勒频移fd,就形成了相干视频回波信号。

设相干脉冲雷达的脉冲重复周期为T,则点目标回波的相干视频SI,SQ信号可表示为:

И

SI(kT)=u(kT)cos[2πfdkT+θ(kT)][JY](1)

SQ(kT)=u(kT)sin[2πfdkT+θ(kT)][JY](2)

И

式中,k表示采样序列,θ(kT)为目标回波的初始相位。

对干扰机目标回波的模拟要和发射机映射功率相关,根据单基雷达方程可知,雷达接收回波功率PR为:

И

PR=PTG2λ2σ(4π)3R4L[JY](3)

И

式中,PT为雷达发射功率,G为雷达天线发射增益,σ为目标散射截面积,R为目标距离,λ为雷达波长,L为天线传输损耗。И

由上式可知,模拟器产生的干扰机目标回波功率与目标模拟器的发射功率成正比,与距离的4次方成反比,与目标截面积成正比,此外目标回波功率还受雷达接收天线方向图和模拟器发射天线方向图的调制。

此外,目标回波幅度具有一定的起伏特性,通常将雷达目标分为Swerling(Ⅰ~Ⅳ)四种模型,也就是根据目标的雷达截面积(RCS)的概率密度函数和相关函数将目标区分这四种类型。典型的SwerlingⅠ型和SwerlingⅡ型目标,其RCS的概率密度函数都是指数分布:

И

P(σ)=1e -σ/[JY](4)

И

其中,为目标起伏全过程的平均值。SwerlingⅠ型和SwerlingⅡ型目标的信号幅度都是瑞利分布,其区别在于SwerlingⅠ型为慢起伏,即从一次扫描到下一次扫描是不相关的,而脉冲间是相关的;SwerlingⅡ型为快起伏,即脉冲与脉冲间的起伏是统计独立的。

Swerling Ⅲ型和Swerling Ⅳ型目标,其RCS为χ2分布:

И

P(σ)=4σ2e -2σ/

И

其中,也是目标起伏全过程的平均值。Swerling Ⅲ型和Swerling Ⅳ型目标回波的振幅特性为Rice分布,而Swerling Ⅲ型为慢起伏,Swerling Ⅳ型为快起伏。目标起伏模型的数据库可以在初始化阶段由计算机直接调入FPGA输入缓存内。模拟器根据终端发送的目标类别调用数据库进行相关运算。

4 杂波模拟

杂波信号是雷达回波信号的重要组成部分,对杂波进行模拟,首先要选取杂波模型。由于实际影响杂波统计特性的因素很多,所以无法从理论上预测杂波的统计特性,实际上环境杂波信号的数学形式与目标的信号形式是一样的,只是幅度的起伏特性和强度不同,以及多普勒频谱的变化范围不同而已。杂波起伏调制函数包含两个参数,一个是杂波幅度起伏模型函数,另一个是杂波多普勒频率起伏模型函数。在早期的雷达系统中,由于雷达的分辨率较低,雷达杂波被认为是大量近似相等的独立单元散射体的回波相互叠加。杂波的幅度分布特性近似服从高斯分布模型。但是,现代雷达的分辨率越来越高,使得相邻散射单元的回波在时间性和空间上均存在一定的相关性,因而上述假设已经不成立,而且许多实测数据也已经证实,在低仰角或高分辨率雷达情况下,杂波分布的统计特性明显偏离高斯分布特性。所以,现代雷达环境杂波的幅度分布特性,用非高斯分布模型来模拟能更精确地描述实际雷达回波的统计特性。

非高斯幅度概率密度分布的常用模型主要有韦伯尔分布、对数正态分布和K分布三种形式。目前有两种产生方法具有代表性,其一是球不变随机过程法(SIRP),这种方法的基本思路是:产生一个相关的高斯随机过程,然后用具有所要求的概率密度函数(pdf)的随机序列进行调制。这种方法受所求序列的阶数及自相关函数的限制,同时计算量非常大,不易形成快速算法。其二是零记忆非线性变换法(ZMNL),这种方法的基本思路是:首先产生相关的高斯随机序列,然后经某种非线性变换得到需要的相关非高斯随机序列。这种方法比较经典,硬件实现相对简单,首先通过伪随机码序列电路产生均匀分布的随机变量,通过设定相关系数线性滤波器变换后,经指定的非线性设备就可以产生不同分布非高斯序列,具体实现方法可以参考文献[7]。

5 硬件组成

为了满足不同雷达体制的模拟要求,系统要具有一定的可编程性,本雷达模拟器采用PC104加FPGA 组合的结构,系统框图如图1所示。

图1 系统框图

PC104为总线嵌入式单板计算机,其主要配置为550 MHz Intel Mobile Pentium Ⅲ CPU芯片,256 MB SDRAM,128 MB FLASH RAM,内装VxWorks 实时操作系统。主要用来存储目标、杂波数据库,和FPGA进行数据交换以及和终端、监控网络通讯任务,FPGA采用Altera公司新推出的Stratix 系列大容量的现场可编程门阵列器件。他内部集成了大容量存储器和高速DSP模块,适用于复杂运算,主要完成不同体制雷达工作时序配置,参数分解,目标、杂波生成及相关运算。

由于模拟不同体制雷达的电路结构不同,全部集成一块芯片中完成不太现实,系统应具有自动软件加载功能,根据模拟不同雷达态势加载相应的软件。雷达参数设置主要有:雷达工作频段,脉冲重复频率,天线转速,天线波束宽度,信号调制方式,目标运动速度,杂波分布类型及区域,杂波谱宽等,这些参数在程序初始化阶段发送到模拟器。目标航迹位置参数包括目标起伏分布类型、目标代号、目标的距离、方位中心点,目标RCS标志。

6 工作原理及实现

6.1 数据传输

PC104和FPGA之间有16位数据总线和地址总线,通过地址译码电路,PC104内存数据被快速写入FPGA命令寄存器和双口RAM内,第一类传输数据是雷达工作模式命令参数,第二类是波形数据库,包括不同时宽线性调频波形码数据,杂波位置及幅度调制数据,辛格、高斯、余割平方三种类型方向图调制数据,PD模式距离模糊数据表格,这个过程在初始化期间完成。在工作过程中PC104还承担目标方位、距离信息数据传输,FPAG从输入缓存RAM内读出目标参数进行相关运算。在本模拟器的实现中,PC104除了传送数据外还要和终端、监控系统进行其他通讯任务。

6.2 目标、杂波数据处理

由于数据库提供的数据是最基本的核数据,主要是目标、杂波的位置信息,因此大量数据产生在FPGA内完成,FPGA根据目标位置触发和工作参数实时产生各种形式的目标数据,如目标方向图调制,波束宽度内目标数量,目标的多谱勒频率,目标类型等,根据杂波位置参数在相应区域产生杂波数据,包括杂波类型,杂波相关,杂波谱宽及杂波功率等,使产生的数据近似于真实雷达回波数据。

6.3 信号输出

按雷达定时信号要求将I,Q数字视频信号传送到数模转换器变成接收机基带信号或送数字视频信号到信号处理机供调试使用。雷达模拟器时序关系通过PC104控制,由可编程器件FPGA产生实现。这些时序、参数通过驱动设备送往模拟器各个处理单元,FPGA将产生数字信号存储到输出缓存,并按雷达天线扫描方式顺序输出,图2、图3、图4是不同体制雷达目标产生及杂波信号生成画面。

图2 脉冲压缩模式非线性调频波形产生

图3 常规模式目标3个副瓣方向图调制波形

图4 目标运动轨迹、杂波生成画面

7 结 语

该雷达模拟器采用了软硬件相结合的方法实现,通过嵌入式计算系统将数据和命令参数加载到硬件系统后,再由FPGA根据雷达的工作参数实时处理,形成所需的目标、杂波回波信号。

系统采用通过目标、杂波模型来模拟目标、杂波数据,满足不同体制雷达目标、杂波数据的需求,硬件采样PC104+FPGA的方法使系统结构紧凑在一块电路板上,通过软件配置就可完成不同体制雷达目标、杂波环境的模拟。对于干扰侦察机测试具有重要的价值。

参 考 文 献

[1]米切尔R L.雷达系统模拟[M].陈训达,译.北京:科学出版社,1982.

[2]宋海娜.雷达海杂波建模与仿真技术研究[D].长沙:国防科技大学,2000.

[3]邱克成.通用目标环境模拟器系统设计构想[J].雷达与对抗,1995(3):1-6.

[4]曹晨.关于雷达杂波性质研究的若干问题[J].现代雷达,2001,23(5):1-5.

[5]江绪庆,唐波.一种新型雷达视频模拟器的设计与实现[J].电子信息对抗技术,2006,21(2):45-46.

[6]蒋咏梅,陆铮.相关非高斯分布杂波的建模与仿真[J].系统工程与电子技术,1999,21(10):27-30.

作者简介