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    数字化战术武器对抗评估仿真系统解决方案

    2007-03-19 北京赛四达科技有限公司010-82253618

    数字化战术武器对抗评估仿真系统包含了包括系统建模、模型验证、战场环境、仿真系统操作平台、可视化系统、人机交互环境等不同的组成部分,越是复杂的战术武器系统就需要建立更加复杂的战术武器对抗评估环境。在高层体系结构环境下的战术武器对抗评估仿真系统组成如图所示:

        
    数字化战术武器对抗评估仿真系统的组成框图


    武器系统数学模型
         武器系统的数学模型是进行数字化战术武器对抗评估仿真的基础,无论是战术导弹武器、无人驾驶作战飞机,或者各种型号的作战飞机、舰艇、装甲车辆,甚至轻武器系统发射的弹药等等,都具有相应的数学规律或者力学规律可以遵循。根据这些数学规律、力学规律建立起相应的运动方程、动力学方程,就构成了武器系统的数学模型。

    战场环境
         战术武器的作战过程不是孤立的,它总是工作在某种战场环境中。例如水下武器(鱼雷、水雷等等)总是工作在水中,无论是海洋还是湖泊,水下武器需要工作在相应的水文、声纳、温度场等的环境中,而战术导弹武器总是工作在不同层高的大气环境、电磁环境、重力场环境中。所以,在建设数字化战术武器对抗评估系统时,针对外场环境的建设非常重要,因为这将直接影响到武器系统评估结果的可信度。

    战术环境
         除了建立武器系统本身的数学模型、战场环境模型之外,还需要建立相应的战术环境,所谓战术环境主要用来开发、生成和执行战场想定,为战术训练模拟器、威胁生成系统、行为模型测试系统和计算机兵力生成系统提供所有必需的仿真手段。战术环境仿真可用于多方参与的战略和战术仿真训练系统,任务演练,战术教学研究、开发和测试,各种载体的样机特性研究,基于数据采集的仿真,嵌入式训练器,模拟器互联等。
    可视化系统

         图形生成计算机是仿真系统的核心,它用来实时生成相应的景像,它决定图形生成的更新率、图形分辨率、图形复杂程度和图形质量。实时生成逼真的视景图像是一个十分复杂的计算过程。随着虚拟现实和仿真应用的领域越来越广泛,三维实时应用领域对计算机性能的要求越来越高,但是传统高端计算机图形系统硬件技术发展缓慢,性价比不高,而且升级困难。与此同时,普通PC图形卡的性能近些年迅猛发展,但它又不能很好地满足复杂的实时业务要求。PC集群技术的兴起和成熟正好弥补了高低端图形系统之间的空白,而边缘融合和矫正技术也已经独立于投影设备并与多通道仿真计算机紧密结合。
         三维建模和实时仿真软件包括三维单体建模、地形建模和实时仿真软件。用来构建三维模型,真实三维地形,水下、水面等三维场景;通过实时仿真软件来表现水雷或仿真模型在三维场景中的动作和运动状态。

    底层支撑环境
         无论武器系统数学模型、战场环境、战术环境以及可视化系统中的图形计算机,都需要运行在某个环境中。在本方案中,底层的支撑环境包括HLA支撑环境、实时网络环境以及实时计算机应用。

    HLA支撑环境
         在分布式仿真领域,HLA技术越来越成熟,以MAK Technologies公司为代表,提供了丰富的底层软件开发环境和运行环境。在数字化武器对抗评估系统中,可以利用的底层支撑环境包括:
    MAK RTI——高性能实时RTI;
    MAK VR-Link —— 独立协议的HLA分布式应用程序开发包;
    MAK HLA/DIS Toolbox for MATLAB/Simulink —— 将MATLAB/Simulink数学仿真模型直接引入HLA/DIS仿真环境;
    HLA/DIS for Vega Prime —— 将三维仿真环境直接引入HLA/DIS分布式仿真环境。

    实时网络平台
         在数字化战术武器对抗仿真系统的仿真过程中,数据的准确性和实时性是非常重要的,直接影响到最后的仿真结果。在本方案中选用CURTISS WRIGHT Controls 公司开发的新一代基于反射内存式的实时网络解决方案——SCRAMNet GT200来构架实时网络平台。

    实时计算机

    3/4 LEFT& MONT. 2, 2/4/01, 5:49 pm,  8C, 3091x4393 (288+200), 62%, chrome 6 stops,  1/20 s, R48.7, G41.9, B50.8     对于数字化战术武器对抗评估仿真系统,属于复杂大系统的范畴,对这类系统进行仿真本身就是一项复杂的系统工程,要进行大规模的高精度的实时仿真,就需要高性能的实时仿真计算机作为计算平台。iHawk系统是由美国并行计算机公司推出的基于实时Linux——RedHawk Linux的x86实时仿真计算机平台。它采用商业货架产品,在保证实时系统能的前提下尽可能为用户节约研发经费。

    小结
         基于HLA分布式交互仿真体系的数字化战术武器对抗评估系统,采用了先进的HLA技术和MAK公司成熟商用RTI、VR-Link、VRForces等产品,帮助用户构建自己的仿真应用,提供对自然环境的模拟,如:地形、地貌、气象等,实现计算机生成兵力(CGF) ,仿真军队、装备的部署、行为和状态等。
         该数字化战术武器对抗评估系统具有如下特点:
         高度集成;强壮的分布性;异构性;协同性.



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