CN112212735A - 一种交互式半实物仿真试验*** - Google Patents

一种交互式半实物仿真试验*** Download PDF

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王龙
范晶
陈俊凯
李建宏
刘笑凯
魏骁
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    • F41A31/00—Testing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B35/00—Testing or checking of ammunition
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种交互式半实物仿真试验***，包括测试导引头、转台、总控计算机、飞行仿真计算机、惯导***、目标模拟器、运动学模拟器、视景仿真***和虚拟现实交互***；本发明***能够突破传统半实物仿真存在的问题，结合虚拟现实技术，更加真实有效的进行武器装备试验。

Description

一种交互式半实物仿真试验***
技术领域
本发明属于半实物仿真的技术领域，具体涉及一种交互式半实物仿真试验***。
背景技术
半实物仿真是将某些关键的实物部件接入到仿真回路中，能够克服数学模型的不精确以及干扰等因素的影响，更加真实地反映***的实际情况，其仿真结果具有较高的置信度。这种将控制器与在计算机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行试验的技术，因为一半使用的是虚拟对象，一半使用的是实物对象，所以称为半实物仿真。
半实物仿真利用计算机模拟实际运行环境，将部分实物置于其中，且引入仿真回路的实时仿真，这种技术可以克服参试实物数学模型不精确的缺点，对其进行全方位、深层次的考核，在制导武器***论证与评估中起到关键作用。目前，半实物仿真已成为各种复杂***研究和研制工作的必要手段，在武器装备研制、航空航天等领域得到广泛的应用。
随着计算机图形学、多媒体技术、人工智能、计算机仿真技术、传感器技术和计算机视觉等多项关键技术不断发展，基于多种学科发展起来的虚拟现实技术也取得一系列的突破，可以增加沉浸感，此外，把人的因素通过虚拟环境加入进去，也是重要的发展思路。
传统半实物仿真技术，存在交互性不够、考虑因素不足等问题，不能够进行全面可靠的评估***的性能。专用仿真***专一，通用性不强，存在试验成本昂贵、利用率不高的问题。此外，虚拟现实等新技术融合程度不高，效果不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种交互式半实物仿真试验***，能够突破传统半实物仿真存在的问题，提出由武器***、飞行***和靶标***和人等全部因素参与的仿真试验***，结合虚拟现实技术，更加真实有效的进行武器装备试验。
实现本发明的技术方案如下：
一种交互式半实物仿真试验***，包括测试导引头、转台、总控计算机、飞行仿真计算机、惯导***、目标模拟器、运动学模拟器、视景仿真***和虚拟现实交互***；
总控计算机读取实时仿真测试信息后，发布仿真模型给飞行仿真计算机；
飞行仿真计算机读取仿真模型后输出制导武器的飞行仿真数据发送给运动学模拟器；
运动学模拟器根据所接收的飞行仿真数据控制制导武器及转台运动；
转台为制导武器提供真实的动力学场景；
目标模拟器模拟并输出目标的运动参数；
测试导引头测量目标相对于制导武器的运动参数并产生制导信息；
惯导***测量制导武器的姿态角；
视景仿真***根据飞行仿真计算机输出的位置、速度、姿态和目标模拟器输出的目标运动参数实时仿真制导武器和目标的三维运动视景动画；
虚拟现实交互***对飞行状态和战场态势信息进行实时操控，并将数据实时反馈输送至总控计算机。
进一步地，所述试验***还包括座舱模拟器，座舱模拟器配合虚拟现实交互***对飞机状态和战场态势信息进行实时操控。
有益效果：
相比于现有技术，本发明提供的交互式半实物仿真试验***，能够克服现有的半实物仿真的缺陷，结合虚拟现实技术，更加有效地模拟武器装备试验，具有极高的浸没感和交互性。在整个仿真过程中，测试***实时检测武器***的动态性能指标，完成相应检测工作，实现动态测试，节省了人力资源，提高了仿真效率。
附图说明
图1为本发明实施例***示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种交互式半实物仿真试验***，包括测试导引头、转台、总控计算机、飞行仿真计算机、惯导***、目标模拟器、运动学模拟器、视景仿真***和虚拟现实交互***等，信息数据均通过总线进行传输。
如图1所示，将武器***直接接入试验回路，通过转台等设备提供逼真的动力学场景，对武器***的性能指标进行评估，模拟各种工作模式，提供运行状态下的仿真情况。
总控计算机读取实时网络中的仿真测试信息后，发布仿真时间给各***，飞行仿真计算机读取仿真时间后选择合适武器模型开始飞行仿真。在仿真过程中，实时解算出武器***任一时刻的速度、位置和姿态等参数，经过实时网络传送到视景仿真***，同时把飞行过程中的气动力参数转换成电信号经过模型运算控制转台转动模拟姿态。目标模拟器把目标运动参数发送到实时网络供总控计算机、转台和视景仿真***使用。
总控计算机把目标距离和方位信息反馈到飞行计算机供武器跟踪使用，把惯导***测得的姿态角和仿真姿态角的误差反馈到飞行仿真计算机中修正姿态角。转台控制计算机利用目标运动参数控制转台模拟目标运动方位。视景仿真***根据武器多自由度仿真模型输出的位置、速度、姿态和目标运动等参数实时仿真武器***和目标的三维运动视景动画。数据存储计算机从实时网络读取数据，写入数据库，便于数据查询和分析处理。“人”依靠座舱显控***获取飞机状态、战场态势等信息，通过通用座舱模拟器配合虚拟现实***进行实时操控，数据经实时仿真网络反馈输送至各***，具有极高的浸没感和交互性。在整个仿真过程中，测试***实时检测武器***的动态性能指标，完成相应检测工作，实现动态测试。
本发明的仿真试验***具有开放的***架构和良好的扩展能力，通过增加相应的硬件和升级软件等实现功能扩展，以满足后续新型武器的研发验证需求。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种交互式半实物仿真试验***，其特征在于，包括测试导引头、转台、总控计算机、飞行仿真计算机、惯导***、目标模拟器、运动学模拟器、视景仿真***和虚拟现实交互***；
总控计算机读取实时仿真测试信息后，发布仿真模型给飞行仿真计算机；
飞行仿真计算机读取仿真模型后输出制导武器的飞行仿真数据发送给运动学模拟器；
运动学模拟器根据所接收的飞行仿真数据控制制导武器及转台运动；
转台为制导武器提供真实的动力学场景；
目标模拟器模拟并输出目标的运动参数；
测试导引头测量目标相对于制导武器的运动参数并产生制导信息；
惯导***测量制导武器的姿态角；
视景仿真***根据飞行仿真计算机输出的位置、速度、姿态和目标模拟器输出的目标运动参数实时仿真制导武器和目标的三维运动视景动画；
虚拟现实交互***对飞行状态和战场态势信息进行实时操控，并将数据实时反馈输送至总控计算机。
2.如权利要求1所述的一种交互式半实物仿真试验***，所述试验***还包括座舱模拟器，座舱模拟器配合虚拟现实交互***对飞行状态和战场态势信息进行实时操控。
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