軍用嵌入式仿真技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)研究
摘要:基于目前軍事裝備研發(fā)與訓(xùn)練中對臨時性模擬過程的需求,采用了技術(shù)融合的方法,將嵌入式技術(shù)和仿真技術(shù)整合,將仿真作為最終目的,將嵌入式技術(shù)作為其實現(xiàn)形式,研究了軍用嵌入式仿真技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。結(jié)合理論推演和相關(guān)技術(shù)的探討,論證嵌入式仿真技術(shù)應(yīng)用的可行性。并最終提出實現(xiàn)嵌入式仿真技術(shù)的解決方案,滿足了軍事裝備研發(fā)與訓(xùn)練中對臨時性模擬過程的需求,填補了其基礎(chǔ)理論的空白。
關(guān)鍵詞:電路與系統(tǒng);體系結(jié)構(gòu);綜述;仿真
嵌入式仿真技術(shù)由嵌入式技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)整合而成,以仿真技術(shù)為主要功能,以嵌入式技術(shù)為實現(xiàn)形式。
仿真技術(shù)模擬環(huán)境和狀態(tài)對用戶產(chǎn)生的影響;同時允許用戶對仿真產(chǎn)生動作,將動作效果反饋給用戶。仿真技術(shù)必須依靠有效的體系結(jié)構(gòu),不同級別的仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)也不同。戰(zhàn)役或戰(zhàn)術(shù)級別的仿真技術(shù)需要隨裝備或部(分)隊行動,因此該級別的仿真技術(shù)正在向小型化、可編程化和模塊化發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
嵌入式仿真技術(shù)是將仿真技術(shù)的核心軟件植入嵌入式系統(tǒng),依靠嵌入式系統(tǒng)的運算處理能力、探測控制能力、通信能力和存儲能力完成仿真過程。
1 軍用嵌入式仿真技術(shù)基本理論體系
1.1 嵌入式仿真技術(shù)基本功能
軍用仿真技術(shù)研究兩個方面:武器裝備仿真和作戰(zhàn)仿真。仿真技術(shù)將部隊實裝研究與訓(xùn)練、演習、作戰(zhàn)推演轉(zhuǎn)化成由計算機虛擬完成的逼真過程,以減少周期和資源投入,其可重復(fù)使用的特點又方便了裝備或作戰(zhàn)研究。嵌入式仿真是在實現(xiàn)仿真功能基礎(chǔ)上,進一步實現(xiàn)小型化、可編程化和模塊化。
1.2 嵌入式仿真技術(shù)功能實現(xiàn)
嵌入式仿真技術(shù)3個要素是系統(tǒng)(被仿真對象)、系統(tǒng)模型和嵌入式設(shè)備。聯(lián)系這3個要素的基本活動是模型建立、仿真方案生成和仿真試驗,輔以驗證、分析和反饋。
1.2.1 建立模型和仿真方案生成
仿真技術(shù)建模方法包括機理建模方法、系統(tǒng)辨識建模方法、多分辨率建模方法、面向?qū)ο蠼7椒?、多視圖建模方法、數(shù)據(jù)可視化建模方法、多媒體建模方法、面向組件建模方法和面向服務(wù)建模方法等。模型是嵌入式仿真技術(shù)的基礎(chǔ),模型是否準確地描述了被仿真對象,是結(jié)果是否可信的前提。因此要進行模型驗證,包括可信性驗證和一致性驗證,以檢查模型是否正確地描述了實際系統(tǒng),以及模型輸出是否充
分接近實際系統(tǒng)的行為。
1.2.2 仿真實驗
仿真實驗是嵌入式設(shè)備依據(jù)系統(tǒng)模型和仿真方案,自動計算并給出虛擬環(huán)境和虛擬狀態(tài)供用戶動作的過程,這是由嵌入式設(shè)備硬件和軟件共同完成的過程。仿真實驗以自動控制技術(shù)為理論體系,以虛擬環(huán)境和狀態(tài)的瞬態(tài)變化為激勵,以用戶動作為響應(yīng),再以該動作對虛擬環(huán)境和狀態(tài)產(chǎn)生的效果的反作用為反饋,整個過程是閉環(huán)控制過程,可歸納為如下數(shù)學(xué)模型
G為虛擬環(huán)境或狀態(tài),Gb為仿真結(jié)果,H為系統(tǒng)處理過程,s為時間。如過程中存在用戶先于環(huán)境狀態(tài)反饋的動作,則應(yīng)增加前環(huán)反饋,模型與上式基本相同,但H(S)應(yīng)展開為
其中Gr(s)、Gp(s)和Gc(s)定性地代表仿真過程中增加前環(huán)反饋后可能存在的處理過程。
評論