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第1章 半实物仿真基本概念1

1.1 系统仿真1

1.1.1 系统仿真的定义2

1.1.2 系统仿真的一般过程3

1.1.3 系统仿真的作用和意义3

1.2 模型与仿真4

1.3 系统仿真分类7

1.4 仿真系统与仿真实体9

1.4.1 仿真系统9

1.4.2 仿真实体11

1.5 半实物仿真与半实物仿真技术14

第2章 半实物仿真系统18

2.1 半实物仿真系统的组成与功能18

2.2 半实物仿真系统中的模型20

2.2.1 对象模型与环境模型20

2.2.2 物理模型与数学模型21

2.3 半实物仿真系统中相似原理与相似方法22

2.3.1 相似性原理23

2.3.2 相似方法23

2.3.3 相似关系的实现24

第3章 仿真计算技术26

3.1 模拟混合仿真计算机技术26

3.1.1 模拟计算机简介26

3.1.2 混合计算机简介27

3.2 全数字仿真计算机技术28

3.2.1 ADI实时仿真工作站29

3.2.2 MAXION31

3.2.3 dSPACE32

3.2.4 “银河”仿真工作站33

3.2.5 “海鹰”仿真工作站34

3.2.6 RT-LAB35

3.2.7 美国并行仿真工作站37

3.3 仿真语言与仿真软件40

3.3.1 仿真语言40

3.3.2 仿真软件42

3.4 一体化建模仿真系统55

3.4.1 ADI集成开发环境55

3.4.2 “银河”一体化仿真环境58

3.4.3 “海鹰”仿真集成开发环境59

3.4.4 美国并行仿真建模环境64

3.5 实时仿真算法66

3.5.1 仿真算法基本概念及内容66

3.5.2 实时数字仿真68

3.5.3 实时仿真算法70

第4章 视景仿真技术72

4.1 三维图形建模技术73

4.1.1 虚拟环境的建模73

4.1.2 三维视觉建模理论与方法73

4.2 三维视景的图形生成与显示76

4.2.1 图形生成算法76

4.2.2 三维视景生成的实现办法82

4.2.3 三维立体显示技术87

4.3 视景仿真系统及其应用90

4.3.1 视景仿真系统90

4.3.2 视景仿真技术应用92

第5章 目标与环境的物理特性及其仿真技术95

5.1 概述95

5.2 目标与目标特性95

5.2.1 目标与环境光学特性96

5.2.2 激光目标特性的研究103

5.2.3 雷达目标特性108

5.3 可见光图像仿真技术111

5.3.1 基于球形屏幕分区投影的图像目标半实物仿真方案111

5.3.2 基于平面直角大屏幕的图像目标半实物仿真方案111

5.3.3 基于非球面反射镜的图像目标半实物仿真方案112

5.3.4 多目标源的图像目标半实物仿真方案114

5.3.5 其他可见光图像目标半实物仿真系统115

5.4 红外成像目标半实物仿真技术115

5.4.1 红外影像生成技术简介116

5.4.2 非实时的红外成像目标背景模拟器半实物仿真方案120

5.4.3 基于CIG系统的实时红外成像目标背景模拟器半实物仿真方案120

5.4.4 基于变焦系统的红外成像目标背景模拟器半实物仿真方案121

5.4.5 红外成像目标模拟器应用实例及关键技术122

5.4.6 红外影像模拟器性能评估的研究125

5.5 激光目标特性仿真技术127

5.5.1 激光目标特性仿真127

5.5.2 基于半导体发光二极管的仿真方案128

5.5.3 利用LD馈电系统和衰减片的仿真方案129

5.5.4 基于渐变衰减片和变焦光学系统的激光目标模拟器的仿真方案130

5.5.5 基于模拟靶板的半实物仿真方案131

5.6 射频特性仿真技术133

5.6.1 射频信号特性分析及建模133

5.6.2 射频目标／环境物理模拟技术135

5.6.3 射频目标仿真计算机控制系统141

5.6.4 射频目标仿真技术143

5.7 声音特性仿真技术144

5.7.1 三维声场的特性与建模144

5.7.2 目标声音定位与仿真146

5.7.3 目标背景信号模拟148

5.7.4 声音目标仿真技术150

5.8 多模复合制导及其仿真技术152

5.8.1 多模复合制导的意义152

5.8.2 常用的复合制导体制153

5.8.3 多模复合制导技术的半实物仿真154

第6章 运动特性仿真技术162

6.1 运动特性仿真技术162

6.2 运动控制系统技术162

6.2.1 运动控制系统的分类及基本组成162

6.2.2 角速度控制——调速系统163

6.2.3 位置控制——位置随动系统165

6.2.4 数字控制系统165

6.2.5 液压控制系统166

6.3 角运动仿真技术——转台167

6.3.1 转台的组成及工作原理167

6.3.2 转台的分类168

6.3.3 飞行模拟转台控制技术171

6.3.4 转台的技术指标及发展趋势172

6.4 线运动仿真技术——平台174

6.4.1 平台的组成及工作原理174

6.4.2 平台结构原理174

6.4.3 平台的运动空间位置关系175

6.5 过载特性仿真技术——线加速度模拟器176

6.5.1 线加速度模拟器的组成176

6.5.2 离心机的控制原理177

6.5.3 离心机的主要技术指标177

6.6 国内外研究发展状况178

第7章 力与力矩特性仿真技术182

7.1 概述182

7.2 力伺服控制系统技术183

7.3 舵机负载特性仿真技术184

7.3.1 舵机力矩平衡方程184

7.3.2 负载模拟器184

7.3.3 舵机负载模拟器的技术指标及关键技术187

7.4 触觉／力反馈技术190

7.4.1 触觉／力反馈概念190

7.4.2 触觉／力反馈接口技术分类190

7.4.3 触觉／力反馈技术及工具191

7.5 压力仿真技术192

7.5.1 气压仿真192

7.5.2 水压仿真194

第8章 卫星导航信号仿真技术195

8.1 GPS卫星导航动态定位信号数学模型195

8.1.1 动态绝对定位及其观测方程195

8.1.2 动态相对定位及观测方程197

8.1.3 误差分析199

8.1.4 GPS信号205

8.2 卫星定位信号模拟器技术206

8.2.1 概述206

8.2.2 系统组成与工作原理207

8.2.3 主要技术指标210

8.2.4 关键技术分析211

8.2.5 卫星导航信号模拟器的应用213

第9章 半实物仿真系统总体设计216

9.1 半实物仿真系统设计原则216

9.1.1 总体方案设计思想216

9.1.2 总体方案设计准则219

9.2 仿真对象与相似性关系221

9.2.1 仿真对象与仿真需求221

9.2.2 相似性关系222

9.3 系统工作模式与结构方案225

9.3.1 工作模式确定225

9.3.2 系统结构方案225

9.4 系统性能指标确定228

9.4.1 指标确定原则228

9.4.2 指标确定依据228

9.4.3 主要设备性能指标及确定方法229

9.5 相似性关系与仿真设备方案234

9.6 半实物仿真系统VV＆A236

9.6.1 VV＆A过程236

9.6.2 VV＆A步骤238

9.7 仿真系统精度与误差分析239

9.7.1 半实物仿真中的误差239

9.7.2 仿真系统精度分析242

9.8 仿真系统应用软件247

第10章 半实物仿真系统网络与接口技术249

10.1 半实物仿真系统网络组成249

10.2 实时仿真控制网络250

10.2.1 反射内存实时局域网250

10.2.2 反射内存网络拓扑结构251

10.3 仿真系统时钟同步技术254

10.3.1 仿真时间歧义问题原因分析254

10.3.2 仿真时间歧义问题解决方法255

10.3.3 半实物仿真系统时钟同步设计256

10.4 仿真系统实时控制技术258

10.4.1 基于Windows的应用概述258

10.4.2 基于Windows的定时技术260

10.4.3 RTX实时扩展子系统262

10.4.4 基于Windows+RTX的仿真应用架构263

10.5 半实物仿真系统接口转换技术264

10.5.1 系统接口类型264

10.5.2 接口设计要求265

10.5.3 信号传递抗干扰措施266

第11章 飞行器半实物仿真系统集成270

11.1 概述270

11.2 飞行器制导控制系统概述271

11.2.1 制导控制系统功能与组成271

11.2.2 制导控制半实物仿真系统组成272

11.2.3 制导系统基本原理及其相似方法273

11.2.4 姿态控制系统基本原理及其相似方法277

11.2.5 制导控制系统半实物仿真中的相似方法278

11.3 飞行器制导控制系统数学模型279

11.3.1 制导控制系统常用坐标系定义279

11.3.2 制导控制系统常用坐标系间转换286

11.3.3 制导控制系统数学模型291

11.4 飞行器半实物仿真中几何相似关系的实现299

11.4.1 姿态运动仿真中的几何相似关系299

11.4.2 质心运动仿真中的几何相似关系302

11.4.3 寻的制导弹目相对运动仿真中的几何相似关系303

11.4.4 驾束制导中的弹目相对运动仿真中的几何相似关系312

11.5 飞行器半实物仿真系统集成313

11.5.1 半实物仿真系统集成概述313

11.5.2 飞行器半实物仿真系统集成315

11.5.3 半实物仿真系统集成小结324

第12章 半实物仿真试验技术325

12.1 概述325

12.2 试验目的和要求326

12.2.1 试验目的326

12.2.2 试验要求326

12.3 试验设计与试验方案330

12.3.1 试验系统方案330

12.3.2 仿真试验设计332

12.3.3 试验大纲制定333

12.3.4 试验方案制定334

12.4 试验流程334

12.4.1 部件动态测试335

12.4.2 分系统半实物仿真336

12.4.3 全系统半实物仿真340

12.5 试验过程控制340

12.5.1 初始条件设置341

12.5.2 转台的零位设置343

12.5.3 干扰设置344

12.5.4 系统复位348

12.6 故障处理348

12.6.1 故障现象与故障原因分析348

12.6.2 故障避免及故障处理方法349

12.7 仿真结果的评定与分析352

12.7.1 仿真结果的评定352

12.7.2 仿真结果的分析355

参考文献357