制导控制系统半实物仿真平台

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        制导控制系统半实物仿真平台是制导控制系统研制过程的重要保障。针对制导控制系统研制需求所建设的制导控制半实物仿真平台，可以用于制导控制系统的数学仿真、闭环半实物仿真、以及制导控制系统各部件的开环测试，包括惯导的动静态性能测试、舵系统测试以及卫星接收机的性能测试等，通过各仿真测试单元的有效组合，可以开展制导控制系统设计分析、测试联调、试验验证等各阶段工作，为制导控制系统的成功研制提供有力支撑。
        制导控制系统半实物仿真平台建设过程中，集成工作内容繁多，既包括系统集成调试、实验室布局规划、屏蔽防静电布线实施，又涉及制导控制系统建模、软件开发、硬件和结构设计生产等专业技术的应用，对系统集成能力提出极高的要求。



解决方案
系统组成
        制导控制系统半实物仿真平台组成包括：
• 总控及载机火控模拟分系统
        完成半实物仿真试验前主要设备通讯检查、健康状态检查、设备复位、初始化参数设置，并模拟“发射前”载机飞行状态和火控系统工作流程，控制并监视试验过程中设备的运行状态。
• 飞行器动力学仿真分系统
        基于MATLAB/Simulink 实现制导控制系统设计和建模，实现半实物仿真过程中弹体气动力插值、弹体动力学和运动学方程、弹目相对运动学方程以及各种干扰等模型的实时计算，并通过实时通讯网络驱动转台等试验设备，与弹上产品组成闭环仿真回路。
• 数据采集和处理分系统
        通过通讯网络和I/O 硬件接口实现对半实物仿真试验数据采集记录、存储管理、数据访问，以及试验数据的在线显示和离线回放功能，并对试验数据进行试验后分析。
• 飞行视景仿真分系统
        利用计算机三维视景仿真技术，实现待测型号的投放、飞行及命中过程的三维场景模拟。
• 物理效应模拟设备
▼三轴飞行转台：制导控制系统仿真中弹体姿态角位置、角速度和角加速度运动模拟
▼五轴仿真转台：制导系统仿真中导引头和弹目相对运动的角位置、角速度等
▼舵机负载模拟器：舵机产品动静态测试和系统仿真中提供舵机绞链力矩负载模拟

▼卫星信号模拟器：卫星信号接收机开环测试和组合导航闭环仿真的卫星信号源模拟
• 其它主要集成设备
▼实时通讯网络：实现半实物仿真中各试验设备间的实时数据、指令交换
▼试验电源系统：为各参试产品供电，并完成载机/热电池模拟


主要功能
        制导控制系统半实物仿真平台的总体建设思想是利用技术先进、性能优良、成熟稳定的地面试验环境来开展制导控制半实物仿真实验，用于制导控制系统的设计分析、仿真验证、测试联试以及制导控制系统产品的动静态性能测试。主要功能是利用系统仿真技术实现制导控制系统部件产品动静态测试和制导控制系统的地面半实物仿真实验。具体实验功能包括以下内容：
• 部件的静动态指标测试功能
▼惯导动静态开环测试，检测惯性敏感元件（角位置陀螺、角速度陀螺、角加速度陀螺）的测量范围、线性区、分辨率、动态响应和耦合误差等技术指标
▼舵机动静态开环测试，检测舵机分系统的零位、最大偏角、最大转速、线性区、负载力矩、响应频率等技术指标
▼卫星信号接收机测试，检测卫星信号接收机捕获跟踪能力、动态测量精度
▼导引头性能测试，检测导引头框架角范围、框架角精度、动态输出特性（捷联式、风标式）或动态跟踪特性（框架平台式），以及视场角、盲区等关键参数
▼弹载计算机测试，检验弹载计算机硬件的接口通讯适配性、飞控软件逻辑正确性和制导控制律算法鲁棒性，并可检测弹载计算机抗野值和电源波动能力
• 姿控小回路闭环仿真实验功能
▼姿态控制系统仿真实验，综合考核弹载计算机和舵机系统同时接入对弹体姿态控制回路动态性能的影响
▼组合导航系统仿真实验，综合考核“SINS/GPS+BD组合导航系统”的IMU器件测量误差和延迟、组合解算平台的误差，以及卫星定位修正算法抗干扰性等技术指标
• 制导大回路闭环仿真实验功能
▼ “SINS/GPS+BD组合导航系统”制导系统的全弹道飞行仿真实验
▼ “SINS/GPS+BD组合导航中制导＋末制导”制导体制的全弹道飞行仿真实验


应用&案例
某导引头系统设计验证环境
        系统采用分布式架构，将制导控制系统中导引头之外部分以模拟器实现，以构造与待设计部件相关的所有外围分系统条件，构成闭环设计仿真验证环境，以便在不具备其它实物条件下就能开展导引头分系统的接口、功能及性能测试验证工作。系统基于数字化设计平台、仿真分析平台、测试验证平台开展设计验证工作，集成HiGale、HiFID、ET、ITB 等设计、测试、仿真工具，既可以支撑设计过程，也可以支撑测试验证过程，大大提升了系统研制效率。
某导弹综合性能实验室
        针对某型导弹系统研制需求，采用仿真分析平台和测试验证平台支撑工具和技术，建设某型导弹综合性能实验室，用于制导控制系统的数字仿真、闭环半实物仿真以及制导系统各部件的开环测试。本实验室支持了型号的多轮试验，在试验室环境下对制导控制系统进行了充分的调试验证，为外场靶试奠定了坚实的基础，确保了外场打靶的成功率。根据靶试数据分析，靶试的命中精度与实验室测试结果相当，表明半实物仿真试验逼真度高，大幅度减少了型号研制的成本和周期。