装备模拟器范文

导语：如何才能写好一篇装备模拟器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：模拟训练器；维修训练；设计

引言

随着我军高新装备的不断配发，模拟训练器的研制已经在各个兵种大范围的开展，但从实际效果来看，目前主要局限在对实装操作的模拟训练装置研制上，较少开展维修模拟训练装置的研究，归其原因主要为：经过装备操作训练，操作步骤较好掌握，便于进行操作模拟训练装置研制；但装备维修训练，局限于真实故障的产生和需要维修人员较高的理论水平，不便于实际模拟。“某型装备超短波通信网模拟训练器”综合运用多种技术，仿真度较高，可广泛用于院校、部队的教学与培训，可开展操作使用模拟训练[1]、通信组网操作训练、分解结合训练、维修模拟训练等科目。

1 系统组成

系统组成包含A站设备及B站设备，两个站体设备完全一致，分别包含主控计算机1台、通信控制设备模拟装置1台和超短波电台模拟装置1台，可实现两站体之间的操作及维修训练。

A站与B站通信时借助电台模拟装置采用无线方式实现，可进行话音和数据传输。在站体内部，模拟的单体设备通过RS-485总线与主控计算机连接，主控计算机作为RS-485总线主控设备，通信控制设备模拟装置和超短波电台模拟装置作为子设备，主控计算机可以通过RS-485总线实时在线主动查询和设置通信控制设备模拟装置和超短波电台模拟装置，更加逼近实装操作。通过主控计算机还可以设置超短波电台模拟装置工作状态，采集超短波电台模拟装置工作参数，并与通信控制设备模拟装置进行组网通信，用于代替实装进行模拟维修训练。

2 系统功能

超短波通信网模拟训练器具有以下功能：（1）单装操作训练：能进行通信控制设备的操作使用训练，操作使用方式、操作界面与实装一致；能通过主控计算机软件设置超短波电台模拟训练器的各种参数。（2）通信组网训练：能进行超短波通信网组网训练。（3）分解结合训练：能进行单装设备的分解结合训练，其内外部结构与实装一致。（4）故障设置及维修训练：能通过计算机软件自动、人工手动两种方式设置并模拟单装设备各电路板的故障，其故障现象与实装一致；维修训练可以定位至电路板级，对故障电路板进行换件或通过主控计算机清除故障，可排除单装设备故障。

3 硬件系统设计

3.1 通信控制设备模拟装置

通信控制设备模拟装置在内、外部结构上与实装相同，结构图如图2所示，由底板提供总线插槽，总线插槽上插接嵌入式MCU、人机操作界面、8块接口板、电源、键盘接口、外设接口等电路板，其中键盘控制板和LCD显示屏位于前面板内侧，与实装结构一致。采用RS485接口通信方式连接到主控计算机，主控计算机软件对通信控制设备进行设置，可设置参数和模拟故障，MCU根据主控计算机软件参数设置情况，做出相应处理。主控计算机软件设置故障时，MCU通过继电器的断开控制接口板的通断，模拟故障现象，学员根据故障现象，分析并定位故障位置，及时维修故障，完成故障维修模拟训练，并从中了解整个故障分析思路和故障排除过程，为以后在实装维修中打下牢固基础。

3.2 超短波电台模拟装置

超短波电台模拟装置结构图如图3所示，硬件结构包括嵌入式MCU、无线模块、RS485通信接口、话机接口和数据设备接口。其中嵌入式MCU通过RS485通信协议和主控计算机连接，通过数据设备接口和通信控制设备连接，主要接收来自主控计算机软件设置的频段参数和密钥，通过串行接口将数据写入无线模块，对无线模块参数设置完成后，如果通信双方电台频率设置在同一频段内，密钥相同，两部无线电台之间就可进行话音和数据通信。

4 软件系统设计

4.1 上位机软件

主控计算机软件部分主要包括系统通信组网操作设置、自动故障设置模块。其中系统通信组网操作包含站体身份选择模块、电台参数设置模块、链路监控状态模块、数据通信模块等；自动故障设置包含故障设置模块、故障恢复模块、考核模块等。

4.2 超短波电台模拟装置软件

软件由通信模块、话音通信传输控制模块、通信参数控制模块和数据传输模块组成。通信模块负责模拟电台的通信传输，一方面数据通信传输，另一方面进行通信参数的接收，接收到收发两方的通信参数后进行判别，是否为正确的通信参数，如若正确，则进行通信传输，否则不进行通信传输，即使有数据或话音信号进行传输，通信参数控制模块必须给出能够传输或不能传输的决策。话音通信传输控制模块主要负责控制话音传输，而数据传输模块则负责数据通信传输。

4.3 通信控制设备模拟装置软件

通信控制设备一方面进行通信监听，另一方面监测用户输入进行状态查询和参数设置，移植了VxWorks实时嵌入式操作系统，具有多任务调度功能，可同时运行多个进程并行工作。

5 结束语

文章提出并设计的模拟训练器，功能齐全，满足了使用部门对训练器可靠性和逼真度的多方面要求，较好地解决了院校和部队维修保障分队训练装备缺乏及实装训练成本高昂的问题，起到良好的教学和训练效果，具有较高的推广价值和军事经济前景。

篇2

1试验检测系统组成和性能

1．1系统组成控压钻井试验检测系统是一套先进的远程控制的硬、软件系统，主要包括4个系统：压力循环系统（包括钻井液泵、钻井液罐、空气包，阻流管汇、配套工具及管线）、数据采集和传输系统、钻井模拟器和远程控制系统。通过压力循环系统的各泵组、平板阀、节流阀的相互切换，配合实时的钻井动态模拟器，构建包括开泵、停泵、正常钻进、活动钻具、起下钻、井漏、井涌等不同钻井工况的工艺流程，待测试的控压钻井系统自动检测工况，做出合理判断。整个试验检测系统与待测试的MPD装备（或工具）都实现远程控制，通讯双盲，尽可能做到模拟真实的钻井现场工况，以检测待测MPD装备的控制能力和稳定性，达到精确控制钻井参数的目标，可进行控压节流性能测试、控压钻井工艺检测，以及控压钻井装置各单项和整体性能等工艺测试等试验，图1为控压钻井试验检测系统的组成。

1．2工艺特征和技术参数

1．2．1控压钻井节流试验主要包括节流阀特性试验、控制响应试验、寿命试验和安全试验；通过切换压力循环系统，测试不同条件下节流阀的流量、开度和压降的关系，建立节流阀特性关系曲线，寻找最优调节区间，并结合其动态控制响应试验，可以构建准确的节流控制模型，为开发、测试或检验MPD装备提供最有效的支持。根据MPD装备性能，该系统能进行0～14MPa的控压节流试验。

1．2．2控压钻井工况检测模拟控压钻井多种井下工况，测试MPD装备多个系统连接后运行信号采集的准确性，测试包括软件和硬件两个方面设备调节的快速性以及控制的稳定性；将井下工况模拟装置模拟的井下工况作为黑匣子处理，不管具体作用机理，仅是控制模拟的井底压力以及井漏量或井涌量，实验、测试过程与现场工程实际很符合，为MPD装备调试提供了可靠的平台。

1．2．3控压钻井工艺试验综合考虑控压钻井的多种工况，在实验室模拟正常钻进、开泵、停泵、起下钻、井漏、井涌等不同井下工况情况，进行控压钻井工艺试验，寻找最佳控制方法和手段，包括井口回压，流量补偿方式等等，该系统能提供7～30L／s的额定排量，基本能模拟控压钻井作业的多种环境，还能提供最大7L／s的侵入（漏失）流量。

2系统研制的关键技术

2．1工艺过程模拟控压钻井涉及钻进、开泵、停泵、起下钻、井漏、井涌等不同井下工况和操作工艺，如何在地面实现井下全工况的模拟是该试验检测系统研制的关键，也是其工艺流程模拟能否合理成功的核心。

2．1．1硬件功能模拟硬件部分主要包括2个钻井液泵组、钻井液罐、空气包，阻流管汇、泄压阀、配套工具及管线，是模拟和构建井下流动工况的必备条件。正常钻进时，钻井液泵开启，模拟钻井现场的大泵作业，额定输出排量28L／s；如果需要模拟大排量控压作业，还可同时开启小钻井液泵组，能提供7．5L／s的额定输出排量。小钻井液泵组根据模拟工况的不同，在微溢模拟、下钻模拟时也作为一个排量输出装置，扮演微流量侵入和下钻环空返出的功能，具体侵入量和返出量根据模拟工况调整。空气包扮演一个缓冲罐的作用，对整个井筒来说，可以当做一个未可压缩的弹性体，加压弹性能积聚，降压弹性能释放，通过空气包的压缩性能的调节就能近似地模拟整个井筒弹性能的大小，避免地面硬管连接的水击震荡。阻流管汇模拟整个井筒环空摩阻的大小，根据泵排量的变化可以近似体现环空压耗随流量变化的特点，根据需要可以变换阻流管汇的连接方式，达到所需要模拟的环空压耗。

2．1．2软件控制模拟软件控制部分包括数据采集和传输系统、钻井模拟器和远程控制系统，其主要功能是实时工况模拟与远程控制。对于控压钻井试验模拟来说，如何还原和模拟实时的钻进工况是个挑战，钻井模拟器通过实时回放真实井的历史数据就可以清晰地再现该井的钻井工况，包括井身结构、钻具组合、钻井液性能、实时录井数据、PWD数据等；数据采集和传输系统为远程控制提供通讯；远程控制系统是一个动态的交互工具，一方面可以单独对该试验检测系统进行远程操作与控制，另一方面在微溢、微漏模拟或起下钻模拟过程中，其根据被测试控压装备的动作，又可按照预先设置的溢漏控制模型，调整溢、漏量，达到一个动态平衡。

2．2评价方法及模型建立通过硬件功能和软件控制的综合模拟，可以构建出一套控压钻进循环钻进、开泵、停泵、起下钻、井漏、井涌等不同井下工况的评价方法（图2、3）。

2．2．1下钻模拟下钻过程部分流体从环空返至MPD节流管汇，类似控压钻井试验检测系统向MPD节流管汇返出流量增加。2号泵组启动，根据下钻速度调整增加的流量，MPD装备自动判断，并采取动作；当达到下钻速度为0，关闭2号泵组，退出下钻模拟。

2．2．2起钻模拟起钻过程MPD节流管汇部分钻井液漏入井筒中，类似控压钻井试验检测系统泄流。开启泄流阀，根据起钻速度调整泄流量，MPD装备自动判断，并采取动作；当达到起钻速度为0，关闭泄流阀，退出起钻模拟。

2．2．3循环钻进首先进入MPD试验检测系统控制软件，开启实时钻井模拟器；同时，检查循环通路，开启大泵，经阻流管汇，输出至待测试的MPD装备；MPD装备根据检测到的工况可以随时调整，钻井模拟器实时监控，确保模拟的井底压力在压力操作窗口之内。

2．2．4微溢模拟钻井模拟器实时监控，检测到模拟的井底压力小于地层压力，进入微溢工况，2号泵组启动，按预置的溢流模型（线形渗流、非线性渗流、随机）调整侵入量，MPD装备自动判断，当检测到溢流采取动作；钻井模拟器实时监控井底压力的变化，当达到临界值时开始关闭2号泵组，退出微溢模拟。

2．2．5微漏模拟钻井模拟器实时监控，检测到模拟的井底压力大于操作窗口，进入微漏工况，开启泄流阀，按预置的漏失模型（等开度变化、等压力变化、随机）调整漏失量，MPD装备自动判断，当检测到漏失采取动作；钻井模拟器实时监控井底压力的变化，当达到临界值时开始关闭泄流阀，退出微漏模拟。

2．3控制软件开发控制软件是整个控压钻井试验和检测系统的载体，图4为MPD试验检测系统控制中心。控压钻井图4MPD试验检测系统控制中心图井试验检测系统的研制成功为开发MPD装备提供了可靠的试验平台，在室内就能进行现场多种控压工况的模拟和调试，特别对控压钻井的压力传播特性，建立微溢流条件的压力控制模型，以及控压钻井工艺理论分析能进行深入的理解与剖析，也为MPD装备的成功开发大大降低了成本，缩短了周期，同时该系统的成功也为今后MPD装备出厂、检修和维护提供了一个快速检测平台，进一步保证了国产控压装备的可靠、安全。

3现场应用与结果分析

该测试系统自2010年9月份投入运行，针对控压钻井设备开发泵、阀、液压、管线等多种元件的单元测试与联调，通过综合模拟正常钻进、开泵、停泵、起下钻、井漏、井涌等不同井下工况情况，为解决控压钻井系统不同工况的过程控制难题提供了必要、及时的手段；加快装备研制，保证装备安全、稳定运行发挥了至关重要的作用。目前该设备已累计进行1000余次整体联调和设备检验，系统安全可靠，无故障，已成为中国石油集团钻井工程技术研究院的控压钻井测试和出厂检测基地。图5为控压钻井自动节流控制系统不同级别压力跟踪和主备阀切换的室内试验数据，在正常钻进模拟状态时，设定压力即井口计算压力，通过实时水力校正模型计算得到，在0．5～0．75MPa之间，当检测到出口流量降低时，软件相应的计算井口压力增加，增加到0．71MPa，调整节流阀开度，实际测量压力与井口压力逼近，直至达到误差范围0．2MPa。中，大泵缓慢停止时，流量降低，同时井口回压却要增加到一个较高的压力级别，相反，大泵缓慢启动时，流量升高，同时井口回压却要降低到一个较低的压力级别，这就需要控压钻井各阀件之间充分的协调控制。在准备接单根，回压泵启动，此时大泵尚未停止，出口流量增加；当大泵停止时，井内循环停止，出口流量等于回压泵流量7．2～7．8L／s，井口设置压力升高到3．07MPa，弥补环空压力损失；接单根作业完成后，大泵开启，井口压力降至原来正常钻进压力值1．18MPa，并切换回主节流通道，此时再关闭回压泵，退出回压补偿系统，接单根完成。图7为起下钻工况下的压力控制曲线，模拟上提钻具时，节流阀打开，部分钻井液漏失，由于抽吸作用的存在，一部分钻井液进入井筒填补上提的钻具体积，出口流量由7．5L／s减少到4．2L／s左右，节流阀自动调整开度大小，保持井口压力稳定；模拟下放钻具时，节流阀关闭，小泵开启，由于激动作用的存在，一部分钻井液溢出井筒，出口流量增加，井口设定压力自动降低，消除激动压力的影响；整个上提和下放钻具模拟过程压力控制误差在±0．5MPa以内。

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EmuControlCenter是一个多用途的模拟器前端引导和ROM管理程序，使用这个程序可以更好的管理本地硬盘中的些游戏数据，此程序特别适合有收藏癖好的玩家。主要更新如下

增加了一些模拟器前端引导程序和ROM管理，主要有Apple 2GS，Mi-crosoftXBox 360等，其他的平台估计玩家也听说的比较少，所以笔者也不在这里多浪费版面了。另外，该程序还更新了ROM的数据库文件，有MAME、CPS-I、CPS-2、Neo-Geo、Mode12，这些文件也请大家务必更新，以免不能玩最新的游戏。

官方主页http：//camyacom/eccblog/

不懈努力　土星模拟器Yabause0.97版

对于这个模拟器，想必不用笔者多费口舌了，但是为何模拟器到今日还不甚完美，这主要是因为土星主机是由两块CPU协同工作，虽然从今天的人眼里来看，这种级别的主机凭借PC强大的处理能力完美模拟不是什么问题，但如何处理好两块CPU之间的数据通信是个较难解决的问题。以下是该模拟器的主要更新：

vdp1：

添加软件渲染下扫描线的显示效果

vdp2：

切换屏幕可以很好的工作

添加每个字符的优先渲染方式

gtk　部分：

修正了全屏显示错误的问题

全部软件显示模式可以再次编译

修正缺省固定值区域

窗口模式下可以保存，并且当重新打开

模拟器时可以读取上一次的进度

修正了改变输入插件时的一个错误

窗口部分：

修正了当添加一条空作弊码时，模拟器

崩溃的错误

当激活作弊码时，保存和清除按钮现在

可以激活了

修正当重写作弊码时的一个错误

修正VDP1调试程序的一个错误

修正一个在保存／读取存盘时的一个声

音循环的错误

添加X64版本中的一个错误。

官方主页：http///

PS2模拟器插件CDVD新版

PS2模拟器PCSX2到现在为止已经很久没更新了，不过插件作者Gabest倒是没停下，该作者除了开发了CDVD插件外(该插件主要是用来管理游戏镜像)，还开了音频和视频插件，而且这些插件般都是作为模拟器爱好者的首选，本次CDVD新版的主要变动如下：

《神话传说》(Tales of Legendia)序幕增加1倍左右的速度

《最终幻想Ⅻ》(FF12)序幕增加75％-100％的速度(接近1倍)

《勇者斗恶龙Ⅷ》(Dragon Quest 8)序幕增加50％的速度

《合金装备3：生存》(Meta Gear Solid

3：Subsistence)更换Disk 2的速度正常化。

备注：目前暂不支持双层DVD镜像。

下载地址：http：//ngemucom/download.php?action=plugin＆id=160

模拟器玩家的终极收藏――Pandora

说实话，掌机笔者玩的多了，但这种专用模拟器掌机还第一次听说，这款“模拟器”的出现确实让人眼前亮。下面就来看看这款主机的详细配置清单

Pandora

CPU　ARM　Cortex-A8

600Mhz+

DSP　430-MHz

TMS320C64x+

显卡　PowerVR SGX　OpenGL

2.0　ES

屏幕尺寸　4.3英寸触摸屏

系统　Ubuntu(Linux)

Wifi　802.11b/g

接口　S端子，音频，以及双SD

插槽(支持SDHC)

键盘　43个按键全键盘

电池　支持10小时全速运行

此游戏机还有USB接口和蓝牙模块，可以称得上是个微型的PC系统。而这款模拟器可以全速运行超任模拟器，MAME，Commodore 64，PC En-gine，Nintendo64，Sega CD，3DO等重量级的模拟器，当然，以上模拟器软件必须是Linux版本。除此之外，该“模拟器”还可以运行诸如Open Office这类的办公软件，一句话，只要是Linux上能运行的程序都可以在这里运行(前提是这些应用程序能跑的动)。

从外观上来说，该游戏机很明显借鉴了NDSL的设计，由于笔者本身并没有真机，所以手感部分也无从谈起，但仅仅就外观而言，由于需要包含控制器，数字键盘，和字母键盘在内的所有控制端，这款游戏机的控制区域就显得稍大，不过还算在能接受的范围内，但这种布局设计加上游戏机自重，有可能会导致玩家游戏时造成腕部或者手部的极度疲劳(方向键控制器在键盘上方)。另外，从作者的视频来看，该游戏机的触摸屏反映着实有些迟钝，这一点可能会考验到玩家的耐心。

由于模拟器本身并不具备版权问题，所以这款游戏机也并不会存在版权问题，到目前为止，还没有听说哪一个游戏机厂商在打这款游戏机的主意，但凡是都得看两面，一来，如果该游戏机一旦形成气候，那么就会直接威胁到另外两家掌机生产厂商(任天堂和SONY)，打不打官司笔者说不准，但至少会小小的警告下。二来，虽然模拟器本身并不侵犯版权，但至少这款游戏机以模拟器作为卖点，那么就会侵犯到其他游戏厂商的利益，也可能会麻烦不断。

据悉，该游戏机在国外网站已经开始接受预定，首批出货为200-300台，对此游戏机有爱的玩家赶紧了。

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关键词：战术训练； 虚拟环境； 仿真建模； 舰艇模拟训练系统

中图分类号：TN919-34 文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)20-0125-03

Design of Virtual Combat Simulation Model for Naval Tactical Training

ZOU Wen-meng, LIU Xi-zuo

（Simulation Training Center, Dalian Naval Academy, Dalian 116018，China）

Abstract： It is very popular that the naval ship troops and academies use the simulators for tactical training. In order to meet the requirement of tactical training and military simulation in naval ship troop, the modular architecture methods are adopted for the establishment of virtual combat simulation system. The developed architecture is based on object oriented and modular design principles, while it explores the flexibility and strength of the simulation system. Some key components such as combat unit component, virtual environment unit component, tactical scenarios unit component and web sever unit component are simulated and modeled in the naval tactical training for the support of the simulation model and virtual environment. They were used in the simulator systems for integrate training, and show more effectiveness.

Keywords： tactical training; virtual environment; modeling and simulation

0 引 言

当前，运用模拟器在舰艇部队和院校进行战术模拟训练已经非常普遍，但随着新型舰艇的服役、新装备的出现更新和未来海战场的复杂多变，采用先进计算机技术的模拟器涉及的范围越来越广泛，要求也越来越高。这些要求主要表现为以下几点：战场环境逼真度，战斗模型可信度，模拟系统的继承性，可扩展性以及仿真实时性等［1］。本文针对这些要求，提出在模拟器的研制过程利用可重用标准组件设计方法，建立基于分布式的虚拟环境系统框架，对水面舰艇战术训练中的通用模型进行仿真建模，为舰艇战术训练模拟器提供可重用可扩展的环境和模型支持。下面将阐述这种方法的实现过程以及其中的一些关键技术。

1 可重用标准组件设计方法

为了使水面舰艇战术训练的仿真模型能够最大限度地得到重用和灵活地移植，系统采用组件的模式进行仿真建模。组件也称为构件，是实现一定功能的软件实体。在模拟训练系统中，组件可以看作是一个综合体的一个仿真单元。这个仿真单元只有约定的指定接口和对外部环境的依赖，可以被独立地配置，受第三方组合的制约［2］。

组件单元从系统中独立出来，拥有独立的接口，可以单独开发，单独编译，甚至可以单独调试和测试。这样，基于组件的模拟训练系统是一个组件的集合，极大方便了系统的重用性和扩展性，同时，极大地缩短了程序开发周期，提高了程序开发效率［3］。另外，基于组件的模拟训练系统可以将界面和模型实现进行分离，能够很好满足模拟器界面更新和功能的改进的需要［4］。这些组件单元在舰艇战术训练模拟器中的具体形式可能表现为水面舰艇、潜艇、飞机、武器系统或电子设备等。如图1所示：上述组件又可能是下一级组件合成体，例如水面舰艇可以分为通信指控单元、雷达探测单元和武器系统单元等分组件。同样，舰艇上的武器系统单元可由火炮系统、导弹系统和反潜系统等二级分组件组成。

组件根据战术训练想定，构建成不同的训练单元，这些训练单元可能是人在回路操纵舰艇模拟器，可能是人员操作的武器系统或电子设备模拟器，也可能是各种计算机生成的兵力，通过网络连接到一个提供模拟真实事物的虚拟训练环境，从而进行各种战术战法训练［5］。

图1 舰艇的仿真单元组件

2 基于组件的战术训练仿真模型

作为战术训练的模拟训练系统主要由以下关键组件组成：作战单元组件、虚拟环境组件、战术想定组件和网络服务管理组件。

2.1 作战单元组件

作战单元组件主要分为行为模型分组件和功能模型分组件。

2.1.1 作战单元行为模型分组件

作战单元的行为模型分组件是描述作战单元在物理世界的行为。这些行为有以下几种［6］：

（1）机动数学模型。用来描述作战单元空间状态的变化，包括作战单元的空间三维坐标及其航向、航速、姿态的变化。通用数学描述：

式中：Е,θ分别表示空间位移和姿态；υ,ω分别表示线速度和角速度；Δt表示时间的间隔。

（2）攻击防御数学模型。用来描述作战单元根据敌我态势判断武器使用条件，达成预计效果。通用数学描述：

ИQz=Qs∏mi=1kiИ

式中：Qz为综合战斗力指数；Qs为战斗合成武器指数；ki为第i种因素的修正系数，共m种影响因素。

（3） 观察发现目标数学模型 用来描述作战单元根据目标信号处理，测定目标的有关信息。通用数学描述：

式中：Pi为第i次探测发现目标的概率。

2.1.2 作战单元功能模型分组件

作战单元的功能模型分组件是描述作战单元的行为功能和行为属性。这些功能体现在相应的装备上，如通信系统、武器系统和探测系统等。属性体现在相应装备的技术性能参数上，如通信的方式、距离，武器的射程、杀伤半径和探测系统的作用距离等［7］。图2对舰艇的上述功能和属性进行分类描述。

2.2 虚拟环境组件

虚拟环境组件如图3所示，可以分为以下几个重要分组件［8］：

（1） 地形分组件。按dem文件和卫星纹理图片生成分层分页地形，可动态实现以地球为单位的地形漫游显示。

（2） 海面分组件。动态海面生成，动态浪花生成，海面光照，船舶尾迹，船舶兴波。

（3） 天空天气分组件。天空生成，太阳、月亮、星星生成，云、雨、雪、雾生成。

（4） 动态目标分组件。根据动态目标的地理位置和姿态，调用动态目标的三维模型进行可视化显示。

（5） 战场特效分组件。航行灯光生成，航行烟生成，弹迹尾焰生成，爆炸烟火生成，爆炸水柱生成。

2.3 战术想定组件

战术想定组件是以标准组件数据库为基础建立起来的，需要创建的探测器组件、通信组件和武器系统组件相关数据都存储在标准组件数据库里［9］，用户根据仿真的需要通过数据库接口程序提取数据建立相应组件。

战术想定组件的建立过程如图4所示。其中用户输入战术想定的配置文件，内容包括场景信息、天气信息和各种不同的作战单元。为了使战术想定文件的接口透明，灵活和便于移植，上述内容通过XML文件格式进行描述。战术想定组件程序读入XML格式的战术想定配置文件，然后与标准组件数据库进行数据交互，建立战术想定的相关组件单元（如通信单元、探测单元、武器系统单元和舰艇运动单元），通过仿真程序进行仿真求解。

2.4 网络服务管理组件

网络服务管理组件是分布式仿真训练系统重要组成部分，可以从其他仿真组件独立出来。

目前，仿真训练系统网络框架结构采用Client-Server方式，如图5所示，表示不同的仿真单元组件通过网络连接起来。其中，虚线框中的部分可以分布在┮桓龅ザ赖姆考淅铮表示一艘舰艇的各个单元组件。这里包括舰艇的驾驶室组件、雷达组件、武器组件和战术态势观察组件。同时，这些计算机表示一条舰艇，可以看成┮桓龆懒⒌ピ节点。网络服务管理组件允许更多的单元节点加入到分布式仿真训练系统中来。这些单元节点可能是分布在其他物理空间的仿真实体单元（如舰艇、潜艇和飞机等）。

导演部和评估系统也要受到网络服务管理组件的管理，导演部根据演练剧本内容对系统进行设置。这其中包括对作战环境和作战对象初始化设置，对攻击仿真过程进行干预，以及记录和打印受训者操作过程，以便对受训者做出评估等［10］。上述内容通过网络服务管理组件进行通信管理，保证分布式仿真系统时空一致性。

3 系统实现及仿真结果

上述仿真模型与组件在舰艇模拟训练系统综合演练中得到应用，取得较好的效果。如图6所示，舰艇模拟训练系统综合演练各个组件通过网络服务连接起来，导演部组件位于图中的左上角，它主要由战术想定组件和评估组件，作战单元组件作为计算机兵力生成功能也导演部的重要组成部分。导演部用来战场信息，控制和干预作战训练仿真进程。图中下方示意的3个台位表示一个单舰全系统模拟器，它由舰艇操纵组件、武器系统组件、通信指挥系统组件和探测系统组件组成等组成，完成相关人员的独立训练、考核训练、特殊训练和教学等功能。虚拟环境组件位于图中的右上角，它由地形、海洋、气象和动态目标组件等组成，负责收集网络服务管理组件中各种信息进行可视化显示，为舰艇操纵和场景监控服务。另外该系统通过网络组件远程连接其他战术训练模拟器（舰艇、飞机等），使其具备真实的对抗训练。

4 结 语

本文利用可重用标准组件设计方法，建立基于分布式的虚拟环境系统框架，这个框架是以拥有独立接口和功能的组件为核心，通过功能和行为的具体描述，对水面舰艇战术训练中的关键模型进行仿真建模，并在舰艇模拟训练系统综合演练中得到应用，能够满足目前新型舰艇作战指挥和相关技能训练的需要，也为研制新型舰艇训练模拟器提供依据和模型参考。

参考文献

［1］栾悉道,谢毓湘,吴玲达,等.虚拟现实技术在军事上的新应用［J］.系统仿真学报,2003,15(4):604-607.

［2］朱永文,朱永军.基于HLA的分布式网络仿真组件的研究实现［J］.现代电子技术,2008,31(4):95-97.

［3］龚光红,崔武伦.分布式虚拟战场环境中的仿真模型［J］.系统仿真学报,2000,12(4):337-339.

［4］燕雪峰,杜庆伟,柴旭东.一种新的仿真组件模型及其实现［J］.南京航空航天大学学报,2006,35(6):250-255.

［5］徐昌伟,侯朝桢,谢东亮,等.基于DIS的分布式视景仿真实现［J］.北京理工大学学报,2001,21(3):250-255.

［6］张莉.海战仿真控制及视景生成技术的研究与实现［D］.长沙:国防科技大学,2002.

［7］朱雨香.海战仿真控制及视景生成技术的研究与实现［D］.南京:南京理工大学,2004.

［8］王瑛,侯朝桢,冯天飞.DIS作战指挥辅助决策系统的实现［J］.计算机工程与应用,2002(7):58-61.

［9］李晓峰,陈平.网格环境下基于HLA的分布式仿真研究［J］.现代电子技术，2006,29(6):39-42.

［10］王鹏，李伯虎，柴旭东，等.基于仿真组件技术的CGF系统体系结构和实现［J］.系统仿真学报,2006,19(5):1041-1044.

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1.1入库验收

入库验收的目的是保证入库装备数量准确，质量完好。入库验收包括数量验收、包装验收和质量验收，装备验收合格方可入库。入库验收通常由仓库完成，必要时可请药品仪器检验所等技术保障机构进行质量验收[1，3-4]。

（1）数量验收。依据运单、提货凭证和入库通知单进行，主要检查装备品名、规格型号、生产企业、出厂日期和数量等是否相符。

（2）包装验收。主要检查包装是否完整，有无破损、受潮、水浸、油污等异状。

（3）质量验收。多参数监护仪属精密电子仪器，到货后应按规定及时填写检验申请单，请药品仪器检验所等有资质的技术保障机构，逐台开箱进行质量验收。具体方法：首先，查验是否具有检验报告或合格证；其次，根据装箱清单，检查使用说明书、电源线、心电电极和缆线、血氧饱和度探头和缆线、无创血压袖带和缆线、打印纸、心电电极片等技术资料、附件、耗材是否齐全；最后，通电检查机器性能是否良好，进行质量控制检测，并将检测报告装入包装箱随机器保存。认真做好入库验收记录，对于验收过程中发现的装备缺件、异状包装、资料缺失、附件耗材缺失、性能异常或检测不合格等问题，应及时上报，联系检修或退换货。完成检修或更换的装备仍应验收，合格后方可入库。

1.2登记统计

按规定建立健全登统计制度，主要包括总账、实物账、质量登记本、入库登记、发出登记和温湿度登记，以及检验、修理和保养登记等。要做到账账、账物相符，坚持对维护保养、检验修理、计量检测等事件进行登记，并定期组织检查。

1.3环境控制

多参数监护仪验收合格入库后，通常按型号规格码垛保管，储存环境应防潮、防尘、防震，库房（尤其是高温潮湿地区库房）内应配备空调和除湿设备，通过温湿度计或温湿度自动测控系统了解温湿度变化并及时采取调控措施，确保环境干燥凉爽，一般温度应保持在5～25℃，相对湿度保持在70%以下。

1.4维护保养

随着储存时间的推移，由于机械结构和电子元件老化，多参数监护仪等电子诊疗类装备会出现性能下降甚至故障等情况，主要表现为电路故障、关键技术参数不符合规范要求、电池性能下降失效、随机耗材失效等，需要通过持续的维护保养来发现解决这些问题，以确保装备储存质量。战储卫生装备维护保养的专业性强、技术要求高、实施难度大，应由仓库和药品仪器检验所等技术保障机构分工协作、共同实施，一般分为日常维护和专业维护。

1.4.1日常维护

多参数监护仪日常维护内容主要包括温湿度控制、清洁除尘、电池保养、包装更换等。日常维护计划由仓库业务部门制定，保管部门实施。

（1）温湿度控制。每日2次，观察记录库房温湿度数据，并按相关规定及时调控温湿度。

（2）清洁除尘。每月1次，保证装备外包装整洁。

（3）电池保养。每季度1次，主要进行电池充放电，以保持电池性能，延长使用寿命。电池保养宜定期集中实施，装备数量较大的情况下，可分批次进行。保养地点应选择在与装备存储地点隔离的独立空间（如设置专门的电池保养间），充电期间应有保管人员值守，严格按照装备使用说明书的相关要求操作，以确保安全。

（4）包装更换。不定期实施，对破损外包装进行更换。

1.4.2专业维护

多参数监护仪专业维护内容主要包括通电调试、质量控制检测、电池性能检测、耗材效期检查、零配件耗材更新、故障装备维修等。专业维护任务计划由上级业务主管部门下达，药品仪器检验所负责实施，一般每年1次。

（1）通电调试。通电开机，检查多参数监护仪显示、操作等性能是否良好。

（2）质量控制检测。依据军队卫生装备质量控制检测技术规范，对多参数监护仪的心电、呼吸、无创血压和血氧饱和度等功能参数进行质量检测，出具报告并放入装备包装箱内。

（3）电池性能检测。检查电池保养历史记录，测试电池容量、持续工作时间等性能参数，判断电池性能是否符合继续储存的技术要求，对不适宜继续储存的电池进行登记统计，制定更新计划和经费预算，报上级主管部门批准。

（4）耗材效期检查。查验一次性心电电极片等耗材失效期，对距失效期6个月以内的近效期耗材，制定更新计划和经费预算，报上级主管部门批准。

（5）零配件耗材更新。根据上级批复的更新计划，联系全军卫生装备零配件供应中心或装备生产厂家采购相应配件耗材，更换不适合继续储存的电池和近效期耗材，并负责老旧配件耗材回收处理。

（6）故障装备维修。对通电调试或质量控制检测中发现的性能异常或故障装备进行维修，修复后须再次进行质量控制检测，合格后方可重新入库储存。

1.5出库检验

出库检验是战储卫生装备质量控制的最后一关，在按相关规定严格履行出库手续的基础上，还应认真做好数量核对、质量检验和包装检查，确保出库配发装备数量准确、质量合格、包装完好。

（1）数量核对。依据上级业务部门的指示、通知、分配计划表或规定的正式凭证进行，对出库装备的品名、规格型号、单位、数量应进行核对和复核，做到单货相符、数量准确。

（2）质量检验。首先，根据装箱清单检查厂家检验报告（合格证）、使用说明书、电源线、心电电极和缆线、血氧饱和度探头和缆线、无创血压袖带和缆线等技术资料、附件是否齐全。其次，检查打印纸、心电电极片、电池等配件耗材实物及维护保养记录，一般应保证打印纸、心电电极片等耗材距失效期6个月以上，电池出厂时间为2a以内。最后，检查技术保障机构出具的质量检测报告，对报告日期在1a以内的，通电检查机器性能；对报告日期超出1a以上的，不仅要通电检查机器性能，还要联系药品仪器检验所进行质量控制检测，并将检测报告装箱。

（3）包装检查。装备包装应完整，存在破损、受潮、水浸、油污等异状的包装必须调换。应认真做好出库检验记录，对存在装备缺件、资料缺失、配件耗材缺失或过效期、性能异常或检测不合格等问题的装备，应严禁出库并及时上报，采取检修、配件耗材更换等相应处理措施，完成后再次检验合格方可按规定出库或继续储存。对无法恢复性能的装备，应按程序申请报废。

2参数监护仪质量检测

2.1检测依据

《多参数监护仪质量控制检测技术规范（试行）》。2.2检测仪器多参数患者模拟器1台，血氧饱和度检测仪1台，无创血压检测仪1台。

2.3检测方法

2.3.1参数设置与功能检查

正确连接检测仪器和被检多参数监护仪，打开监护仪的各待检参数监护功能，根据检测项目选择监护仪工作模式，如新生儿模式、成人模式。合理设置监护仪的参数报警上下限，打开心律失常报警检测功能。检查监护仪交流电源连接和电源指示是否正常，防止内置电池电量耗尽自动关机。

2.3.2心率检测

依次设置参数患者模拟器输出30、60、100、120和180次/min心率信号，记录监护仪心率示值，按下式计算心率示值误差，最大允许误差为±（显示值的5%+1）次/min。δHR=HR-HR0HR0×100%式中：δHR为心率示值误差；HR0为参数患者模拟器设定心率值；HR为被检设备显示心率值。

2.3.3呼吸频率检测

在多参数患者模拟器中，设置呼吸检测项目基线阻抗为500Ω，阻抗变化率为3Ω，设置模拟器依次输出15、20、40、60、80次/min的呼吸信号，记录监护仪呼吸频率示值，误差计算方法同心率示值误差。呼吸频率最大允许误差为±显示值的3%。

2.3.4过压保护测试

监护仪工作在成人模式，设置无创血压检测仪输出血压为330mmHg（1mmHg=133.322Pa），观察监护仪在输入血压达到330mmHg前有无迅速放气功能；监护仪工作在新生儿模式，设置无创血压检测仪输出血压为165mmHg，观察监护仪在输入血压达到165mmHg前有无迅速放气功能。

2.3.5无创血压示值检测

设置无创血压检测仪依次输出60/30（40）、80/50（60）、100/65（76）、120/80（93）及150/100（116）mmHg共5组模拟收缩压/舒张压，或选择相近的其他参数，记录监护仪上收缩压/舒张压示值，按下式计算误差，收缩压和舒张压的最大允许误差为±10mmHg。ΔpS(D)=pS(D)-pS(D)0式中：ΔpS(D)为收缩压（或舒张压）的误差；pS(D)为实际测量的收缩压（或舒张压）；pS(D)0为设定输出的收缩压（或舒张压）。

2.3.6漏气率检测

无创血压检测仪设置为漏气测试工作模式，设置预设压力为220mmHg，袖带内压力上升至200mmHg，等待1min后，开始观察和计算设备漏气率。漏气率应不大于6mmHg/min。

2.3.7血氧饱和度

依次设置血氧饱和度检测仪的血氧饱和度为85%、88%、90%、98%、100%，记录监护仪血氧饱和度示值。血氧饱和度误差计算方法同心率示值误差，最大允许误差为±3%。测量血氧饱和度参数时，应注意根据不同厂家监护仪的血氧模块选择相应的血氧检测曲线。

3结果

2006年以来，我们充分发挥自身技术特点，与储备仓库密切协作，积极开展多参数监护仪等战储卫生装备质量控制方法和保障方案研究，并将RFID技术和计算机技术综合运用到战储卫生装备质量管理全过程[7]，努力推进实现战储卫生装备质量控制的标准化、规范化和信息化，圆满完成了专业维护保养、质量控制检测、试剂耗材轮换和老旧物资质量鉴定等各项年度和应急保障任务，有力保证了军区战储卫生装备质量完好率。

4结论

篇6

论文中所提仿真实验平台主要指应用仿真软件进行仿真实验的软件仿真实验和基于驾驶模拟器硬件在环实验台实验两部分。应用汽车系统动力学仿真软件进行仿真实验和驾驶模拟器硬件在环试验台进行仿真试验，操作容易，不受时间地点限制，对增强学生对汽车基本理论和性能分析方面的能力具有良好作用。将仿真软件和驾驶模拟器硬件在环试验台引入到汽车理论教学实践中，通过理论分析与仿真实验，加强教学实践环节，从而使学生在有限的学时中能够尽快入门。目前，国内一些有车辆工程专业的高校也已经开始展开了应用仿真工具进行汽车理论仿实践教学改革方面的研究。北京理工大学包凡彪提出了以Matlab/Simulink为核心仿真工具进行汽车基本原理、性能分析的汽车理论实验教学改革，使学生在学习过程中发挥了主体作用，提高了综合分析能力和实践创新能力[7]。重庆交通大学隗寒冰提出了应用Cruise软件进行汽车理论实验教学研究：将整车动力学仿真软件Crusie引入到实验教学活动中，通过搭建整车动力传动系统模型（包括FCV/EV/HEV），进行动力学性、经济性、操纵稳定性仿真实验，加深对汽车理论知识的理解[8]。湖北汽车工业学院黄兵锋提出了将Matlab软件应用于汽车理论的教学实践，利用Matlab软件强大的计算和分析功能，加深了学生对概念的理解，极大地提高了学生学习的兴趣和积极性[9]。云南交通职业技术学院杨学松提出了基于MATLAB之下Simulink和Simdriveline仿真软件来辅助课堂教学，通过搭建仿真平台，从而有利于学生的理解,提高课程的教学效果[10]。通过仿真平台进行仿真实验是弥补实车实验不足的有效手段，也是提高汽车理论教学效果的重要方法，是当前汽车理论实验教学改革研究的一个主要趋势。

二、基于仿真平台的汽车理论课程实验教学改革

方案通过增加仿真实验学时，设计基于CarSim与Matlab/Simulink的软件仿真实验和基于驾驶模拟器硬件在环仿真实验，进行基于仿真平台的汽车理论课程实验教学改革。

（一）增加仿真实验学时

目前我校《汽车理论》实验主要包括汽车动力性实车实验2学时、制动性实车实验2学时、平顺性实车实验2学时。汽车动力性实验主要包括汽车滑行实验、加速实验，制动实验主要是进行某一车速下的制动到停车的实验，平顺性实验要选择随机路面进行汽车随机振动测试、数据处理和评价。汽车动力性实验、制动性实验、平顺性实验目前学校实验场地、实车、测试设备能够满足要求，而汽车操纵稳定性实验和一些极限工况实验（如低附着路面急加速实验、低附着路面高速制动实验和紧急双移线实验）由于受实验场地、实验设备和实验人员限制，实车实验无法进行。这对于学生学习汽车操纵稳定性理论非常不利。汽车操纵稳定性这部分理论较为抽象，学生学习过后又没有实验进行验证和增加感性认识，难以达到真正理解的目的。软件仿真实验和驾驶模拟器硬件在环实验台仿真实验不受时间、场地、实验设备等因素的影响，实验内容全面、重复性好、效率高，因此通过增加仿真实验学时弥补实车实验的不足。此外，对于实车动力性实验和制动性实验两个实验如果进行合理安排，完全可以整合为2个学时完成整合成两个实验，而增加软件仿真实验2学时和驾驶模拟器硬件在环实验台实验2学时。增加的仿真学时可主要偏重于汽车操纵稳定性实验和一些极限工况实验，能够有效解决实验场地和实验设备不足的情况。

（二）基于CarSim与Matlab/Simulink的软件仿真实验

汽车仿真软件中，CarSim软件作为车辆系统动力学商业化软件相对于其他软件具有使用方便、易于理解、难度适中、仿真速度快的优势。Matlab/Simulink软件是目前最常用的数据计算和分析处理、控制系统建模的软件。CarSim软件能够与Matlab/Simulink进行联合仿真。整个教学过程中，教师教会学生熟练掌握两种软件的使用。学生能够在CarSim仿真软件里确定车型、设计仿真实验工况进行仿真分析，应用Matlab软件自己编程计算汽车的几大性能，根据汽车的参数，绘制汽车性能曲线，并分析不同因素与参数对汽车性能的影响。教师根据教学需要设计实验题目，在实验课让学生利用两种软件进行仿真实验。教师给定某一车型基本参数，要求学生根据所学汽车理论知识应用软件对该车型的各种性能通过建模、工况仿真进行分析与评价。为了让学生理解制动防抱死ABS对汽车制动性能的影响，教师引导学生应用两种软件的联合仿真实验对比无ABS控制和有ABS控制汽车在同一制动工况下的差异。再如对于汽车操纵稳定性试验，可采用CarSim软件进行汽车操纵稳定性蛇形试验、转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲试验、转向回正性能试验、转向轻便性试验、稳态回转试验6个国标实验。学生按照国标要求进行车辆参数设置、工况设置、测试数据选取。仿真实验结束后，按照国标实验要求对实验数据进行编程处理和分析，继而对该车的汽车操纵稳定性进行评价。通过这样的仿真分析与评价，学生能够深刻理解汽车操纵稳定性评价指标和评价方法，使抽象的理论教学变得形象、生动，提高了教学效果。仿真实验课程上可设计多个实验项目，学生们能同时进行同一实验项目，每个人都能利用计算机进行各自的仿真实验，每个人都有实验机会。仿真实验效率高，实验内容全面，能够激发学生实验兴趣，提高实验效果。

（三）驾驶模拟器硬件在环仿真实验

我校已搭建基于CarSim仿真软件的驾驶模拟器硬件在环试验台。该实验台包括驾驶模拟器、电第3期李刚等：汽车理论课程实验教学改革方案研究137控转向实验台、电控制动实验台三部分，每一部分可独立使用，也可联合使用。驾驶模拟器主要由实车驾驶舱、各种传感器、投影仪、环形屏幕、计算机、实时仿真系统、音响设备组成。电控转向实验台、电控制动实验台由实车转向系统、制动系统硬件和相应控制器组成，能够模拟实车转向和制动系统部件实际工作情况。实验时驾驶员在驾驶舱内根据环形屏幕显示的实验工况场景，操纵方向盘控制汽车转向，踩加速、制动踏板控制车速，音响设备车发出发动机工作声音、制动过程轮胎与地面摩擦等声音，整个实验模拟过程生动直观。汽车操纵稳定性实验，如稳态圆周实验、方向盘角脉冲、方向盘角阶跃输入实验、蛇形实验、转向回正实验等实验均可在驾驶模拟器硬件在环实验台上进行实验。除此之外，一些危险工况实验,如低附着路面、对开路面急加速和制动实验、紧急双移线实验都可以在驾驶模拟器硬件在环实验台上进行实验。教师根据教学需要，选择合适的实验项目指导学生实验。实验过程中，教师需要教会学生熟练使用实验台，使学生做到能够自己选取车型和修改车型参数、设计实验方案、通过软件和数据采集系统能够实时显示实验数据、保存所需数据。驾驶模拟器实验操作简便，不受场地、实验设备及人员要求限制，可以随时进行、重复进行，每个学生都可以亲自进行实验，实验本身没有任何危险，但是却能收到良好的实验效果。如对于汽车操纵稳定性实验和一些极限工况实验均可通过驾驶模拟器仿真实验完成，能够进一步增加学生的感性认识和理解。此外，驾驶模拟器教学硬件在环实验平台还可以进行汽车电控系统控制算法的实验验证，给学生提供一个进一步扩展空间，使学生深入理解与掌握汽车理论知识。

（四）开放实验室

开放驾驶模拟器硬件在环实验台，对于学生在学习汽车理论过程中遇到的一些问题或者关于汽车性能分析、汽车控制方面的问题研究，可通过探究性实验设计在驾驶模拟器硬件在环实验台上进行验证。开放实验室形式，符合对于学生进行创新能力培养的要求，学生在进行探究性实验过程中提高了自己的创新思维能力和动手实践能力。探究性实验包括一般问题的分析实验和创新性实验两部分。实验设计通过以学习者为中心的学习方式，激发学生的学习兴趣，启发学生进行思考和讨论，提升实践创新能力，拓展学习过程的开放性。如针对我校大学生方程式赛车开发，一名本科毕业设计学生在驾驶模拟器实验台搭建了基于CarSim的大学生方程式赛车模型并选取车手在实验台上进行各种工况实验，对所开发的赛车进行分析与修正。在这一过程中，该生研究兴趣浓厚，对汽车理论有了更深的认识。该生的毕业论文评为优秀毕业论文，毕业论文整理出两篇小论文，分别发表在《辽宁工业大学学报》和《农业装备和车辆工程》学术期刊上。通过开放实验室，激发了学生学习汽车理论的热情，为他们的创新思维提供了一个良好的实验平台。

三、结论

篇7

近两年，学校对汽车专业的教学进行了大胆的改革，以不断适应新形势下职业教育的发展需求。除了对发动机模块进行了项目化教学改革和对整车模块采用情景模拟化教学外，我校结合中国职业技术教育学会关于《职业院校学生学习特点与教学模式及方法研究》的课题建设与研究，在2010年9月和天津优耐特汽车电控技术服务有限公司通过校企合作的形式，联合开发了汽车整车“虚实融合”检测实训系统，该系统主要用于满足我校汽车维修和检测专业的高级工与技师层次的理实一体化教学。现将该系统的功能及使用情况介绍给大家，以便参考和借鉴，并恳请大家批评指正，提出宝贵意见。

一、系统概述

该系统是基于与实训模拟器互联的汽车技术虚实融合的协同工作环境与实训系统，由嵌入式软件、多媒体仿真教学软件、远程控制模块、转发器、接收器、通讯接口、汽车整车各总成实训台组成的实训模拟器、学员测试终端组以及屏幕测试系统共同构成，用于汽车构造、系统组成、工作原理、故障诊断排除以及维护保养作业。

二、系统的主要功能及技术特点

1　目前，该系统由“一汽速腾”整车的三个电控子系统及帕萨特发动机电控系统组成，以后数量可扩展至十余个不同的汽车电子系统总成实训台，组成十余个实训模拟器，各实训台(模拟器)互联并组成局域网，该互联局域网可通过服务器并入校园网，向上联机联网实现教学实训资源的共享。

2　每个不同的汽车电子技术实训台(模拟器)均可连接由学生测试终端构成的触力觉装置，组成模拟工位，向下联机联网构成实训模拟工位群，这样便可增加实训人次，减少实训批次，降低训练成本并放大教学效果。学员测试终端可自由接入，其数量可根据需要任意增减。

学员测试终端(模拟工位)能够提供符合虚实融合集成环境的要求和应用的接口，便于与各种汽车实训模拟器实物挂接，支持其他汽车检测设备自由接入，与行业企业相关岗位实际工作情况一致。触力觉的反馈满足实时性，力觉工作空间范围为1500×1500×1500mm，故障码解析准确率100％，动态数据流读取准确率100％，数据传输速率≥100KB，触觉能够测量真实电压、频率、脉宽、示波、故障码和动态数据流。

3　使用计算机鼠标远程设置各装备训练模拟器故障：使用处于远端的笔记本电脑启动中央控制软件，选择将要使用的实训台，点击打开“故障中心”，在故障列表中选择欲设置的故障按钮，点击“设置故障”，该故障便在实训台上立即发生，同时支持在远端实现对车载控制器重新编码、基本怠速设定匹配、防盗系统配置等操作。能够设置的故障包括传感器、执行器、控制单元和机电一体化类的故障，故障形式包括断路、短路、虚接、信号修改、信号干扰、信号模拟等。

4　使用数据采集卡采集实训台的数据，利用多媒体教室的计算机，使用虚拟仪器测试真实电信号，信号数据为汽车发出来的实时数据。

5　拥有多媒体教学软件作为辅助教学手段，分别与各种汽车实物总成实训台链接，通过软硬件交互、虚实融合，实现教与学的互动，并具有考核评估、职业技能评价和鉴定功能，同时支持嵌入PPT课件，方便教师备课。

6　通过全仿真与半仿真的结合、模拟软件与汽车实物总成的结合、单台设备与互联网络的结合以及实际操作与模拟工位的结合，构建系统完整的汽车技术和虚实融合的协同工作环境，在专业教室建立具有临场体验感的集成实训系统，支持多人自由参与，触力觉、视觉、听觉交互响应，构建学校课堂与企业实际工作地点一体化的行动导向的教学模式。

三、系统的组成

整个实训系统由两部分组成，即软件和硬件系统。

1　软件系统主要用于实现各种实训模拟器的互联，与学校校园网的互联，实现各实训台(模拟器)的计算机远程控制、远程故障诊断和远程数据分析，实现各实训台(模拟器)与学生测试终端(模拟工位)的互联、计算机屏幕测试以及软硬件交互辅助教学等，主要软件系统如表1所示。

2　硬件系统主要由汽车各总成实训台构成，即各种汽车总成实训模拟器、远程控制台、学员测试终端(模拟工位)、网络交换机、电子显示白板和多媒体教学装置等，主要硬件系统如图1所示。

在教学过程中，教师利用电子显示白板或触摸屏进行原理、结构、故障诊断思路和方法步骤等内容的讲解，在做好理论知识的储备后，利用教师机对车辆设置故障。学生可在测试终端进行故障的模拟诊断、检测和排除，也可在实车上进行操作，使设备的利用率和教学效果达到最大化。

四、系统的教学示例

1　登录系统

以检测发动机缺缸的故障诊断项目为例，首先登录教学系统，点击“故障中心”，进入系统，界面如图2所示。

2　设置故障

通过教师机使用计算机软件选择将要使用的实训l台，点击打开“故障中心”，在故障列表中选择欲设置的故障按钮，使用鼠标点击“设置故障”，该故障在实训台上立即发生，界面如图3所示，此时如设置二缸喷油器控制电路故障，发动机立即出现缺缸的故障。

3　引导学生观察故障现象

利用鼠标控制远程启动，通过节气门加减速来引导学生观察故障现象。故障现象有发动机怠速游车、发动机抖动、排气尾管发出有节奏的“突突”声和急加速有敲缸现象等。

4　教学设计

(1)师生共同制定检修计划，如表2所示。

(2)任务步骤分为资讯、决策计划、实施和检查评估四个阶段，如表3所示。

5　实施过程

(1)读取故障代码

发动机发生了缺缸的故障，根据代码优先原则，首先连接汽车故障诊断仪读取故障代码，学生利用学员测试终端(模拟工位)同时对车辆进行故障码的读取，界面如图4所示。

(2)分析故障代码

根据仪器显示的故障代码，分析代码的含义。

(3)读取数据流

根据仪器显示的数据流，分析各个数据值，动态数据流可显示设备当前运行中的所有动态参数，包括发动机转速、点火提前角、进气量、喷油量、发动机冷却液温度、发动机负荷、尾气排放状况等，这些数据都是车辆运行数据的实时传递，学生可利用测试终端同时进行读取和分析，界面如图5所示。

(4)线路测试

使用万用表测试相关线路，确认故障点所在。可在测试终端上进行(见图6)，也可指派1～2名学生在实训台架或整车上进行。

(5)排除故障

在经过线路检测后，确定故障点，教师可利用教师机恢复故障线路，启动车辆，检查车辆运行状况。

注：该系统还带有一套“发动机综合分析仪波形自动测试与智能分析系统”，可在计算机上使用虚拟仪器直接读取汽车电子系统各个传感器和执行器的真实波形，根据仪器显示的图形，与标准波形图比较，分析图形变化情况，从而判断故障原因。

篇8

（中国92932部队，广东湛江524016）

摘要：为了在船用设备修理过程中提供可用的平台罗经信号，介绍了使用于某设备的平台罗经模拟器实现过程，该方案以单片机+FPGA+DSC模块为核心，单片机实现人机交互，FPGA实现系统逻辑控制，DSC模块生成平台罗经信号。实测表明，该方法设计简单，满足船载设备的要求，可以实现转速比为1∶36的粗精双通道罗经信号模拟。

关键词 ：FPGA；DSC；罗经；伺服系统

中图分类号：TN802?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）15?0060?03

收稿日期：2015?02?12

0 引言

由于舰船航行中，受到海浪影响，造成船体摆动，使雷达等设备平台无法相对大地平面静止，为保证使用精度，稳定雷达天线平台，雷达必须使用平台罗经数据，消除舰船摇摆的影响。

在船上，使用罗经数据需要协调多个部门，严重影响设备修理进度与修理、调试质量。为解决这一矛盾，本文针对某型号雷达特点，研制了适用于该雷达的平台罗经模拟器。

1 原理

1.1 雷达稳定平台原理

该型雷达使用粗精双通道平台罗经信号，进行船摇信号的隔离，伺服系统的原理图如图1所示。

伺服系统工作时，船摇RDC 模块将平台罗经送来的横摇、纵摇信号转换为数字信号，送至中心机。同时，天线的俯仰角旋转变压器检测天线当前的俯仰角度，并将该信号送到天线SDC模块，转换为数字信号后送至中心机。中心机接收到RDC 模块和SDC 模块数据后，对该数据进行比对、解算，计算出俯仰角度误差，送至误差DAC芯片输出，用于驱动天线俯仰电机，向减小这种误差的方向运动，克服船摇对天线的影响，保证天线平台的稳定。

1.2 粗精机构测角原理

在单通道转换器的测角系统中，转换器的分辨力最终要受到测角元件制造误差的限制。在许多测角精度要求较高的场合，这种转换器难以胜任[1]，而粗精双通道测角由于采用了精通道数据进行校正，其测角精度是单通道测角系统的N 倍[2 ?3]。粗精机构组合原理如图2所示。

粗精机构组合的含义是粗示机构轴角转过1圈时，精示机构轴角则转过n 圈[4]，即由粗示确定轴角的粗略，由精示确定轴角的精确位置，粗精角组合得到真实的机械轴角[5]。

2 系统设计

2.1 设计指标

为了实现对舰船航行姿态的逼真模拟，完成与该设备的对接，特提出以下设计指标：

（1）测角通道：粗精双通道；

（2）转速比：1∶36；

（3）功能：转动、指定角度定位功能；

（4）天线角度连续变化规律：横摇、纵摇角度呈正弦规律变化；

（5）最大变化角度：横摇：-25°~25°；纵摇：-15°~15°。

2.2 硬件设计

当前，模拟罗经的主要实现方式如表1所示。

在本设计中，由于需要实现横摇、纵摇粗精通道的角度计算，同时使用的DSC为14位数字输入，并且需要实现较好的人机交互，只使用单片机、DSP或者FPGA，虽然能完成该设计，但程序设计难度较大。所以为降低难度，简化设计，本系统提出了单片机+FPGA+DSC模块的硬件实现方案，系统原理图如图3所示。

系统设计中，利用单片机编程简单，容易实现与液晶显示器互连的特点，使用单片机作为控制中心，用于接收用户设定的罗经运行数据，并且实现与FPGA的互连，实现当前横摇、纵摇信息的实时显示。利用FPGA强大的逻辑控制能力和大量的I/O管脚的特点，将FPGA作为系统的逻辑控制中心，用于实现对角度的计算，同时完成对角度粗精通道的分解，并将数据送至DSC 模块，实现角度的传送。

2.3 FPGA程序设计

FPGA作为系统的逻辑控制中心，实现各个芯片之间的协同工作，并实现角度的正弦变化，因此FPGA 是整个系统的核心部分，FPGA 程序直接影响系统性能。FPGA程序逻辑图如图4所示。

接收模块：接收从单片机发送来的用户设定信息，包括船摇摆动方式（连续、定位），船摇最大角度（Am）船摇周期（Tc），并将上述参数送至状态逻辑模块。

状态逻辑模块：用于控制船摇的工作状态。尤其在用户设定船摇角度变化时，为防止输出角度出现大的角度跳变，该模块只允许在当前角度为0°时，将设定的最大角度值写入乘法模块，同时，根据用户输入的船摇周期，控制对ROM表的查询速度。

正弦数据表：根据设计需求，角度需要呈正弦变化，因此在FPGA 中需要实现正弦计算。但对于FPGA 而言，要实现正弦计算，需要进行单独的算法设计，难度较大。基于正弦值的对称性，将第一区间的正弦值存储于ROM 中采用查表法，通过读写顺序的变化，获取正弦值。该模块采用状态机实现，如图5所示。

State1 和State3 为正序读取ROM 表，State1 实现第一象限值，State3 将读取值进行反相实现第三象限值；State2 和State4 逆序读取ROM 表，State2 实现第二象限值，State4将数据反相后实现第四象限值。

乘法模块：将用户设定的最大船摇角度和查询得到的正弦值相乘，实现a(t) = Am × sin(2π × Δt)，其中，a(t) 为计算得到的当前值。

粗精通道解算模块：将乘法模块计算得到的角度值，根据1∶36的转速比，转换为对应的粗精双通道角度数据。

数字角度分解模块：由于使用的DSC 模块为14 位数字角度输入，因此该模块将粗精通道的角度数据分解成14位的数字角度值送到DSC模块。

3 结论

本文采用单片机+FPGA+DSC模块的设计方案，以FPGA 为控制核心，使用查表法实现正弦值计算，实现了粗精双通道，转速比为1∶36的罗经模拟器设计。经过实际测试，该系统满足设计要求。

参考文献

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作者简介：罗飞仁（1968—），男，福建莆田人，高级工程师。研究方向为电子装备保障。

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关键词 三维动画；仿真；风洞试验

中图分类号 TP391 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）011-0139-01

1 三维动画及仿真技术的发展现状及发展趋势

随着计算机计算能力的提高，计算方法发生了巨大的变化。计算机软件将数学理论应用到工程实践上去，有效的提高了工程实践的效益。原来系统分析主要依靠的根轨迹和伯德图已经不常使用。2004年以来仿真和建立数学模型的技术被大量应用在研究生的研究工作中，替代了大量的实验，并大量的。仿真技术也大量的应用在航空产品的设计开发过程中。

随着计算机技术的发展，未来国内航空业对仿真技术的要求更高。仿真技术应用应当是主要的需求。建立飞机各系统各分系统的模型用机的设计开发和改进有很大的吸引力。而为建立模型使用的工具技术的进步，将是未来发展的主题。其中模型建立的方法也是研究的热点，因为现在模型的建立已经不是过去微分方程所能解决的了。模型的建立已经涉及到所有的数学方法、复杂系统的仿真。例如面向飞机外型飞机空气动力模型的建立；飞机尾旋模型；计算机上的数字风洞试验；各类场的模型。面向对象的飞机整体的模型将仿真的内容扩大到飞机的全寿命周期。虚拟产品的生产将成为产品设计的第一步，从产品的设计开始仿真就将对未来为航空工业提供有力的支持。模型的规范与标准化将使仿真模型作为航空产品设计开发和使用的重要的工具。使用分布式的仿真系统将是未来的主流，计算机的速度已经不是主要的问题。仿真支撑软件将由管理型向服务型转化，模型就向鱼入水一样在支撑软件的服务下运行。

2 国内外差距分析

我国和世界其他国家在仿真技术方面的差距主要有以下几个方面：

首先是模型基础方面：国外对于仿真技术都是建立在完善的实验数据基础之上的模型，模型是对客观事物充分的理解基础之上才可能进行给出的，以往历年来的大量实验数据在模型建立中起到了核心的作用，所以，模型是具备知识产权的重要组成部分，由于社会的发展，知识产权的越来越受到重视，因此模型所占的比例也逐渐提升。我国，对于实验基础相对较差，实验数据不充足，因此很多时候在没有实验数据的情况下经常用计算的来的数据代替，因而造成模型的准确性下降，效果比较差。

其次是软件基础方面：国外的软件都是比较成型的系统软件，模型的建立需要提高效率，最近几年面向方块图的模型建立软件以及面向传递函数的模型建立软件。可以快速的建立一般系统的模型并进行仿真。国内基本没有能力开发此类软件。大多数人只会使用部分软件。

最后国外通过技术创新建立大量的模型作为产品，逐步成为虚拟产业，获得巨大的经济利益。国内目前总是处于跟踪状态，没有将“制造”模型作为新兴的高技术产业来支持。

3 三维动画及仿真技术在飞机的研制生产及训练试飞中的应用

仿真技术主要可以用于：使用培训过程，如各类操作模拟器、飞行模拟器、软件使用培训教材；使用管理过程，如使用操作设备中的软件、计算机管理系统、航行调度系统软件等；使用维修过程，如远程维修，离线故障仿真，使用寿命延长与管理；服务过程，为下级用户提供各类虚拟服务。

3.1 在某型飞机研制中的利用

目前在所有的飞机研究中，都有工作方真实验设备支持。包括武器、综合导航显视系统、radar、航电、飞机操控系统、飞机动力。与方真理论研究不同的地方是，系统特性分析过程；操纵系统的稳定性、控制性分析与建模。巨系统组成接口分辨过程；在系统分辨过程中产生各种模拟信息。加工工艺过程研究；加工方真与研究、装配方真与研究。研究制造认证；虚构制造过程控制与认证、技术指标验证、研究效果验证。计算机辅助研究在产品的技术状态管理方面有效的提高了效率。虚拟样机为研究人员与工厂的工程技术人员提供一个相互沟通的前期平台，二者可以共同的对研究出的飞机进行探讨，研究人员可以在讨论的工程中，可以听取工程技术人员的合理化建议，发现研究中的漏洞并迅速的进行改正，实现真正意义上的研究与生产的并行，缩短飞机的研制周期，从而不断完善飞机的要求，研究出指标更先进的新一代飞机。这些方真系统有些是采用纯电脑方真，更多的是采用分实物方真。而且方真采用的实物或电脑模型是可以根据要求进行交换的。以往新机型的研究，工作人员都是在图上手工进行研制，研制灵活性小，既不直观，又费时费力，工作效率极低。工作人员采用电脑系统辅助研究与开发各系统与分系统，比较无计算机辅助研究，工作效率可以提高数倍以上。对于研究过程的系统特性分析过程，在系统没有制造出来之前，就希望对控制系统的稳定性、操纵性进行分析。以便得到更优良的研究，否则需要大量的替代研究与返工。计算机方真技术正在用于各类制造过程；电子线路CAD、机械CAD，可靠性、维修性、保障性建模与分析。生产制造阶段，在生产人员的技术培训过程；生产过程的管理；装配、部件检验过程；模拟标准样件；软件部件生产过程能够利用计算机方真技术提供高的制造效率，改进制造工艺。制造进度的管理、制造过程的显示、操作的界面。加工、成品检验过程；如产生检查需要的信息、检查环境、显示生产进度。模拟标准样件；对某些不易打开、解开的样件进行模拟。为了使客户了解成品，采用模拟技术介绍和展示装备是极其重要的，特别是展示。客户还可以利用方真技术检验装备使用过程和使用成果，尤其是一些不宜实际操作演示的样品。

3.2 在飞行训练中的应用

由于费用问题，节约成本提升训练效果考虑，我国训练模拟所用的设备也有很大程度的提升。绝大多数复杂的新装备都有使用训练模拟设备。在军队和地方各航空学校都建立了飞行模拟训练机构，配有各类教练飞机的训练模拟器。

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【摘要】二十一世纪以来，人类由工业化时代步入信息化时代，掌握多方面的信息知识与具备信息方面的能力已经是新军革时期对现代军人的必然要求。在信息化时代中，为实现军队建设的跨越式发展，必须不断深入加强新的观念，不断深入探索新的教育方式和教育方法，加快培养具有时代特色的信息化人才队伍，为建设信息化军队和打赢未来信息化条件下的战争提供人才支持,以适应未来信息化条件下的军事作战、训练的需要。〖HJ0.9mm〗

【关键词】信息化军事人才培养

随着科学技术的突飞猛进，未来的信息化条件下的战争，从某种意义上说，就是先进的作战理论、高超的军事谋略和战法、先进的武器装备的综合较量。这就决定了信息化条件下的战争对人才素质的基本要求，必须要具备与信息化战争相适应的军事观念、军事理论水平和信息科技知识，具有适应信息化条件下的作战环境要求的心理素质和体能素质的新型军事人才。未来信息化条件下的作战具有“非线式”、“非接触”、“非对称”，而且作战过程将会是非常艰苦、非常激烈、非常紧张。战争将涉及多维立休空间，既有传统的陆海空三维空间的交战，又有网络、电磁、太空、心理、情态、认知等物理空间和虚拟空间等全新领域的对抗，在作战中敌我战场界限模糊，没有前方后方、前沿纵深之分，各个作战空间之间既相对单个独立又相互重叠交叉，这些新特点将都对未来信息化条件下的指挥员的复合型作战指挥能力提出了更高、更严的要求。俗话说，“实践是增长才干的最好课堂，岗位是提高素质的基本平台”，复合型人才需要用“复合”的办法来培养和锻造。因此认真研究信息化战争的特点与规律，积极拓展人才培养的新办法、新形式和新路子，坚持创新、勇于创新，着眼打赢信息化条件下的战争的长远需要，才能不断加快未来信息化条件下的信息化人才建设和培养的步伐。

1.确立信息化人才培养目标，构建创新教学知识体系

为适应未来信息化条件下的战争和军队现代化建设的需要，对于信息化人才的培养要着眼长远发展，着眼未来信息化条件下战争对人才素质的要求，要把培养的目标定位在拥有现代科技知识，能够驾驭高技术战争的要求上来。要具有坚定的政治信念，要大力加强理想信念教育，用正确的思想和政治理论武装他们的头脑，确立正确的世界观和人生价值观，牢固打牢为国防献身、为部队现代化建设尽力的思想基础；要有过硬的专业技能，通过学习培训，使他们具有坚实的军事理论和高科技知识，熟知外军相关的信息理论知识，掌握相应的专业技术知识和具有较好的专业技能，并具有快速反应能力以及灵活应变的作战能力；要有丰厚的基础文化知识；具有良好的心理和身理素质。有良好的心理品质、坚韧不拔的意志以及对各种环境的适应能力。为适应这一人才培养目标要求，我们应遵循“基础宽厚、支柱坚实、专业灵活、知识前卫”的方针，在实践中着力解决好当前教学过程中普遍存在的“专业单一”、“指挥单一”、“方式方法单一”、“隔行如隔山”等问题，并要科学地优化教学知识体系，淡化专业与专业之间的界限，拓宽专业口径，扩充专业内涵，已增强在专业学习中的灵活性、扩展性和多样性。

2.搞好培养信息化人才规划设计，完善信息化人才培养教育模式

信息化条件下的人才结构是差异性和共同性的融合，他们既有共同的素质结构特征，但又要具有适应军队未来信息化建设的不同特点;既要培养当前军队需要的应用型的人才，又要培养满足未来新时期信息化发展需要的未来复合型人才; 只有充分搞好培养信息化人才规划设计，着眼发展，立足现实、全盘设计、阶段推进，才能满足培养信息化条件下的人才的要求。信息化人才培养是一项长期的战略任务，而且任重道远，因此，在培养过程中应要针对信息化条件的特点，重点要充实和突出相关的信息化方面的知识、信息化技术、信息化装备、信息化防御、信息化攻击、信息化战争和信息化军队建设等方面的内容。在教学过程中要“夯实基础，实事求是，不走过场”，做到“缺什么，补什么；少什么，学什么”，使培养信息化新型人才建设正规化、制度化、以增强人才培养的整体效益。