半实物仿真技术基础应用实践

　　《半实物仿真技术基础应用实践》力求理论结合过程实际，全面介绍半实物仿真技术基础及应用。全书共7章：第1章简要介绍系统仿真及半实物仿真的概念、半实物仿真发展趋势；第2章介绍仿真建模的理论、方法，着重介绍了飞行器仿真建模和自然环境仿真建模技术；第3章介绍实时仿真机、软件及接口技术，包括实时仿真计算机、软件开发环境、实时网络及接口技术；第4章介绍物理效应仿真技术，包括运动特性仿真技术、负载特性仿真技术、匹配与导航信号仿真技术、目标与背景特性信号仿真技术、其他传感器仿真技术；第5章介绍半实物仿真系统构建、分析与评估，包括半实物仿真系统设计、半实物仿真系统集成、半实物仿真试验实施、试验设计与结果分析、半实物仿真系统VV&A与可信度评估；第6章介绍飞行器制导与控制仿真应用，包括综合控制计算机在回路仿真、导航与控制半实物仿真、射频制导半实物仿真、光学成像制导半实物仿真、复合制导半实物仿真、多飞行器协同制导半实物仿真和飞行器操控训练模拟仿真等典型应用案例，涵盖仿真系统组成及关键点等内容；第7章介绍基于仿真试验的飞行器性能评估，包括抗干扰性能的仿真试验评估、主动对抗性能的仿真试验评估、制导控制性能的仿真试验评估。

　　程进，男，汉族，研究员，控制科学与工程专业工学博士，担任北京机电工程研究所硕士研究生导师和北京航空航天大学兼职博士生导师，现任某飞行器型号总设计师、北京机电工程研究所主任。在飞行器制导控制系统设计、半实物仿真技术研究领域做出了突出贡献。先后获得军队科技进步三等奖、国防科技进步二等奖、国防科技进步三等奖、中国航天基金奖等多项荣誉，2015年享受国务院政府特殊津贴。刘金，男，汉族，研究员，控制科学与工程专业工学博士，担任北京机电工程研究所硕士研究生导师，在飞行器制导控制系统半实物仿真技术研究及仿真能力建设领域做出了突出贡献。现任某飞行器型号副总设计师、仿真专业副总工程师、北京机电工程研究所科技委副主任。历任中国仿真技术学会副理事长、军用建模与仿真标准化委员会委员。获得获国防科技进步一等奖、中国系统仿真学会仿真技术贡献奖。

第1章概述1
11系统仿真1
111系统仿真的定义［1］1
112系统仿真的分类2
113系统仿真的作用及意义［3］2
12半实物仿真9
121半实物仿真系统组成及功能10
122半实物仿真需关注的几个问题［1］11
123半实物仿真作用11
13半实物仿真发展趋势［4］13
131国外半实物仿真技术发展现状13
132国外半实物仿真应用现状16
133国内外现状对比分析及发展方向16
参考文献20第2章仿真建模22
21仿真建模的理论、方法、过程与原则22
211仿真建模的基本概念22
212仿真建模的一般原则［1］22
213仿真建模的理论和方法23
22飞行器仿真建模54
221常用坐标系及转换矩阵55
222飞行器运动学与动力学模型60
223飞行器控制模型63
224飞行器目标运动模型63
225飞行器与目标的相对运动模型63
226几何关系模型［10］64
227其他辅助模型64
23自然环境仿真建模65
231理想模型66
232大气数值模式69
233观测数据模型70
234自然环境仿真辅助支撑平台70
参考文献73第3章实时仿真计算机、软件及接口74
31实时仿真计算机［3］74
311美国ADI公司AD系列实时仿真机74
312美国MathWorks 公司的xPC Target75
313美国国家仪器（NI）公司的LabVIEWRT 实时仿真平台76
314美国ConCurrent公司iHawk并行实时仿真多处理平台76
315加拿大Opal RT公司的RTLAB 实时仿真系统76
316德国dSPACE 公司的dSPACE 实时仿真平台77
317国防科技大学“银河”仿真工作站和高性能仿真计算机系统77
318航天三院海鹰仿真工作站78
319国内其他仿真机及仿真平台79
32实时仿真软件开发环境［3］79
321ADI公司仿真软件集成开发环境79
322RTLAB仿真平台软件及支持环境RTLABTM81
323dSPACE 系统仿真软件开发环境82
324美国并行仿真建模环境SimWB（Simulation Workbench）82
325“银河”一体化仿真环境82
326海鹰一体化建模与实时仿真软件84
327华力创通HRT1000仿真软件系列86
33实时网络及接口技术87
331仿真系统的网络87
332实时光纤网88
333仿真系统时钟同步技术89
334仿真系统实时控制技术90
335仿真系统接口适配技术91
参考文献93第4章物理效应仿真技术94
41运动特性仿真技术94
411角运动仿真94
412线运动仿真100
42负载特性仿真技术105
421舵机负载特性仿真105
422摆动喷管负载特性仿真112
43匹配与导航信号仿真技术118
431卫星导航信号仿真118
432星光导航信号仿真125
433地形匹配信号仿真129
434景象匹配信号仿真132
435地磁匹配信号仿真136
44目标与背景特性信号仿真技术141
441雷达目标与背景特性信号仿真142
442光学目标与背景特性信号仿真163
45其他传感器仿真技术183
451气压高度仿真183
452雷达高度仿真187
参考文献191第5章半实物仿真系统构建、分析与评估193
51半实物仿真系统设计193
511半实物仿真系统设计原则193
512半实物仿真系统指标确定194
513相似关系实现198
514系统误差和仿真精度分析201
52半实物仿真系统集成204
521半实物仿真系统集成的基本要求204
522半实物仿真系统集成的主要步骤205
53半实物仿真试验实施207
531半实物仿真试验大纲制定207
532半实物仿真试验方案制定208
533半实物仿真试验主要阶段208
534半实物仿真试验开展210
535仿真系统故障处理211
54半实物仿真试验设计与结果分析212
541试验设计方法212
542仿真结果分析方法214
55半实物仿真系统VV&A与可信度评估218
551半实物仿真系统VV&A活动219
552半实物仿真系统可信度评估225
参考文献228第6章飞行器制导与控制仿真应用229
61综合控制计算机在回路仿真229
611功能概述229
612仿测仪系统组成230
62导航与控制半实物仿真234
621功能概述234
622系统组成234
623关键点234
63射频制导半实物仿真236
631功能概述236
632系统组成236
633关键点237
64光学成像制导半实物仿真238
641功能概述238
642系统组成238
643关键点239
65复合制导半实物仿真240
651功能概述240
652分布式复合制导半实物仿真240
653基于波束合成器的复合制导半实物仿真240
654基于紧缩场的复合制导半实物仿真241
655关键点243
66多飞行器协同制导半实物仿真244
661功能概述244
662系统组成244
663关键点244
67飞行器操控训练模拟仿真246
671功能概述246
672系统组成246
673关键点247
参考文献249第7章基于仿真试验的飞行器性能评估250
71抗干扰性能的仿真试验评估 250
711评估目的250
712评估指标251
713仿真评估试验方法252
714评估方法255
72主动对抗性能的仿真试验评估257
721评估目的257
722评估指标257
723仿真评估试验方法258
724评估方法260
73制导控制性能的仿真试验评估261
731评估目的261
732评估指标261
733仿真评估试验方法262
734评估方法262
参考文献265