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面向航天发射的仿真训练系统研究与总体设计

张桂洪  
【摘要】:随着我国航天事业的迅猛发展,尤其是载人航天工程的顺利实施,对发射试验的组织指挥、测试发射操作质量和测量控制能力提出了更为苛刻的要求。对于发射场而言,由于缺少实装设备,无法实施测试发射过程的集成训练,严重制约了测试水平的提高和向实战能力的转化。仿真技术的发展,尤其是现代分布式仿真和虚拟现实技术的发展,给发射场信息化条件下训练提供了有效途径。 基于上述现实需求,本文对系统进行了研究和总体设计。以运载火箭的测试发射、测量控制、指挥通信综合训练为目标,采用分布式仿真、数值仿真和视景仿真技术,建立火箭测试发射仿真、火箭飞行仿真和测控半实物仿真系统,突破实装设备实时无缝连接技术,形成一套融合实装设备和数字仿真系统的航天发射仿真训练系统,为航天发射任务的测试发射操作提供虚拟训练设备,为测控跟踪训练提供模拟目标信息源。 文章首先分析了仿真训练系统需求,确定了系统组成及各模块功能,结合高层体系结构(High Level Architecture, HLA)分布式仿真理论,建立了基于HLA/RTI的、融合半实物系统和数值仿真系统的航天发射仿真训练系统体系结构。其次,根据仿真训练要求,提出了火箭测试发射仿真、火箭飞行仿真、测控半实物仿真的体系结构;研究了基于数值仿真和Labview建模的火箭测试发射仿真技术,研究了火箭飞行仿真系统的弹道仿真、遥测数据仿真和基于Vega Prime视景仿真技术,研究了基于仿真代理和设备模拟器的测控半实物仿真技术。最后,文章提出了系统的集成方式和关键技术。 目前,仿真训练系统已完成第一阶段开发。系统实现解决了航天测试发射所面临的难题,达到了总体设计目标。


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