军用飞机运动性能仿真系统设计方法

军用飞机飞行仿真技术是目前军事仿真领域的热点技术并具有广泛的应用前景.飞机运动性能仿真则是整个飞行仿真系统中的核心内容,它在三维空间内对飞机的运动性能进行模拟展现,并为飞行仿真系统的其它组成部分提供仿真的基础平台,其仿真的效果将直接影响到飞行仿真的整体效果.设计了军用飞机运动性能仿真系统的总体方案,通过图例描述了系统内外部接口的设计情况,然后总结构建了军用飞机运动性能仿真的建模思路和数学模型,并寻找了目前较好的模型解算方法,旨在为系统开发者提供一种设计方法上的启迪.     

飞行管理系统AADL建模与分析

航空电子系统软件的建模与分析是保证军用和民用飞机高可靠、高性能的重要手段,也是模型驱动软件体系结构的重要组成部分。飞行管理系统作为航空电子系统的重要组成部分,传统上,对该系统的可调度性分析是在系统设计完成后,在实现与验证阶段进行的,这使得系统无法进行的准确地软硬件需求分析。采用先进的建模方法AADL对其进行建模,为飞行管理系统的可调度性分析、可靠性分析以及通信延迟等分析提供了可能,使得在系统需求分析阶段就可以准确确定系统的软硬件需求,并能大大降低系统的更改验证成本。首先论述了建模语言AADL的基本构成以及与航空电子应用接口规范ARING653的对应关系;然后描述了飞行管理系统的功能构成,并建立了飞行管理系统的AADL模型;最后详细论述了系统调度理论,AADL工具,飞管系统AADL模型的仿真分析。通过仿真分析为飞管系统的处理器选型、系统设计、软件设计与优化提供了依据。     

飞行管理系统AADL建模与分析

航空电子系统软件的建模与分析是保证军用和民用飞机高可靠、高性能的重要手段,也是模型驱动软件体系结构的重要组成部分。飞行管理系统作为航空电子系统的重要组成部分,传统上,对该系统的可调度性分析是在系统设计完成后,在实现与验证阶段进行的,这使得系统无法进行的准确地软硬件需求分析。采用先进的建模方法AADL对其进行建模,为飞行管理系统的可调度性分析、可靠性分析以及通信延迟等分析提供了可能,使得在系统需求分析阶段就可以准确确定系统的软硬件需求,并能大大降低系统的更改验证成本。首先论述了建模语言AADL的基本构成以及与航空电子应用接口规范ARING653的对应关系;然后描述了飞行管理系统的功能构成,并建立了飞行管理系统的AADL模型;最后详细论述了系统调度理论,AADL工具,飞管系统AADL模型的仿真分析。通过仿真分析为飞管系统的处理器选型、系统设计、软件设计与优化提供了依据。     

对象关系转换接口在飞行仿真建模环境的应用研究

飞行仿真建模环境是构造飞机飞行仿真模型并进行飞行仿真实验的软件平台.作为一项复杂的大系统,FSME采用了当今流行的面向对象建模工具--统一建模语言UML对系统进行建模,因此在FSME系统的前台飞行仿真模型是以对象的形式存在.由于当今数据库市场上面向对象数据库产品还很少,因此存储飞行仿真模型的模型库采用了当今主流的关系型数据库库管理系统.因此仿真前台对象和后台存储的关系表格之间存在着"阻抗不匹配"的问题.该文主要阐述对象关系转换接口的设计、实现及在飞行仿真建模环境中的应用.     

基于CORBA的飞行仿真建模环境的实现研究

飞行仿真建模环境是构造飞机飞行仿真模型并进行飞行仿真实验的软件平台。作为一项复杂的大系统,系统的实现采用了当今仿真技术的主流技术-分布式仿真技术和当今分布式组件技术的主流-CORBA技术。CORBA作为系统的“软总线”把飞行仿真建模环境的前台和远程的模型库和算法库连接起来。而且应用CORBA实现了对象-关系接口组件,屏蔽了仿真前台对象和后台存储的关系表格之间的差异,解决了“阻抗不匹配”的问题。     

基于GIS的火箭飞行应急决策仿真系统研究

航天发射是一项高风险事业,若运载火箭在飞行过程中发生故障,将会给人民群众的生命财产带来巨大的损失;为此,设计了一种基于GIS的火箭飞行应急决策仿真系统,阐述了系统的总体框架,分析了系统的功能,重点研究了飞行数据的获取与处理、地理数据的处理和应急决策方法等关键技术问题;最后,对系统进行了集成仿真,实现了对火箭飞行过程的全程监控,并模拟了火箭发生爆炸时的事故范围;实践证明,该系统能够实时监控火箭的飞行状态,并为指挥员提供应急决策支持,提高了航天发射的智能化决策水平。     

基于XML&WEB的系统建模与仿真方法的研究

XML为Web提供了一种新的组织信息和知识的途径。在基于Web的建模与仿真中,使用XML,“文档”这一概念可以扩展为对模型信息的封装。该文利用XML技术,设计了Web仿真系统建模的模型规范：建模可视化规范(MVL)和模型的可扩展标志语言(MXL)。并在此基础上,构建了模型融合的体系结构,形成了基于XML的Web仿真系统建模与仿真一体化方法。     

基于XML的飞行仿真模型管理系统研究

针对在飞行仿真模拟中有较大量飞行仿真模型文件需要管理的情况,使用Java语言实现模型管理系统.该系统使用XML语言格式对模型进行索引、组织和控制,定制了一种针对飞行仿真模型的特定的数据存储格式,为以后飞行仿真模型的管理提供良好的手段.经应用结果表明,该系统具有简单、易实现的特点,并具有良好的可扩展性.     

基于XML的机载航电系统仿真模型结构化描述

通过分析机载航电系统仿真模型存在的问题,给出了XML数据模型描述的方法和特点,提出了以想定任务需求为仿真建模的驱动数据的方法,基于XML技术设计了想定任务-飞机-机载装备三层描述关系。分别给出了想定任务和航电系统仿真模型的组成、结构化语言描述、有向树模型及XML技术描述的方法,并在此基础上形成规范的系统接口,为系统建模平台的建设提供重要的技术基础。最后,根据有向树和XML技术的特点,以节点和元素为基本单元,设计了XML文件数据访问的操作函数,形成系统建模平台的基础资源,利用设计的XML任务描述文件给出了航电系统仿真应用平台的设计架构。分析表明该方法用于航电系统仿真平台的建设将很大程度上提高仿真模型资源的重用性和共享性。     

基于模型的空面导弹仿真系统设计

采用基于模型的仿真软件设计思想,研究了空面导弹的飞行仿真系统的设计方法,针对具体的任务和功能要求,建立了仿真系统多层次的结构体系.应用软件工程中面向对象的方法和模块化设计的建模理论,对仿真系统的仿真模型设计进行了研究,确立了模型的描述形式和接口设计规范.仿真系统遵循模型与数据相分离、数据交换通过接口实现的设计原则,采用消息驱动机制管理整个仿真过程,已成功应用于某型空面导弹的仿真试验中.     

Model continuity in the design of dynamic distributed real-time systems

Model continuity refers to the ability to transition as much as possible a model specification through the stages of a development process. In this paper, the authors show how a modeling and simulation environment, based on the discrete event system specification formalism, can support model continuity in the design of dynamic distributed real-time systems. In designing such systems, the authors restrict such continuity to the models that implement the system's real-time control and dynamic reconfiguration. The proposed methodology supports systematic modeling of dynamic systems and adopts simulation-based tests for distributed real-time software. Model continuity is emphasized during the entire process of software development $the control models of a dynamic distributed real-time system can be designed, analyzed, and tested by simulation methods, and then smoothly transitioned from simulation to distributed execution. A dynamic team formation distributed robotic system is presented as an example to show how model continuity methodology effectively manages the complexity of developing and testing the control software for this system.     

支持Modelica模型的半物理仿真系统设计及关键技术

针对当前基于MATLAB/SIMULINK的半物理仿真（Hardware in Loop Simulation,HILS）系统中不支持多领域建模、联合仿真模型转换过程复杂且存在误差等问题,提出基于Modelica和建模仿真软件MWorks进行HILS的方法,分析其所涉及的建模方法、实时仿真接口和代码生成等关键技术,并以此为基础构建支持Modelica模型的HILS.以前起落架转向系统和起落架收放系统为应用实例,建立HILS平台,对该方法进行验证.仿真结果表明该方法可行,结果可信度高.     

基于元模型的可重用仿真模型表示方法研究

仿真模型的组合与重用是当前复杂系统建模仿真领域的热点研究问题,统一的仿真模型表示方法与表示规范是实现模型重用的关键技术.模型表示在仿真研究中有着重要作用,可重用仿真模型对表示方法和表示规范有具体的需求,当前用于表示仿真模型的方法包括程序设计语言表示、仿真语言表示和通用建模语言表示三种,这三种仿真模型表示方法在满足可重用仿真模型表示需求方面均存在不足,为此文中提出了基于元模型的仿真模型表示方法,给出了元模型表示规范的设计策略.元模型表示方法较好地克服了现有方法存在的不足,可满足模型重用对模型表示的需求.     

VMIC下基于邦元范型的实体运行机制研究

分析了以以太网为平台,以HLA/RTI为基础的虚拟试验的局限性,研究了基于实时网络的虚拟试验系统的设计方法;针对参加仿真运行的模型多样性、复杂性和异构性导致的仿真集成问题,提出了基于模型封装器的分布模型集成思路,对封装器,模型接口,邦元之间数据交互等关键技术进行了分析与研究,并对控制模型进行仿真迭代的邦元使能程序进行了详细的阐述;设计并开发了基于VMIC反射内存网的虚拟试验实时系统(VVTRTS),对VVERTS的属性更新延迟性能指标进行了测试,与MAK-RTI做了比较,验证了VVERTS有着较小的属性更新延迟和较高的实时性;应用结果表明,该方案对实时性要求高的分布虚拟试验系统搭建具有一定的实用价值。     

潜艇作战仿真训练系统联邦中HLA接口规范研究

为了提高潜艇作战仿真训练系统联邦的可重用性，增强各仿真部位和控制部位的互操作性，构造更为合理的体系结构。该文结合掌艇部队装备发展和作战训练实际，针对仿真驱动的潜艇实装作战仿真训练系统，基于高层体系结构（HLA）机制，结合HLA接口规范所提供的6类服务，重点研究潜艇作战仿真训练系统联邦中的HLA接口规范。     

Integrating specification of human-computer interface with Jackson system development

Procedures for integrating task analysis and design of the human-computer interface (HCl) with a structured system development method, Jackson system development (JSD), are described. Process structure diagrams (PSDs), the major modelling notation of JSD, described tasks, and task specifications were evaluated for cognitive complexity. Task complexity analysis helped allocation and design of human tasks and to produce computer task support specifications. The cognitive dimension of task analysis highlighted the need for task support actions, especially information display support for working memory. Dialogue specification for a direct manipulation interface design was based on the JSD entity/event model from which the interaction metaphor, screen design, and permissible manipulations were derived. Further PSDs were constructed to specify interface object management processes. Preliminary evaluation of the method was carried out using JSD analysts. Results showed the method proved easy to learn even for non-HCl specialists.     

基于压气机级的压气机系统的建模与仿真方法

基于压气机性能方程推导出一种新的压气机级的数学模型，用Modelica语言和Dymola编译器建立了压气机级模型；基于此压气机级的建模环境，开发了压气机系统仿真程序。其灵活的面向对象的体系结构允许任何压气机系统结构在windows2000／XP平台下使用一个运行有在线帮助的用户交互式的友好的拖放界面进行仿真。仿真结果表明，这种方法不仅易于仿真复杂的压气机系统，而且能实现非设计转速小流量工况下的性能仿真，且只要雷诺数充分大，用这种方法得到的结果与实际结果是相吻合的。     

基于UML的嵌入式建模方法改进策略研究

统一建模语言UML(unified modeling language)在嵌入式系统设计建模中已经获得了广泛的承认,有很多成功的应用.但UML在嵌入式建模中存在时间约束描述能力不强和所建模型形式化复杂、验证难及模型重用性不高等问题.针对这些问题提出了一种改进策略:定义实时语义和映射规则,建立实时描述模式模板,使用模板中实时描述模式描述时间约束信息.改进后的方法能可视化地分析模型、纠正错误和简单地进行形式化转换,能利用支撑工具对模型进行验证,较好地解决了UML在嵌入式系统建模中存在的问题.     

核电厂模拟机电气系统建模与仿真

核电厂全范围模拟机电气系统数量众多导致仿真计算量巨大,设计参数的缺失影响仿真精度,系统数据接口之间的数值传输需要实时准确.为提高仿真计算效率、精度和保证实时数据传递,阐述了系统仿真策略和参数分类存取方法;基于电动机、静态负荷及低压开关模型和仿真,重点讨论了模块参数的反算功能和接口数据实时传递原理.以某1000 MW核电厂电动机及电气系统主接线为例,对仿真模型和方法进行了分析和验证.仿真结果证明:采用电气系统仿真策略和仿真方法,有效减少了全范围模拟的电气系统数量,对设备参数进行分类存取,提高了仿真计算效率;关键模型参数的自动反算和系统设备接口数据的及时准确传输,保证了计算的简洁性和数据传输的实时性;同时模型的仿真精度满足设计要求.仿真模型方法及开发工具在核电厂模拟机电气系统建模与仿真中具有广泛的适用性.     

基于Markov链的软件任务剖面建模方法研究与实现

针对航空航天等安全关键领域里嵌入式软件测试中存在的困难,引入并研究了用户需求模型和任务剖面模型的概念及表示方法,设计并实现了基于用户需求模型的任务剖面模型自动建模算法,进而结合Markov链模型与任务剖面模型,为任务流提取和测试用例生成工作提供依据,基于Rose可扩展接口(REI)开发了任务剖面模型自动建模工具.通过验证,肯定了上述方法与工具在嵌入式软件测试过程中的效果和价值.