軍用嵌入式仿真技術(shù)的體系結構研究

摘要：基于目前軍事裝備研發(fā)與訓練中對臨時(shí)性模擬過(guò)程的需求，采用了技術(shù)融合的方法，將嵌入式技術(shù)和仿真技術(shù)整合，將仿真作為最終目的，將嵌入式技術(shù)作為其實(shí)現形式，研究了軍用嵌入式仿真技術(shù)的體系結構。結合理論推演和相關(guān)技術(shù)的探討，論證嵌入式仿真技術(shù)應用的可行性。并最終提出實(shí)現嵌入式仿真技術(shù)的解決方案，滿(mǎn)足了軍事裝備研發(fā)與訓練中對臨時(shí)性模擬過(guò)程的需求，填補了其基礎理論的空白。
關(guān)鍵詞：電路與系統；體系結構；綜述；仿真

嵌入式仿真技術(shù)由嵌入式技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)整合而成，以仿真技術(shù)為主要功能，以嵌入式技術(shù)為實(shí)現形式。
仿真技術(shù)模擬環(huán)境和狀態(tài)對用戶(hù)產(chǎn)生的影響；同時(shí)允許用戶(hù)對仿真產(chǎn)生動(dòng)作，將動(dòng)作效果反饋給用戶(hù)。仿真技術(shù)必須依靠有效的體系結構，不同級別的仿真系統體系結構也不同。戰役或戰術(shù)級別的仿真技術(shù)需要隨裝備或部(分)隊行動(dòng)，因此該級別的仿真技術(shù)正在向小型化、可編程化和模塊化發(fā)展。嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統的對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。
嵌入式仿真技術(shù)是將仿真技術(shù)的核心軟件植入嵌入式系統，依靠嵌入式系統的運算處理能力、探測控制能力、通信能力和存儲能力完成仿真過(guò)程。

1 軍用嵌入式仿真技術(shù)基本理論體系
1．1 嵌入式仿真技術(shù)基本功能
軍用仿真技術(shù)研究兩個(gè)方面：武器裝備仿真和作戰仿真。仿真技術(shù)將部隊實(shí)裝研究與訓練、演習、作戰推演轉化成由計算機虛擬完成的逼真過(guò)程，以減少周期和資源投入，其可重復使用的特點(diǎn)又方便了裝備或作戰研究。嵌入式仿真是在實(shí)現仿真功能基礎上，進(jìn)一步實(shí)現小型化、可編程化和模塊化。
1．2 嵌入式仿真技術(shù)功能實(shí)現
嵌入式仿真技術(shù)3個(gè)要素是系統(被仿真對象)、系統模型和嵌入式設備。聯(lián)系這3個(gè)要素的基本活動(dòng)是模型建立、仿真方案生成和仿真試驗，輔以驗證、分析和反饋。

1．2．1 建立模型和仿真方案生成
仿真技術(shù)建模方法包括機理建模方法、系統辨識建模方法、多分辨率建模方法、面向對象建模方法、多視圖建模方法、數據可視化建模方法、多媒體建模方法、面向組件建模方法和面向服務(wù)建模方法等。模型是嵌入式仿真技術(shù)的基礎，模型是否準確地描述了被仿真對象，是結果是否可信的前提。因此要進(jìn)行模型驗證，包括可信性驗證和一致性驗證，以檢查模型是否正確地描述了實(shí)際系統，以及模型輸出是否充
分接近實(shí)際系統的行為。
1．2．2 仿真實(shí)驗
仿真實(shí)驗是嵌入式設備依據系統模型和仿真方案，自動(dòng)計算并給出虛擬環(huán)境和虛擬狀態(tài)供用戶(hù)動(dòng)作的過(guò)程，這是由嵌入式設備硬件和軟件共同完成的過(guò)程。仿真實(shí)驗以自動(dòng)控制技術(shù)為理論體系，以虛擬環(huán)境和狀態(tài)的瞬態(tài)變化為激勵，以用戶(hù)動(dòng)作為響應，再以該動(dòng)作對虛擬環(huán)境和狀態(tài)產(chǎn)生的效果的反作用為反饋，整個(gè)過(guò)程是閉環(huán)控制過(guò)程，可歸納為如下數學(xué)模型

G為虛擬環(huán)境或狀態(tài)，Gb為仿真結果，H為系統處理過(guò)程，s為時(shí)間。如過(guò)程中存在用戶(hù)先于環(huán)境狀態(tài)反饋的動(dòng)作，則應增加前環(huán)反饋，模型與上式基本相同，但H(S)應展開(kāi)為

其中Gr(s)、Gp(s)和Gc(s)定性地代表仿真過(guò)程中增加前環(huán)反饋后可能存在的處理過(guò)程。