仿真训练系统范文

仿真训练系统范文（精选12篇）

仿真训练系统 第1篇

视景仿真是近几年随着计算机技术与仿真理论的发展而出现的一门新型学科。其采用计算机图形技术,根据仿真的目的,构造仿真对象的三维模型并再现真实的环境。将视景仿真运用于电子对抗的模拟训练,可全面表现电子对抗的作战、试验态势、进程以及对抗效果,使飞行员更直观地使用电子对抗设备,从而在战时能对各种情况做出快速、准确的反应。因此,采用视景仿真技术研制飞机电子对抗仿真训练系统,对于解决飞行员所面临的训练问题,提高飞行员训练效果具有重要的现实意义。

1 系统数学模型建模

针对机载电子对抗系统的特点,在分析系统主要功能的基础上,建立了图1所示的仿真数学模型。

(1)雷达仿真模型。雷达仿真模型用于模拟加载在敌我双方飞机、舰船、导弹阵地上的各种雷达的工作过程和技术、战术指标。主要包括雷达发射机模型、接收机模型、天线扫描和方向图模型等。

(2)告警器仿真模型。告警仿真模型用于模拟告警器的发现、识别及告警工作流程。

(3)干扰仿真模型。干扰仿真模型主要包括有源干扰吊舱模型和无源干扰模型。

(4)目标与环境模型。目标与环境仿真模型用于解算目标瞬时RCS及电磁波传输特性,包括大气传输、地面反射、杂波图或点杂波以及多径效应等。

(5)导弹武器仿真模型。导弹武器仿真模型用于仿真导弹武器的发射、飞行、击毁过程。

2 视景仿真训练系统设计及实现

2.1 系统功能

该训练系统以硬件平台为基础,通过信号采集系统获取干扰吊舱控制盒、无源投放器控制面板的输入信息。软件可以模拟飞机平显、多功能告警显示器,主要用于飞行员对机载电子对抗设备模拟仿真操作训练和测试,使飞行员掌握复杂雷达信号环境下某型机载电子对抗设备的使用,提高电子对抗作战技能。同时,将使用者引入到由计算机合成的虚拟战场环境中去,使受训者在与系统的直接交互中感受战争,研究电子对抗作战方法、样式及理论,并可对作战毁伤效果进行评估并提出改正意见,为未来作战方案提供决策依据。系统结构如图2所示。

2.2 系统硬件电路设计实现

硬件系统由显示装置、中央处理机和人机交互部分组成。显示装置含3个液晶显示器,其中主显示器用于实时显示敌我态势和软件界面,另两个副显示器在两侧,模拟飞机座舱的左右两个操作台。中央处理机用于数据的处理,为携行方便,将中央处理机与主显示器合在一起。人机交互部分主要用于获取电子干扰吊舱控制盒和无源投放器控制面板各种控制按钮的状态,通过数据采集处理电路与主机通信,实现半实物装备与虚拟战场环境之间的交互并为准确评定训练成绩提供客观依据。

人机交互部分是系统硬

件电路设计的重点。根据人机交互部分的功能要求,自行设计了信号采集电路。该电路由信号驱动、CPU两部分组成。CPU采用C8051S020单片机,通过P0口采集发射、投放、加电信号等各开关的状态。CPU采集开关状态后通过RS232口发送到中央处理机,中央处理机获取串口发送来的信息与仿真训练软件实时交互,实现仿真训练。接口控制系统的串行通信速率为9 600 b/s,在设备状态发生变化后,能够在少于2ms的时间内完成设备状态的采集、处理和传送,完全满足实时处理的要求。

2.3 系统软件设计及实现

2.3.1 通信接口程序的设计实现

通信接口程序的设计实现中,使用Visual C++6.0编写了上位机和下位机通信程序,串行通信接口使用RS-232串口标准。在这里,主要对下位机接口通信程序进行重点介绍,通过引入多线程串口编程工具CSerialPort类实现。

CSerialPort类是支持线连接(非MODEM)的串口编程操作,与MSComm控件相比,其搭建通信框架快速,编程方便。打包时,不需要加入其他文件,而且函数都是开放透明的,允许用户进行改造。CSerialPort类是基于多线程的类,其接收数据流程如下:(1)设置串口参数(如串口号、波特率等);(2)开启串口监测工作线程,监测串口接收数据、流控制事件及其他串口事件;(3)以消息方式通知主程序,激发消息处理函数进行数据处理。发送数据直接通过调用类函数WriteToPort ()实现。在应用过程中,需要手工添加WM_COMM_RXCHA的消息处理函数OnComm(),每当串口接收缓冲区内有一个字符时,就会产生一个WM_COMM_RXCHAR消息,触发OnComm()函数进行数据接收处理。

2.3.2 视景仿真程序的设计实现

根据系统的功能要求,仿真运行界面由平显画面、多功能告警显示器、飞机动态飞行界面、左右两个飞机座舱界面和文字提示栏构成。整个程序在基于对话框的框架上开发。根据模块化编程的思想,为每部分建一个派生于CStatic的Picture类,在对话框的界面上放入6个图像控件,分别与各个类相关联。系统运行的过程为:运行程序首先打开串口,测试串口通信是否正常,若串口通信正常则进入软件主界面,反之则返回继续测试;进入主界面后,可进行各项选择和设置,如设置我机的航线、箔条弹和红外弹的数量、敌机的类型和数量等。设置完毕,单击开始按钮训练。在训练过程中,根据敌我双方的态势变化,受训者应该在正确的时刻和恰当的时机,操作干扰吊舱控制盒或无源投放器控制面板对敌方目标进行有源和无源干扰。训练完毕,系统将根据受训者的操作,对受训者进行评估和打分。

基于MFC调用Vega Prime来实现仿真训练是仿真程序的主要部分。

Vega Prime包括完整的C++应用程序接口,为软件开发人员提供了最大限度的软件控制和灵活性。Vega Prime的结构为用户采用面向对象的开发方式提供了良好的支持。Vega Prime中的每个元素都是一个类,除了特定的类(如:vpKernel)以外,其他类都允许有多个实例存在。基于对话框的VegaPrime程序的实现主要有两种方法。

(1)时钟法。在对话框中设定计时器,并开始timer,在每次on timer调用中,执行vpApp的帧开始和帧结束操作,并在开始与结束帧操作之间获取vpApp对象的关键属性反馈在对话框页面上。

(2)线程法。为VP的Frame Loop设置一个工作线程,应用程序则作为主线程来接收外设输入信息,响应用户操作。该工作线程主要完成VP的初始化工作和相应的键盘、鼠标处理函数的设置以及窗口的配置等。

线程法有很大的优势。虽然时钟法结构简单,容易理解,但是在耗费系统资源基础上完成的,而且其致命缺点是在运行时会出现死机现象。本程序中,使用线程的方法。主要代码如下。

3 仿真训练算例

在仿真中,设定系统的仿真步长为10 ms,每隔10 ms推进一次。在系统设置界面中,设定作战双方参战机型和作战任务。系统战术过程设定为:以某型机突防攻击任务为战术背景,完成某型飞机电子对抗主要科目的仿真训练。主要包括以下方面:对敌警戒雷达的箔条干扰、对敌机载火控雷达的有源干扰、对敌地空导弹的箔条质心干扰、对敌空空导弹的红外质心干扰和发射反辐射导弹攻击敌地面雷达,在电子对抗手段的配合下,完成对敌导弹阵地的突防打击任务。

经过一年的开发调试,该仿真训练系统达到了预定设计要求,目前已通过专家验收,即将交付部队使用。通过多次在部队进行测试运行证明,系统能真实地模拟各种战场环境。同时,通过软件与硬件相结合,真实模拟飞机现役装备,训练效果逼真。该模拟训练系统使用后,能大大提高飞行员对机载电子对抗设备的操作能力,提高飞机的生存率,同时降低训练危险性,节约训练成本。

此外,论文尝试性利用CSerialPort类很好地实现了串口通信;运用视景仿真技术,实现电子对抗模拟训练的可视化。系统中大量模块化的设计,体现了其良好的可扩展性和移植重组功能,对其他同类模拟器的设计具有借鉴意义。同时也可作为子模块纳入大规模的对抗系统,具有良好的工程应用前景。

参考文献

[1]Multigen-Paradigm Inc.Vega prime programmer's guide ??version 1.2[Z].2003.

[2]陈游,吴华.飞机电子对抗训练模拟器的研究与实现[J].微计算机信息,2008,24(9-1).

[3]黄安祥.空战虚拟战场设计[M].北京:国防工业出版社, 2007.

[4]汪连栋,张德锋,聂孝亮,等.电子战视景仿真技术与应用[M].北京:国防工业出版社,2006.

仿真训练系统 第2篇

一、选择题(每小题4分，共48分)24.两汉时期皇帝曾把外戚作为辅佐皇帝的重要依靠，如西汉初期的吕后家族，中期的霍光，后期的王莽、王凤。但明中期以后，选后妃、附马却有意选寒微之家。这一变化()A.反映了皇权专制的不断强化 B.使外戚由此淡出了政治舞台 C.与明朝丞相制度的废除有关 D.杜绝了外戚与朝廷官员的勾结 答案 A 解析 材料反映的是封建社会后期皇帝不再把外戚作为统治的依靠，并尽量避开外戚对统治的影响，这是君主专制制度发展的必然结果，故A项正确。B、C、D三项与材料反映的信息不吻合，故排除。

25.关羽的故事在魏晋南北朝时期已经在民间流传，但基本忠于历史原貌。宋代正一派道士编造关公战蚩尤的故事，关羽成了道教的财神。明代时《三国演义》不断传播，关羽的忠义勇武精神得到人们追捧。关羽故事的流传()A.还原了历史的细节，增加历史的真实 B.传播了道教的观念，反映思想的进步 C.丰富了正统史学观，扩充历史的内涵 D.折射了市民价值观，影响百姓的行为 答案 D 解析 文学作品可反映当时人们的生活、想法及观念等，对于社会历史的研究有所助益，但是作品内容有虚构之处，故A项错误；据材料可知关羽的故事的流传传播了道教的观念，反映思想的进步是错误的，故B项错误；文学作品有一定的历史价值但需考证，故C项错误；据材料可知关羽故事的流传折射了市民价值观，影响百姓的行为，故D项正确。

26.葛兆光在《中国思想史》中论述理学时说：“思想成为原则，而原则又成为规则，而规则又进入民众生活，当民众在这种规则中生存已久，它就日用而不知地成了‘常识’，任何违背常识的行为都将成为错误甚至罪孽。”材料说明宋明理学()A.强调“存天理，灭人欲” C.实现世俗化、生活化 答案 C 解析 强调“存天理，灭人欲”材料信息中没有体现，故A项错误；材料信息中没有体现主张先有理后有物，故B项错误；由题干“而规则又进入民众生活，当民众在这种规则中生存

B.主张先有理后有物 D.教诲民众遵循“三纲五常”

已久，它就日用而不知地成了‘常识’”可知宋明理学实现世俗化、生活化，故C项正确；宋明理学教诲民众遵循“三纲五常”是对的，但材料信息中没有体现，故D项错误。27.《金史》记载：“声如雷震，热力达半亩之上，人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透。”该科技成就()A.由少数民族带到中原 C.金朝开始应用于军事 答案 D 解析 该项成就指的是火药的发明，A、B项不符合史实，故排除。火药在唐末就用于军事，故C项错误。火药传到欧洲，促进了欧洲由封建社会向资本主义社会的转型，故D项正确。28.据载，“祖父母、父母在而子孙别立户籍分异财产者，唐律定为徙罪，明律改为杖罪，明中叶之后实际流于形式”。这一变化实质上反映出()A.社会经济发展冲击传统观念 C.国家对人身控制的不断加强 答案 A 解析 材料中对维护大家庭的传统观念背离的处罚愈来愈轻，这是商品经济发展冲击的结果，故A项正确；B、C两项在材料中体现不出来，故排除。这种对传统观念的冲击还达不到“个性解放思潮逐步发展”的程度，故D项错误。

29.下图为中国近代某时期政府发布的文告。根据所学推断该文告应发布于()

B.法律的调节作用日趋弱化 D.个性解放思潮的逐步发展 B.由阿拉伯人传到中国 D.助推了世界文明的转型

A.太平天国运动期间 C.新文化运动期间 答案 A 解析 辛亥革命并未对传统的孔孟儒学进行彻底的颠覆与批判，故B项错误；新文化运动虽然猛烈批判并动摇了传统儒学的正统地位，但其活动中心是在北京，与材料中的“粤”没有任何联系，故C项错误；北伐战争的对象是帝国主义和封建军阀，与中国传统文化没有关系，故D项错误。

30.甲午中日战争前30年间，民族资本的总额只有680万元，而甲午战争后3年间，民族资本的总额就增加了一倍多。这一变化主要原因是()A.列强资本输出迅速增长

B.辛亥革命期间 D.北伐战争期间

B.中国自然经济迅速解体 C.民族资本社会地位提高 D.列强暂时放松对中国经济侵略 答案 C 解析 材料考查的是中华民族资本总额增加，与列强资本输出增长无关，故A项错误；中国自然经济解体为民族资本主义企业提供了更多的劳动力和市场，但这并非主要原因，故B项错误；甲午中日战争之后，清政府为了支付大量赔款，放宽了对民间办厂的限制，故C项正确；列强暂时放松对中国经济侵略是一战期间，故D项错误。

31.新文化运动中，北京、上海等大城市的知识分子极力倡导“个性解放”；五四运动时，青年学生异常活跃，他们将各种“社会改造”提高到“个性解放”之上。这种变化主要反映了()A.俄国十月革命的影响 C.社会思潮的迅速传播 答案 C 解析 俄国十月革命发生于1917年，不能影响新文化运动，故A项错误；民族矛盾的空前激化会使知识分子更多谈论民族危机、民族主义等内容，这与材料内容不符，故B项错误；D项不能体现材料中新文化运动时期与五四运动时期知识分子主张的变化，故D项错误。32.1935年，党中央在瓦窑堡会议上指出“关门主义是党内的主要危险”，并将“工农共和国”改为“人民共和国”，提出中国共产党“是无产阶级的先锋队，又是全民族的先锋队”。这表明中共意在()A.寻求共产国际的帮助 C.停止内战、联蒋抗日 答案 B 解析 强调工人阶级“是全民族的先锋队”，反映出1935年中日民族矛盾上升为主要矛盾对中共的影响，中共要争取政治上的主动权以便在未来的全民族抗战中建立中共领导的抗日民族统一战线，故B项正确，A、D两项错误。C项是在1936年实现的且与材料主旨没有直接关联，故排除。

33.公元前546年，古希腊执政官庇西特拉图借助外籍雇佣军的力量，收缴了公民的武器，建立起一支300人的私人卫队，把自己的住所安在卫城之内，成为凌驾于公民集体之上的君主。这一现象表明古代雅典()A.直接民主有较好发挥 C.发展了梭伦的宪政制 答案 B

B.民主政治一度反复 D.是集权制下的民主 B.争取掌握政治上的主动权 D.准备建立民主的联合政府 B.民族矛盾的空前激化 D.青年学生的忧患意识

解析 僭主政治一定程度上限制了公民的权力和直接民主，故A项错误；庇西特拉图僭主政治出现于梭伦改革与克利斯提尼改革的中间期，体现出民主政治一度出现反复的情形，故B项正确；僭主政治是对梭伦建立的民主政治的违背，故C项错误；僭主政治影响公民权力的运用，故D项错误。

34.伴随着资本主义世界市场的最终形成，在英国诸如茶叶这种原本供贵族消费的奢侈品逐渐平民化、大众化。这反映了当时的英国()A.尊卑观念逐渐被平等观念所取代 B.贵族式的绅士风度盛行 C.极力追捧东方的生活方式 D.扩大了与东方的贸易往来 答案 D 解析 随着资本主义世界市场最终形成，作为世界贸易中心的英国，来自世界各地的商品大量的进入英国市场，包括东方的茶叶，这就使茶叶的消费逐渐平民化、大众化。扩大了与东方的贸易往来与材料相符，故D项正确。

35.大萧条下，西方国家通过征收关税、制定进口限额等措施，希望使经济实现某种程度的自给自足。二战结束后，西方国家建立关贸总协定，希望各国降低关税，减少贸易限额，削弱贸易壁垒。出现这一变化的背景主要是()A.法西斯主义严重威胁各国安全 B.世界市场进一步深入发展 C.意识形态冲突下形成冷战格局 D.关税壁垒加重了经济困境 答案 D 解析 1929～1933年经济危机时期各国“以邻为壑”，实行关税战与贸易保护战，使经济危机进一步蔓延，因此二战后西方国家吸取这一历史教训要求建立关贸总协定，故D项正确。

二、非选择题(41题25分，42题12分，45题15分，46题15分，47题15分)41.(25分)阅读材料，完成下列要求。

材料一 市镇大部分集中在苏、松、杭、嘉、湖地区。其次，沿江、沿运河城市发展轴线的进一步发展。长江、大运河是中国明清时期东西、南北两大通道。基于这一时期沿海各大、中港口开放关闭不一，因而河港城市获得了进一步的发展。并且，在西南地区，明、清两代随着政区不断推进，在云、贵、川、湖、广等少数民族地区推行了“改土归流”政策，平定了土司叛乱后又广建府、县治所；在西北地区，也出现了很多商业城市，如伊犁、哈密和西宁；在东北地区，沈阳一举成为东北地区最大的政治、军事、经济和文化中心。

——摘编自顾朝林《中国城镇体系》

材料二 鸦片战争前，中国古代城市完全处于封建皇权控制之下，1908年，清政府制定并颁

布《城镇地方自治章程》，规定设置相应的城市管理机构。与此同时，近代工矿企业、商业的发展；推动了唐山、无锡等城市的兴起。上海、天津、汉口等被辟为通商口岸，出现了畸形繁荣的商业区，发展迅速；而中世纪以来许多著名的工商业城市，如佛山、松江、朱仙镇日趋衰落。——摘编自何一民《中国城市史纲》

(1)根据材料一，概括明清时期城镇发展的特点。并结合所学知识，分析形成其特点的原因。(13分)(2)根据材料二，归纳近代中国城市发展的新变化。并结合所学知识，加以简要评价。(12分)答案(1)特点：江南地区市镇大量涌现；沿江与运河的市镇进一步发展；沿海城市发展趋于停滞；边陲地区市镇得到发展。

原因：经济重心已经南移；江南地区农业商品化程度的提高；江南地区手工业发达；海禁与闭关锁国政策的实施；改土归流政策的推行。

(2)变化：城镇的政治独立性增强；近代工业城市兴起；发展不平衡，通商口岸发展迅速，传统工商业市镇走向衰落。

评价：推动了中国城市的近代化进程；加速了自然经济的瓦解，引起生活方式与思想观念的变化；带有半殖民地半封建社会的色彩，便于西方的经济侵略；导致大量的手工业者破产，社会矛盾激化。

42.(12分)阅读材料，完成下列要求。

材料 从15世纪起，近代科学不断得到发展，这个发展过程在增加人类关于自然的知识的同时也揭示了科学与人本身的相对关系，否定着人类在科学探索过程中形成的某些观念，也否定着人类认识自然界终极真理的可能性，表明探索自然之谜的科学前进的结果便是面对新的自然之谜。正是由于科学发展过程中这种始终面对新的自然之谜的境况，才使人类的智慧受到了不断的挑战。——《世界科技发展史回顾与未来科技发展展望》

概括材料的核心观点，并结合世界近代自然科学发展的史实加以说明论证。(要求：观点明确、史论结合、史实准确)(12分)答案 观点：近代科学的发展是一个不断接近真理的过程。(或人类在科学发展中不断探索和前进)说明：在物理学领域，伽利略通过实验、观察和论证发现了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。

牛顿在伽利略等人的基础上，建立了力学体系，完成了人类对自然界认识上的首次理论大综合。

牛顿力学无法解释微观自然现象和物体的高速运动现象，这样产生了量子论和相对论。两大理论从根本上改变了近代物理学的传统观念，极大地改变了人类的思想认识。(注：以天文学领域，近代生物学领域为例展开均可给分；有正确观点无说明2分；说明有正确史实，但简略6分；说明有正确史实，且比较充分8分；说明有正确史实，完整详实10

分。)解析 解答本题的关键在于从材料中提取核心观点。材料反映出近代科学在探索中不断发展。说明论证时要准确运用史实，主要运用近代物理学的成就及影响等史实。45.(15分)【历史上重大改革回眸】

材料 法国封建时代的司法制度具有浓重的王权和宗教色彩。每逢加冕，大主教就会以上帝之名赋予国王作出司法判决的权力。国王通常亲自处理案件，并逐渐将司法权委任给其代理人(国王的检察官的前身)对案件予以监督并保留提审权。同时存在司法不公及立法权、司法权和行政权之间的权限混乱。1789年法国大革命使封建制度土崩瓦解，制宪会议以孟德斯鸠“三权分立”的思想为纲领，废除了原有的封建司法特权，人民取代了国王司法，法官被禁止干预和影响立法和政治，只能适用法律，其解释法律的权力也受到严格的限制。1790年8月制定的基本法提出了一些重要的基本司法原则，其中一些沿用至今，如：普通司法系统和行政司法系统分离的原则、司法的无偿性原则、刑事案件的人民陪审原则等。制宪会议对司法机构进行改革。在民事领域，基层设立治安法官，调解民事争议；在治安法官的之上设有省级法庭，审理针对治安法官和商事法庭判决提出的上诉案件；在刑事领域，出台了刑事程序，提出了“罪刑法定原则”以及“无罪推定原则”。随后建立起最高法庭和上诉法庭。(1)根据材料并结合所学知识，概括法国近代司法制度改革的主要特点。(9分)(2)根据材料并结合所学知识，分析法国近代司法改革产生的影响。(6分)答案(1)特点：确立近代司法的民主性原则；普通司法系统和行政司法系统分离，司法独立；建立各级司法系统，完善司法制度；明确审判程序，提出一系列原则保护公民人身权利。(2)影响：确立近代司法原则，维护法国大革命的成果；确立了法国司法双轨体制，促进了司法制度的近代化，对后世影响深远；司法改革反映资产阶级的愿望和要求，有利于法国资本主义的发展。

46.(15分)【20世纪的战争与和平】

材料近来的学术研究强调，将世界拖入战争的并非强烈的敌意，而是焦虑和误解„„刺杀发生后，对俄罗斯的误解导致了战争的爆发。如果俄罗斯保持冷静并且选择一种对抗性不那么强烈的方式来支持它的塞尔维亚盟友，它的命运，以及欧洲、亚洲甚至北美的命运，都将完全不同。事实上，维多利亚女王早在数十年前就已经预见到了1914年的对决时刻：她说，每件事都可以归结到“俄罗斯和不列颠在全球的霸权问题”上„„毫无疑问，战争的责任无论从原则还是事实上说，都被完全归咎于德国。(但)胜利者仅仅是名义上的和幻想中的。

——摘编自[英]彼得·弗兰科潘《丝绸之路——一部全新的世界史》

(1)根据材料，概括“1914年的对决时刻”发生的原因。(6分)(2)根据材料并结合相关史实，分析说明“胜利者仅仅是名义上的和幻想中的”。(9分)答案(1)列强间的相互猜疑和不信任，俄国应对危机方式失误；英俄等对全球霸权的争夺；德国负有不可推卸的责任。

(2)就战胜国集团来看：英法实力削弱，俄国发生了革命，美日矛盾日趋尖锐并展开了新一轮的争夺；对德国等战败国的处置埋下了战争的隐患；战后兴起的民族解放运动冲击了西欧为主导的殖民体系。

解析(1)原因从俄国、德国及其他列强国家等方面去总结。(2)从一战对各国的影响等角度来说明。

47.(15分)【中外历史人物评说】

材料 范祖禹(1041～1098年)把复兴儒学，重整纲常，提倡道德，遏止私欲具体落实在规劝哲宗皇帝的失礼行为上。这是对前代统治者忽视儒家伦理而带来不良社会影响和后果的反思。他说：天下治乱皆系于人君之心，君心正。则朝廷万事无不正。„„古者三公太师、太傅、太保，论道经邦，燮理阴阳，无他术焉，唯正君心而已。保，保其身体，傅，傅其德义，师道之教训，皆所以正君心也。如欲正心，未有不由稽古好学而能致也。臣窃考之前世，揆之当今，恭帷本朝累圣相承，百有余年，四方无虞。中外底宁，动植之类，蒙被涵养，德泽深厚，远过前世，皆由以道德仁义文治天下。人主无不好学故也„„陛下今日学与不学，系天下他日之治乱，臣不敢不尽言之。

(1)根据材料并结合所学知识，概括范祖禹复兴儒学的主要主张。(7分)(2)根据材料并结合所学知识，分析范祖禹复兴儒学思想产生的时代背景。(8分)答案(1)指出天下治乱兴亡，与人君之心密切相关；认为正君心为朝廷万事之本；肯定以道德仁义文治天下的重要性；人主须好学求道，学做圣王。

(2)宋代经济(商品经济)的发展；民族矛盾尖锐；中央集权强化；复兴儒学、重整纲常之风盛行。

古代诗歌鉴赏仿真训练 第3篇

【五律鉴赏】

一、阅读下面的诗歌，回答问题。

送秘书晁监还日本国①

□王 维

积水不可极②，安知沧海东。

九州何处远，万里若乘空。

向国唯看日，归帆但信风。

鳌身映天黑③，鱼眼射波红。

乡树扶桑外④，主人孤岛中。

别离方异域，音信若为通。

[注]①晁衡，原名仲满、阿倍仲麻吕，日本人。公元717年（唐玄宗开元五年）随日本遣唐使来中国留学，改姓名为晁衡。历仕玄宗、肃宗、代宗三朝，任秘书监，兼卫尉卿等职。大历五年卒于长安。天宝十二载，晁衡乘船回国探亲。②极：引申为达到极点、最大限度。③鳌：传说中海中能负山的大鳖或大龟。④乡树：乡野间的树木。扶桑：这里指日本国。

1.“鳌身映天黑，鱼眼射波红”，这是实写还是虚写？诗人写送别友人，为什么要写这些动物呢？请简析之。

答：

2.有人说，此诗“不着一字，尽得风流。语不涉难，已不堪忧”，请简要分析。

答：

二、阅读下面的诗歌，回答问题。

圣泉宴①

□王 勃

披襟乘石蹬，列籍②俯春泉。

兰气熏山酌③，松声韵野弦。

影飘垂叶外，香度落花前。

兴洽④林塘晚，重岩起夕烟。

[注]①圣泉：在今四川中江东南玄武山。②列籍：依次而坐。③山酌：山野人家酿的酒。④兴洽：兴致和谐融洽。

1.“兰气熏山酌，松声韵野弦”，此联中哪两个字用得好？为什么？

答：

2.这首诗描绘了哪些景物？表现出了诗人一种什么样的心情？请简要概括。

答：

三、阅读下面的诗歌，回答问题。

湘宫人歌

□温庭筠

池塘芳草湿，夜半东风起。

生绿画罗屏，金壶贮春水。

黄粉①楚宫人，芳花②玉刻鳞。

娟娟照棋③烛，不语两含嚬。

[注]①黄粉：在面部点黄粉作为妆饰。②芳花：一作“芳菲”。③棋：一作“台”。

1.首联有什么巧妙之处？请简析之。

答：

2.此诗体现了诗人什么思想感情呢？为什么？

答：

【七律鉴赏】

一、阅读下面的诗歌，回答问题。

六月二十日夜渡海①

□苏 轼

参横斗转欲三更，苦雨终风也解晴。

云散月明谁点缀？天容海色本澄清。

空余鲁叟乘桴意，粗识轩辕奏乐声②。

九死南荒吾不恨，兹游奇绝冠平生。

[注]①作者因受政治迫害一贬再贬，由英州（州治在今广东英德）而至惠州，最后远放儋州（州治在今广东儋县，辖境在今海南）。这首诗，就是1100年（元符三年）六月，作者遇赦北还时所作。②鲁叟，指孔子。乘桴，乘船。桴，小筏子。据《论语·公冶长》载，孔子曾说：“道（王道）不行，乘桴浮于海。”轩辕：即黄帝。《庄子·天地》：“黄帝张（演奏）咸池之乐于洞庭之野。”这句是以轩辕古乐比大海涛声。传说古时黄帝演奏过《咸池》这首乐曲。

1.诗歌首句“参横斗转欲三更”说明黑夜即将过去，曙光就在前头，亦比喻他在政治上即将获得新生。接下来三句也为借景为喻的手法，请简析之。

答：

2.请解读诗歌最后两句表达的思想感情。

答：

二、阅读下面的诗歌，回答问题。

正月崇让宅①

□李商隐

密锁重关掩绿苔，廊深阁迥此徘徊。

先知风起月含晕，尚自露寒花未开。

蝙拂帘旌终展转，鼠翻窗网小惊猜。

背灯独共馀香语，不觉犹歌起夜来②。

[注]①崇让宅是诗人的岳父、径原节度使王茂元在东都洛阳崇让坊的宅邸，诗人和妻子曾在此居住。诗人的妻子卒于公元851年（大中五年）夏秋間。此诗作于公元857年（大中十一年）正月。②起夜来，乐府曲调名，是妻子思念丈夫之辞。

1.请从写景技巧的角度赏析颈联。

答：

2.结合全诗，简析尾联的思想感情。

答：

三、阅读下面的诗歌，回答问题。

金陵城西楼月下吟

□李 白

金陵夜寂凉风发，独上高楼望吴越。

白云映水摇空城，白露垂珠滴秋月。

月下沉吟久不归，古来相接眼中稀。

解道澄江静如练，令人长忆谢玄晖[注]。

[注]谢玄晖，即谢朓，南齐著名诗人，曾任过地方官和京官，后被诬陷，下狱死。“澄江静如练”出自谢朓《晚登三山还望京邑》。

1.请赏析颔联中“摇”和“滴”字的表达效果。

答：

2.结合全诗，简析为什么诗人“长忆谢玄晖”？

答：

四、阅读下面的诗歌，回答问题。

雨过偶书

□王安石

霈然甘泽洗尘寰，南亩东郊共慰颜。

地望岁功还物外，天将生意与人间。

霁分星斗风雷静，凉入轩窗枕簟闲。

谁似浮云知进退，才成霖雨便归山。

1.有人说，此诗与杜甫的“好雨知时节，当春乃发生”（《春夜喜雨》）有异曲同工之妙，为什么呢？请你简要赏析。

答：

2.这首咏物诗表达出了诗人的什么思想感情？简要概括。

答：

【词鉴赏】

一、阅读下面的诗歌，回答问题。

谪仙怨①

□刘长卿

晴川落日初低，惆怅孤舟解携。鸟向平芜远近，人随流水东西。

白云千里万里，明月前溪后溪。独恨长沙②谪去，江潭春草萋萋。

[注]①这首词为酬答远谪的好友梁耿的寄赠而作。這时作者也被谪睦州，道经苕溪，在朋友招饮的宴会上写了这首词。②长沙：指汉代贾谊谪迁长沙。

1.“鸟向平芜近远，人随流水东西”这两句写景用了什么表达技巧？请简要分析。

答：

2.请结合全词，简析“独恨长沙谪去”一句中“恨”的内涵。

答：

二、阅读下面的诗歌，回答问题。

生查子

□欧阳修

含羞整翠鬟，得意频相顾。雁柱十三弦①，一一春莺语。

娇云容易飞，梦断知何处？深院锁黄昏，阵阵芭蕉雨。

[注]①雁柱十三弦：筝有十三弦；琴柱斜排如雁斜飞，称雁柱。这里代指古筝。

1.请赏析“整翠鬟”与“频相顾”两个动作描写的表达效果。

答：

2.本诗表现手法多样，请结合诗句简析。

答：

三、阅读下面的诗歌，回答问题。

柳初新①

□柳 永

东郊向晓星杓亚。报帝里、春来也②。柳抬烟眼，花匀露脸，渐觉绿娇红姹。妆点层台芳树，运神功、丹青无价。

别有尧阶试罢。新郎君③、成行如画。杏园风细，桃花浪暖，竞喜羽迁鳞化。偏九陌、相将游冶④。聚香尘、宝鞍骄马。

[注]①此词为作者于景佑元年（1034年）中进士时所作。②杓：（biāo）古代指北斗第五、六、七颗星，亦称“斗柄”。亚：低俯、低垂。③尧阶：喻宫廷。新郎君：唐宋时称新考中的进士为新郎君。④羽迁鳞化：道士成仙称为羽化，鱼变为龙称为鳞化。九陌：指京城的大道。相将：相共，相随。

1.“东郊向晓星杓亚。报帝里、春来也”这两句话采用了什么手法？简要分析之。

答：

2.词作主要写了些什么内容？表现了词人什么样的心情呢？试作简要概括。

答：

四、阅读下面的诗歌，回答问题。

竹马子

□柳 永

登孤垒荒凉，危亭旷望，静临烟渚①。对雌霓②挂雨，雄风拂槛，微收烦暑。渐觉一叶惊秋，残蝉噪晚，素商③时序。览景想前欢，指神京④，非雾非烟深处。

向此成追感，新愁易积，故人难聚。凭高尽日凝伫。赢得消魂无语。极目霁霭霏微，暝鸦零乱，萧索江城暮。南楼画角，又送残阳去。

[注]①烟渚：烟雾弥漫的水中小岛。②雌霓：古代传说，虹出现时成双成对，其颜色鲜艳为雄，颜色暗淡为雌。又说，雄称“虹”，雌称“霓”。③素商：秋天。④神京：指南宋都城汴梁（即今开封）。

1.柳永作词最善于使用虚实手法，此词可见一斑，那么，请你分析他这首词作是如何使用虚实相生手法的。

答：

2.在这首词作中，词人择取了哪些意象来写？抒发了怎样的情感？

答：

五、阅读下面的诗歌，回答问题。

八六子①

□秦 观

倚危亭，恨如芳草，萋萋刬尽还生②。念柳外青骢别后，水边红袂分时③，怆然暗惊。

无端天与娉婷。夜月一帘幽梦，春风十里柔情。怎奈向④、欢娱渐随流水，素弦声断，翠绡香减，那堪片片飞花弄晚，濛濛残雨笼晴。正销凝⑤，黄鹂又啼数声。

[注]①八六子：杜牧始创此调，又名《感黄鹂》。②刬：同“铲”。③袂红：红袖，指女子，情人。④怎奈向：即怎奈、如何。宋人方言，“向”字为语尾助词。⑤销凝：消魂凝恨。

1.词作的下阕开头句有什么巧妙之处呢？请简析之。

答：

2.这首词语言上有何特色？全词表现了词人什么思想感情？请简要概括。

答：

六、阅读下面的诗歌，回答问题。

木兰花慢

□戴复古

莺啼啼不尽，任燕语、语难通。这一点闲愁，十年不断，恼乱春风①。重来故人不见②，但依然、杨柳小楼东。记得同题粉壁，而今壁破无踪。

兰皋新涨绿溶溶③。流恨落花红。念着破春衫，当时送别，灯下裁缝。相思谩然自苦，算云烟、过眼总成空。落日楚天无际④，凭栏目送飞鸿。

[注]①恼乱：宋时口语，即撩乱。②故人：指戴复古的亡妻（即后娶之妻）。③兰皋：芳草丛生的水湾。皋，水边地。屈原《离骚》：“步余马于兰皋兮。”④楚天：指南方的天空。楚，戴复古悼亡之地在江右武宁即今江西武宁县，古属楚。

1.在词的上阕中，有这样的用词“一点”“十年”，既然是“一点闲愁”为何又“十年不断”，这是否矛盾呢？为什么？

答：

2.在词的下阕中，有一个细节写得非常好，你认为是哪个细节呢？为什么好呢？请简要分析。

仿真训练系统 第4篇

1、雷达仿真分系统

综合考虑机载雷达教学训练所需, 根据目标、载机、环境、雷达间的关系, 对机载雷达进行仿真。模块划分如图1所示。

天线模块:模拟生成雷达天线波束, 根据雷达的工作模式模拟天线波束的扫描。回波模拟模块:根据雷达工作参数和环境, 调用杂波模块模拟生成各种噪声, 调用目标模块, 根据雷达方程和目标参数及特性生成目标回波, 并将以上信号进行综合, 供其它模块调用。信号处理模块:调用回波模拟模块输出的信号。通过与真实雷达相同的信号处理算法, 将目标从杂波中检测出来, 并解算目标的位置参数。数据处理模块:建立对目标的跟踪, 预判目标的运动趋势, 将跟踪波门指向下一时刻目标的预测位置, 通过下一次目标的真实位置参数修正波门, 从而实现对目标的连续跟踪。地面成像模块:调用地面散射特性数据, 跟据地面距离和波束的擦地角计算地面各点的回波信号, 从而产生地面回波图像。

2、环境仿真分系统

仿真生成雷达载机、各类目标、各种杂波、地形地貌等环境。分为载机模块、目标模块、杂波模块、地形地貌模块 (图2) 。

载机模块:根据载机空气动力学模型, 模拟载机的主要飞行参数, 仿真生成载机的运动轨迹供其它模块调用。目标模块:仿真生成空中目标, 地面运动目标, 海上舰船目标的各项参数。杂波模块:利用杂波模型, 仿真生成海杂波模型, 雷达内部噪声等杂波。地形地貌模块:根据地形地貌数据库, 计算生成地面各点的雷达反射特性数据。

3、窗口界面分系统

仿真载机的操纵控制, 提供雷达显示、修改雷达参数、战场态势等人机界面。组成如图3所示。

主界面:通过该界面可以调用雷达参数、雷达显示控制、战情态势、数据分析等画面。雷达参数模块:装订雷达、载机、目标等参数。雷达显示模块:用来显示雷达对空、对地、对海等工作状态下的画面, 包括目标符号、各种标志、各种参数等。战场态势模块:以三维的形式显示载机、各种目标、地面场景。飞行操纵模块:利用仿真的驾驶杆、油门杆人工操作载机, 提供操纵杆与电脑间的接口驱动。

4、数据库

包括载机参数数据库、目标数据库和地形数据库。各功能模块功能如下:载机参数数据库:存储载机的飞行参数, 如航线、航向、地速、航路点、转弯半径、爬升率等。雷达目标数据库:预先存储由目标模块生成的所有目标的目标信息、各个目标的航迹数据和反射特性数据。地形数据库:存储描述地形地貌的数据, 包括数字高程地形数据库、数字地形特征数据库。

5、功能模块间的关系

系统仿真雷达工作时, 通过雷达参数模块装订各项参数, 天线模块根据雷达参数仿真生成天线波束, 控制天线波束指向。载机模块在飞行操纵模块的操纵下生成载机的飞行参数, 模拟载机飞行。当雷达工作在对空工作模式时, 由回波模拟模块调用目标模块生成目标回波, 伴随空中目标回波信号的还有地面杂波和雷达内部噪声, 数据处理模块通过多普勒滤波等算法将目标从杂波中检测出来, 送给雷达显示模块。当雷达工作在对地工作模式后, 地面回波已经不再是需要滤除的杂波, 而成为了要显示的地面目标, 此时由地面成像模块利用地形数据仿真生成地面回波, 之后转换为灰度值, 形成雷达图像送给雷达显示模块。

摘要：根据仿真系统设计思想, 论述了机载雷达训练仿真系统间的相互关系。

关键词：雷达,仿真训练,设计

参考文献

[1]张伟.雷达系统仿真的理论、方法与应用研究[D].成都:电子科技大学, 2004.

[2]高梅国.雷达模拟器信号处理机[J].北京理工大学学报, 1999.

普通话测试仿真训练题 第5篇

用 鬼 燃 宽 费 池 涮 嘣 画(油画) 揣(怀揣)

逛 丢 雌 枪 破 锌 郑 邹 派(派别) 曾(曾孙)

存 跨 秧 晒 惹 君 绉 司 俩(咱俩) 石(石板)

篇 灭 鳃 讲 肠 筋 浊 虐 别(区别) 捂(捂着)

摸 如 梯 训 翁 枚 舜 秦 雨(雨水) 那(口语音)

苗 逼 闯 自 悬 掐 宋 爷 喝(喝水) 冲(酒味很冲)

毒 恩 雄 略 挺 操 枕 榻 熬(熬煎) 钉(钉扣子)

流 荒 二 挥 润 铝痣 供(供给) 挑(挑战) 番(翻两番)

凝 卧 软 票 乖 荫申 便(顺便) 颈(颈椎) 拗(拗不过)

防 阔 全 催 炕 滴涩 阿(阿姨) 否(否定) 扎(扎裤脚)

二、读词语(共20分)(限时3分钟)

小曲儿 英勇 洽谈 抓阄儿 劳动(体力劳动)

哎呀 圈点 拨子 通过 报复

暧袖 缺乏 状况 车站 贫穷

下本儿平原 让位 伺候 迫切

人群 退学 蕴藏 奶水 油层

上座儿 居民 拐弯 日记 现实

劫持 论文 总得 熊猫 你们

徇私 夸奖 配偶 风力 艰苦

标准 革命 损坏 出口 打扰

儿女 洒脱 生产 进项 往还

三、朗读

书，人们称为人类文明的“长生果”。这个比喻，我觉得就我自己说，特别亲切。

像蜂蝶飞过花丛，像泉水流经山谷，我每忆及少年时代，就禁不住涌起视听的愉悦之感。在记忆的心扉中，少年时代的读书生活恰似一幅流光溢彩的.画页，也似一阕跳跃着欢快音符的乐章。

我的故园是浙东南的鱼米之乡。五十年代初，解放了的家乡天地明媚，我这处于海角小镇的毛丫头，心中一片欢悦。我欢悦，是因为那时我已粗识文字，知道爱读书，接触了书，只觉得自己无知而空荡的脑瓜日益充盈起来。

我最早的读物是被孩子们叫做“香烟人”的小画片，一种比火柴盒略大的硬纸片，正面印画，背面印字，是每盒香烟中的附赠物。遇到大人让孩子买烟，这美差往往被男孩抢了去，我们女孩只落了个眼羡的份。集得多了，就开始比赛用手掌刮“香烟人”，看谁刮得远。这时，我就卖力地呐喊助威，为的是最后能在赢家手里饱览那一大叠画片。这些印着《水浒传》《三国演义》《七侠五义》故事的小画片，就是我最早见到的连环画。

开始我看得津津有味，时长日久，就感到不过瘾了。

物流系统仿真研究综述 第6篇

摘要:文章从系统建模方法和前沿仿真技术的角度对物流系统优化与仿真进行评述,介绍了建模方法和仿真技术,分析其在物流系统中的运用以及物流系统仿真的主要进展和存在的问题,最后指出物流系统仿真进一步的研究方向。

关键词:物流系统;仿真软件;建模方法;仿真技术

中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)10-0136-02

物流系统的优化,往往是在一定约束条件下,实现物流总费用最省、客户服务水平最好、社会经济效益最高的综合目标。但是,物流系统大多是离散的、复杂的大系统,包含多约束多因素的影响,难以达到最优状态,传统的运筹学方法无法对建立的模型进行有效求解,而仿真技术在解决这类问题时有其独到的优势和特点,因此许多专家学者对物流系统仿真领域进行了大量的研究,以求使物流系统的价值潜力得到最大的发挥,提高企业的效率和利润。

1物流系统建模方法

系统建模是系统仿真的基础,也是系统仿真的必要过程,模型的质量直接影响系统仿真的效果。在离散事件系统建模方面,通常有三种系统建模方法:面向事件的建模方法、面向活动的建模方法以及面向进程的建模方法,具体表现为: 实体流图法、活动周期法、Petri网方法。

1.1数学建模方法

数学建模方法就是根据一般的理论、方法、设计行规、行业标准等,按具体要求建立一个能体现设计问题的数学模型,再利用计算机编程或最优化方法找出它的最优方案,使问题得到满意的解决。在物流领域的研究中,数学建模方法主要是指传统的运筹规划方法。

1.2Petri网建模方法

Petri网是1960年由卡尔·A·佩特里发明的,面向进程的建模方法。Petri网是对离散并行系统的数学表示,有严格的数学表述方式、直观的图形表达方式和丰富的系统描述手段与系统行为分析技术。Petri网能较好地描述系统的结构,表示系统中的并行、同步、冲突及顺序等关系,以图形表示的组合模型,具有直观、易懂和易用的优点。

1.3活动网络建模法

活动网络是面向对象的建模方法,它是一个包含活动逻辑顺序的有向图,活动网络由外部或者内部事件控制。根据对象建模思想,活动网络可以看作各种对象组成的网络,为了实现活动网络的设计与仿真,要求对象包含控制仿真运行的算法,评价仿真结果的机制,包括不同层次评价一致性保持机制,以及支持仿真模型开发的方法。

1.4实体流图建模法

实体流图法属于面向事件的建模方法,与计算机程序流程图的画法类似,借助实体流程图,可以表示事件、状态变化及实体间相互作用的逻辑关系。虽然计算机程序框图的思想和编制方法简单,但对离散事件系统的描述却比较全面,已广为人们所接受。

2物流系统仿真技术

系统仿真是指通过建立和运行系统的计算机仿真模型,来模仿实际系统的运行状况及其随时间变化的规律,通过对仿真运行过程的观察和统计,得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特性,以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能。目前,仿真技术主要包括仿真软件和仿真编程语言。仿真软件主要有Arena、AutoMod、Witness、Flexsim等,仿真编程语言主要是Borland C++、VB等原始编程语言。

3建模方法和仿真技术在物流系统中的应用

在现代物流系统中,由于物流系统的不确定因素和离散复杂性,用传统的运筹学方法很难达到系统优化的目的,现在的前沿技术是把建模技术和仿真技术相结合。具体做法是首先选择合适的建模方法建立模型,然后选择合适的仿真技术进行仿真,对参数进行控制得到仿真数据,对数据进行科学合理的分析达到系统优化的目的。

在Petri网应用方面,文献[5][6][7]分别对不同的物流系统进行了研究。对三篇文献分析可以看出Petri网是离散性、随机性复杂系统建模的主要方法,大多学者都有采用。

彭晨,岳东应用Petri网对煤炭供应链物流及供应流运行过程建模,并结合煤炭供应链的过程建模运用VB编程完成可视化仿真,分析煤炭供应链中存在的问题和运营瓶劲。用原始仿真语言VB编程的不足是在对模型进行仿真分析时无法形成三维动画。

詹跃东,骆瑛对烟草行业的卷接包车间的AGVS进行分析,用Petri网对该AGVS进行建模,并用Arena仿真软件进行仿真研究,以此证明模型的有效性。作者利用了Arena软件强大的功能模块ALLOCATE实现了AGV以最短路径进行工作,提高了AGVS的效率,但没有实现AGV的智能化,不能随时应变实际系统所发生的情况。

张颖利,邵明习以某微型汽车厂总装车间的生产物流过程为实例,采用Petri网进行建模,利用VB编程实现生产线的仿真研究。作者虽然通过建模仿真找到了生产线存在的问题并有效解决,提高了效率,但此模型的前提假设与实际系统有偏差,有一定的局限性。

当今,传统的数学建模方法仍然占有相当重要的地位,尽管复杂系统很难实现数学建模,但由于新的建模方法还有待进一步研究完善,传统的数学建模方法仍然在某些领域得到广泛使用。

孙娟,尹军琪,宁建国通过数学和物理建模,并利用VC++编程,实现了用动画技术对物流系统进行仿真。这种技术可以模拟系统的整个工作状态,估测系统的输送能力,与用户进行简单交互。它的突出特点就是利用VC++中的MFC类实现仿真编程,与实际系统较为接近,最重要的是该模型具有二次开发的潜力。

郭士正,卢霞以奶品零售分销系统为实例,对仅有制造商与销售商的二级供应链系统建立了具有选址和市场顾客配置的供应链混合整数规划模型,采用遗传算法求解,证明了模型的有效性。其模型可以在一类广泛的服务销售的供应链管理问题中推广,这是该研究的创新之处。

王英凯,安晓东提出了一种基于遗传算法的物流配送最佳路径选择的数学模型,通过对实例的仿真分析证明该模型能较好地满足不同类型的约束要求,在时间上相对于传统的线性规划算法有很大节省,对解决类似的多重目标约束问题非常有效。

如今,许多仿真软件的功能强大,不但可进行实体建模,还可通过对模型的参数控制,使模型运行过程中的数据以图表的形式显示出来,供决策者分析数据而找到满意的决策方案。

张汉江,肖伟等人对基于虚拟现实的自动化立体仓库可视化仿真辅助设计问题进行了研究。使用仿真软件Flexsim,以自动化立体仓库中的设施数量、操作规则为控制变量,建立自动化立体仓库的物流仿真模型,经过多次仿真得到最优控制变量和布局方案。

翁贻方,张增辉,廉小亲等人利用AutoMod仿真软件,对加工生产线物流系统进行建模、仿真运行、统计分析与优化设计。对仿真得到的数据进行单一参数分析得到各小车的参数范围,再从总体上进行参数组合分析,最终得到三种小车的最优参数值,实现以小车最小成本达到最大产出的目标。

蔡洌,李世其基于活动网络建模方法,并与面向对象建模技术相结合提出了一个基于活动网络的生产系统仿真集成对象模型,能够实现同一仿真模型中不同观点、不同层次的集成。文献论述了模型的建模方法,并通过对某铝卷料生产企业的生产活动建模实例分析,验证了其可行性。

4结 语

通过分析、总结和比较国内外研究现状,在物流系统仿真的研究实践中,系统优化与仿真作为解决复杂物流系统问题的有效手段,已经广泛应用于各种物流系统的研究领域。将合适的建模方法和仿真技术有效地进行结合,成为研究物流系统优化与仿真问题的主流手段,也是物流系统优化与仿真的主要发展方向。对于建模方法,传统的数学建模仍占有重要的地位;对离散性随机复杂系统的建模,Petri网的使用则极其广泛,并凭借其独到的优势被许多专家学者所接受。对于物流仿真技术,功能强大的仿真软件和工具的开发以及和建模方法的集成将成为未来研究的热点,而面对对象仿真、分布式交互仿真、智能仿真将成为其进一步的发展方向。

参考文献:

[1] 彭扬,伍蓓.物流系统优化与仿真[M].北京:中国物资出版社,2007.

[2] 朱卫锋,费奇.敏捷后勤仿真设计与实现[J].计算机仿真,2003,(6).

[3] 朱华炳,吕冬梅.基于Witness的生产物流系统仿真与优化[J].建模与仿真,2006,(3).

[4] 彭晨,岳东.基于Petri网的流程供应链过程建模分析[J].计算机工程与应用,2003,(10).

[5] 詹跃东,骆瑛.基于Petri网的物流自动化系统建模与仿真研究[J].系统仿真学报,2001,(4).

[6] 张颖利,邵明习.企业生产物流的建模与仿真[J].物流技术,2005,(12).

[7] 孙娟,尹军琪,宁建国.动画技术在物流仿真系统中的应用[J].起重运输机械,2003,(9).

[8] 郭士正,卢震.二级供应链建模及仿真研究[J].集美大学学报(自然科学版),2004,(4).

[9] 王瑛凯,安小东.基于遗传算法的物流建模与仿真分析[J].中北大学学报,2005,(6).

[10] 张汉江,肖伟,罗端红,等.辅助自动化立体仓库设计的可视化物流仿真[J].系统工程,2006(3).

[11] 翁贻方,张增辉,廉小亲,等. 基于AutoMod的物流系统建模、仿真与优化[J].微计算机信息,2007,(8).

仿真训练系统 第7篇

关键词：实物仿真,故障注入,维修训练,装备维修

维修训练是装备保障的重要组成部分, 由于信息装备结构复杂, 技术含量高, 价格昂贵, 无法保证训练使用装备的数量, 且基于安全的考虑, 难以在实际装备上模拟故障, 因此信息装备维修训练一直是装备维修训练的难点。目前装备维修训练的方式主要有:实际装备维修训练、采用挂图与维修手册训练、视频教学训练、采用模拟器训练、虚拟维修训练等。其中采用模拟器训练和虚拟维修训练是当前研究的重点和热点问题。当前许多学者, 特别是军内科研人员正在这些领域进行研究和实践, 对于新装备在列装部队之前, 先采用模拟器进行维修训练, 难点是故障设置和再现无法进行, 而虚拟维修训练还有很多技术难以解决, 因此, 装备维修训练方式还没有通用的训练方法, 还需进行更实用的研究。针对信息装备维修训练的特点, 设计一种基于实物仿真的维修训练系统, 即以实际装备为模型, 构造仿真平台, 在该平台上进行维修训练, 满足日益增长的信息装备维修训练需要。

一、维修训练研究现状[1,2,3]

1. 实际装备维修训练

这种教学方式是在实际装备上进行维修操作, 训练即维修, 学员联系实际, 技术掌握快, 但随着装备信息化程度的提高, 许多高技术应用于装备, 对维修人员提出了更高的素质要求, 不适应性越来越严重;装备结构复杂、种类繁多、价格昂贵, 不可能保证训练装备的数量;对于信息装备, 可靠性提高, 很少出故障, 因而维修训练的机会很少;学员具有畏惧心理, 不敢动手维修。

2. 采用挂图、维修手册训练

这种教学方式通常用于理论学习, 熟悉装备的一般工作原理、基本组成和简单维修知识等, 简单、便利。但维修人员只是通过文字、图片等直观描述维修知识, 维修人员很难构造维修真实情景, 对于初学者的技能提高比较困难。

3. 采用视频教学训练

这种教学方式较为经济、直观, 可以使学员身临其境。但受到视频材料的取材、取景、制作等过程限制, 学员只能被动的接受, 没有动手能力的培养, 况且有些维修工具需要学习, 因而训练教学缺乏自主性, 达不到维修训练的教学效果。

4采用模拟器训练

这种教学方式解决了实际装备维修训练教学的部分问题, 特别是对于电子装备, 通过构造模拟器, 可实现全功能模拟, 具有真实、逼真、针对性强等特点, 大大提高了训练效果。目前对于大型复杂电子装备大都采用模拟器训练教学方式。但制造模拟器价格高昂, 故障不可随意设置。

5. 采用虚拟维修训练

这种教学方式是虚拟现实技术在维修训练中的应用。通过构造各种实物模型, 在计算机仿真环境中进行虚拟维修。学员在虚拟环境中完成装备内部构造的认知、部件的拆装、故障维修与过程的再现。学员可无限次的操作而不损坏部件, 达到较好地训练效果, 显著减低训练费用。目前这种训练方式已成了研究热点, 具有较好的发展前景, 但目前还有许多技术需突破;另外虚拟环境与现实有差别, 对维修能力的尽快培养仍然存在一定的局限性。

当前所采用的维修训练方式, 各有自己的优缺点, 都有存在的应用场合。对于信息装备来说, 考虑到实际情况, 本文采用模拟器训练与实物训练相结合的方式, 即基于实物仿真的维修训练方式。这种方式通过对实际装备的分析, 找出装备中各部件的功能特征、信号特征及故障特征等, 根据这些特征设计出仿真部件, 构造成实际装备的仿真系统, 它与实际装备具有相同的使用界面和类似的维修操作。教学人员与维修受训人员可以在实物仿真系统上进行维修训练教学。

二、基于实物仿真的维修训练系统设计

1. 设计思路[4,5]

如图1所示, 维修训练系统由4部分组成:主控器、实物仿真器、故障注入控制器和信号发生器。

实物仿真器与原装设备具有相同的内部结构及显示操作界面, 内部的仿真板与实际装备相对应, 各仿真板完成的主要功能有两部分: (1) 仿真实际装备内部各板块的功能特征, 并产生相应的输入和输出信号。 (2) 接收故障注入控制器发来的故障设置命令而完成相应的设置故障的操作。各仿真板的控制核心主要是MSP430F149单片机。

故障注入控制器接收主控器的各种操作命令, 用于对实物仿真器的各仿真板进行故障设置控制。故障注入控制器和实物仿真器构成维修仿真系统平台, 可进行原理认知、拆装训练、故障维修等训练。由于实物仿真系统与原装备具有相同的模块结构和信息流, 可进行原理认知和拆装训练;可通过注入故障方法从维修库中调入故障设置信息, 实物仿真系统可显示故障状态, 维修受训人员通过加入检测工具进行故障检测, 然后进行定位维修过程训练。

主控器部分主要完成系统的故障点设置、维修训练和训练效果评估等功能。硬件上由上位机和接口适配板组成。上位机运行维修训练软件, 完成系统的界面控制、故障设置控制、各种数据的收发控制等。接口适配板与各仿真板之间采用串行总线进行连接, 同时设计相应的协议应用于整个维修训练系统, 保证了各个模块之间通信的畅通。

信号发生器用于实物仿真器所需的各种输入信号。在进行维修训练时, 不仅要训练维修人员对故障的认知能力, 还要训练维修人员对故障的排错能力。信号发生器产生输入激励引导维修人员检测故障并逐步排除故障, 以辅助装备维修。

2. 训练模式[6]

针对受训者受训层次和水平的不同, 应当采取不同的训练方法、训练途径和训练手段。按照熟悉、获取、实践、确认的认知模型, 可以将维修训练过程分为熟悉和掌握维修知识和技能、实践练习和维修能力确认, 即可以用学习-练习-考核来简单描述维修训练过程。本系统结合实际将训练模式划分为学习演示、教员指导、自主训练和考核4种模式, 见图2。

(1) 学习演示。系统提供所选维修任务的相关理论知识介绍, 并由教员演示该维修任务执行的流程和方法。受训者主要通过“听”和“看”熟悉维修任务、获取相关知识, 是被动的知识接受者。

(2) 教员指导。是在维修训练过程中, 受训人员在教员或系统给予的一定的提示和引导下完成维修活动的训练方式, 其过程与标准维修过程基本一致, 不同点在于系统以适当方式分步给出维修过程的相关知识描述和维修提示信息, 直至整个维修任务顺利完成。

对于原理认知和部件拆装训练, 主导是教员, 通过教员的讲解与演示, 使受训人员了解装备的功能特点、信息流向、拆装过程及注意事项等。

对于故障维修训练, 从维修故障库中选择一个故障进行设置, 通过故障注入后在实物仿真系统平台上出现故障设置后产生的故障现象, 随着故障现象的产生, 操作提示窗口就会产生针对这个故障现象的诊断树及操作提示文本。并在显示控制器上显示故障检测与维修的过程步骤, 在教员边讲解边演示的进程中完成故障维修的过程。

(3) 自主训练。是指受训者在没有提示信息情况下执行维修活动。自主训练模式中操作过程与实际系统的维修完全一致, 系统不主动提供相关维修知识和帮助信息, 但受训者可通过请求获取系统帮助。

(4) 考核模式。考核模式是指受训者在没有提示和帮助的情况下, 自主完成维修任务。系统将对维修操作过程和情况进行记录, 并根据记录生成训练效果评价报告, 以考评受训者的训练效果。

3. 故障注入模块设计[7]

故障注入模块由3部分组成:主控器、故障注入控制器和仿真板故障执行单元, 如图3所示。主控器 (PC机) 负责生成故障, 它可根据用户的需要, 依据故障库灵活地生成各类故障, 并形成命令序列数据通过串行总线传送给故障注入控制器。故障注入控制器控制实物仿真器中各种状态并解释输入命令控制各仿真板的故障执行单元的故障设置。实物仿真器中各仿真板的故障执行单元负责提取各类故障信息并触发故障。

故障设置采用模拟开关的方式实现, 如图4所示。正常状态模拟开关闭合至正常输入, 断线或无输出对应着模拟开关处于悬空状态, 对地短路对应着模拟开关闭合至地线上, 某一固定值故障对应着开关闭合至某一固定电压处。

故障注入模块的设计是本系统设计的重点, 采用软、硬件设计相结合的方式。可以实现故障的任意设置、再现与恢复, 这是模拟器及实际装备维修训练无法实现的, 极大地提高了维修训练的效率, 也激起了受训人员的学习兴趣。

4. 维修库设计

(1) 故障库。故障库中包括故障现象、故障原因、诊断树。每个故障现象对应有多个故障原因和一个诊断树。

(2) 帮助资料库。帮助资料库包含受训人员用于分析故障产生原因的帮助资料。一般有装备的各种信息文本。

(3) 维修训练过程演示。按照故障库中故障点设置-故障现象-维修过程步骤的方式演示维修训练过程。

维修库的设计是开放的, 可随时进行修改、删除、增加等。

三、应用实例

以某型战车的驾驶员终端为例来说明基于实物仿真的维修训练系统的设计。

1. 驾驶员终端结构[8]

某型战车驾驶员终端主要用于车辆行车控制、状态显示、故障报警、数据通信等功能。内部模块包括:电源组件、CPU模块、信号采集模块、报警模块、显示模块等, 具体如图5所示。按图1和图5形式设计驾驶员仿真终端平台如图6所示。

2. 故障模式分析[8]

驾驶员终端内部结构复杂, 经过深入分析, 将图5中的内部结构分为电源模块、仪表信号模块、报警信号模块、通信信号模块、主板模块和CPU模块等。针对每一模块分析出结构特征、信号特征、故障模式以及故障设置策略等。图7为驾驶员终端中的仪表信号模块的故障分析框图。

驾驶员终端仪表信号模块包括仪表调理模块和仪表接口模块, 其中调理模块负责将由35芯的接口线缆传输的各传感器信号及车况信号进行隔离, 并转换成接口模块所要求的标准信号, 接口模块负责将调理模块输出的信号进行采样、编码, 将其连接至总线上, 转换成CPU模块可识别的信号, 然后通过虚拟仪表技术显示在显示器上。

通过分析仪表模块的原理, 可知仪表模块可能发生的故障部位有5处, 包括仪表信号接口线缆故障、仪表调理板、仪表接口板内部电路板故障和两根电源线缆故障, 如图7所示。图中 (1) 处为仪表信号接口线缆, 由35芯电缆线组成, 连接了从各种传感器传输过来的信号, 可能存在的故障为电缆线断线或短路; (2) 处为仪表调理模块, 将传感器传输过来的信号进行隔离、放大, 可能出现的故障为断线或无输出、与地线短路、信号线与电源线短路、某通道元器件故障; (3) 处为仪表接口模块, 将调理模块传输过来的信号进行采集、编码等, 转换成数字信号传输给主机, 可能出现的故障为断线或无输出、与地线短路、信号线与电源线短路、某通道元器件故障; (4) 处和 (5) 处分别为调理模块和接口模块的供电线缆, 都有4根线缆, 分别+12V、-12V、+5V、以及地线, 可能出现的故障为各线缆断线或对地短路。

其他模块的故障模式分析可类似得出。根据故障模式分析构造维修训练库, 用于故障设置与维修过程训练。

3. 系统功能

(1) 内部结构认知。讲解系统工作原理、部件构成, 并进行功能分析。通过对内部各模块的拆装训练, 使受训人员了解其内部构成, 理解其工作原理。

(2) 软、硬件维修策略。讲解系统内部的软、硬件维修规范, 介绍维修工具的使用, 使受训人员理解信息装备维修过程。

(3) 故障点设置。详细介绍常见故障的来源、机理、故障现象, 产生故障的原因及维修方法。

(4) 维修过程训练。在教师的指导下, 利用实物仿真系统平台进行维修过程训练, 使受训人员掌握信息装备常见故障的维修步骤。

(5) 实际操作。通过对实物仿真系统平台设置故障, 指导受训人员一步步进行实际操作, 并确定故障位置, 以提高受训人员的实际动手能力。

四、结论

(1) 基于实物仿真的维修训练系统适用于电子装备的维修训练, 能够实现教员指导下的维修训练和自主维修训练, 还可以实现训练结果的考核评估。

(2) 使用这种训练模式, 可以故障再现, 易于提高受训人员的维修能力。

(3) 通过应用, 受训人员能动手进行实际操作, 学习兴趣大大提高。

(4) 目前该维修训练系统已应用于某型装备的维修训练, 大大节省了训练费用, 并提高了效率。但还只是板级维修训练, 更进一步的研究有待深入。

参考文献

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[7] 王珉, 胡茑庆, 杨思峰等.基于故障仿真的故障知识库应用研究[J].宇航学报, 2010, 31 (4) :1253-1258

仿真训练系统 第8篇

关键词：战术训练,仿真,UML

1 概述

现实训练中由于受到装备、场地、时间、电磁安全等因素限制，让各级指挥人员在接近实战的条件下进行战术训练是十分困难的，因此需要研究模拟实际作战的各种方法，来达到对指挥人员战术训练的目的。

通信对抗战术训练仿真系统基于建模仿真与计算机技术，可以建立由各种模型构成的、逼近实战的通信电子战虚拟战场环境，各级指挥人员在规则模型、装备模型、地理和电磁背景信号模型等的约束和限制下，实施指挥与作战行动，仿真不同的对抗态势。

本文通过对通信对抗战术训练仿真的军事需求分析，提出了一种系统功能设计方法。

2 系统分析

作为训练演练的仿真平台，通信对抗战术训练仿真系统在结构和行为上应体现实兵实抗训练演练在组织结构和动态行为方面的特征：红、蓝双方自成体系，白方控制红、蓝双方掌握全局。从这个意义上说，通信对抗战术训练仿真系统应该是一个分布式交互仿真系统。

通信对抗战术训练系统应包括红方、蓝方、白方分系统，每个分系统由若干功能模块组成。各分系统通过局域网连接在一起，采用协调一致的标准、协议和数据库，实现信息的互联互通，构成时空一致的、多参与者协同作用的综合虚拟环境，表现实兵实抗训练演练的组织与实施过程。为了实现上述目标，通信对抗战术训练仿真系统可采用如图1组成方式。

通信对抗仿真训练系统主要训练红方的通信对抗指挥人员的指挥决策能力及干扰装备操作手采取战术措施的能力。红方分系统模拟红方通信对抗分队的指挥和作战，蓝方分系统模拟战术通信网的作战，白方分系统的功能是实现白方在仿真训练演练中的行为。蓝方的战术通信网组织人员和电台操作员作为受训方的对抗方使用本系统，负责编制抗干扰通信预案，并且根据预案，在蓝方电台受到干扰时，改换蓝方战术通信网各专向的通信频率。白方的训练管理人员、评估人员基于仿真想定生成战场环境数据，实时掌握红蓝双方的态势发展，控制仿真训练系统的运行，评估红蓝双方在仿真训练过程中的表现。

3 功能设计

本文采用UML用例图(use case diagram)来描述通信对抗战术训练仿真系统的功能模型，包括用户(用UML参与者表示)、功能用例(用UML用例表示)、以及它们之间的关系。功能用例描述通信对抗战术训练仿真系统提供的功能，概括一组动作序列，这些动作的执行会产生对特定用户可观测的、有价值的结果，便于对系统功能的理解和实现。

训练仿真中红方、蓝方和白方分系统的功能如下：

3.1 红方分系统的功能

红方分系统模拟红方通信对抗分队的指挥和作战，实现以下功能：

1)接收战场环境数据;

2)显示战场的地理环境以及侦控站和干扰站的部署;

3)设置侦控站的控守频段;

4)接收白方分系统的导调命令;

5)制定并向白方分系统上报作战文书;

6)侦察、测向及指挥引导：模拟红方侦控站对蓝方发射的通信信号进行搜索、测量、分析，计算侦察结果。侦控站指挥员根据侦察结果，对蓝方的通信网进行分析，生成干扰资源分配方案，引导通信干扰站对蓝方的通信网进行干扰;

7)干扰：模拟红方干扰站对蓝方施放干扰的战术动作，设置干扰频率、干扰带宽、干扰样式和干扰功率，施放干扰;

8)显示侦控站和干扰站的工作参数和工作状态;

9)显示侦察结果;

10)记录训练数据，包括侦控站和干扰站的工作参数和工作状态、侦察结果和干扰资源分配方案;

11)向白方分系统上报训练数据;

12)接收白方分系统的训练讲评结果。

针对上述功能，确定12个功能用例。这些功能用例与红方分系统的用户(指挥员和装备操作手)的关系如图2所示。

3.2 蓝方分系统的功能

蓝方分系统模拟战术通信分队的通信组织与抗干扰，实现以下功能：

1)接收战场环境数据;

2)显示战场的地理环境以及通信电台的部署;

3)接收白方分系统的导调命令;

4)制定并向白方分系统上报作战文书;

5)通信及抗干扰：模拟战术通信网，设置电台的频率、功率和调制方式，计算蓝方通信网中各个电台在红方干扰条件下的通信效果。电台操作员根据电台受干扰的程度和抗干扰通信预案改换通信频率;

6)显示电台的工作参数和工作状态;

7)显示通信效果;

8)记录训练数据，包括电台的工作参数和工作状态、通信效果和通信抗干扰方案;

9)向白方分系统上报训练数据;

10)接收白方分系统的训练讲评结果。

针对上述功能，确定10个功能用例。这些功能用例与蓝方分系统的用户(通信指挥员和电台操作员)的关系如图3所示。

3.3 白方分系统的功能

白方分系统的功能是实现白方在仿真训练演练中的行为。

1)向红方分系统、蓝方分系统下达导调命令;

2)生成并分发战场环境数据(背景信号和情报支援信息);

3)显示战场的地理环境、综合态势、作战结果;

4)接收并记录态势数据(包括红蓝双方装备的空间位置、工作参数和工作状态);

5)效果评估;

6)仿真运行控制。

针对白方分系统的上述功能，可确定6个功能用例。这些用例与用户(白方人员)的关系如图4所示。

4 结束语

通信对抗战术训练仿真系统不但可用于对受训部队的指挥人员和操作人员进行对抗训练、研究战法，训练组织者还可借助系统分析优化组织实施方案。

本文根据通信对抗部队训练的特点和现实需要，分析了训练仿真系统的军事需求，设计了通信对抗战术训练仿真系统功能模型，并采用用例图来描述通信对抗战术训练仿真系统的功能模型，对其他仿真系统的设计亦有借鉴意义。

参考文献

[1]常伟, 张冉.电子战训练仿真系统分析与设计[J].现代防御技术, 2007, 35 (5) :362-371.

[2]毕义明, 刘良.军事建模与仿真[M].北京:国防工业出版社, 2009.

仿真训练系统 第9篇

高层体系结构HLA (High Level Architecture) 的显著特点是通过运行支撑环境RTI (Run-Time Infrastruc-ture) 提供通用的、相对独立的支撑服务环境, 将仿真应用层同底层支撑环境功能分离开, 将具体的仿真功能实现、仿真运行管理和底层传输三者分离, 隐蔽了各自的实现细节, 从而使各个部分可以相对独立地开发, 支持各种同构或异构仿真应用之间的互操作, 支持仿真系统的可扩展性[1]。HLA日益成为当前仿真技术发展的主流, 被美国国防部确定为军用仿真标准, 被IEEE定为国际分布仿真通用标准。

随着航天事业的蓬勃发展, 航天测控领域需要根据不同的需求和目的实现测控设备的资源重组, 利用HLA仿真技术实现航天测控系统的模拟训练和仿真演练, 具有安全、经济、可重复、无风险、不受特定任务限制的特点, 既能进行常规操作训练, 又能进行任务状态下的培训, 可以提升学员对各种异常情况的应变处理能力。航天测控训练仿真系统具有良好的可扩展性, 方便用户根据需求对系统进行改造升级。

1 系统建模

1.1 系统组成

在HLA中, 为实现某种特定的仿真目的而组织到一起, 并且能够彼此进行交互作用的仿真系统、支撑软件和联邦对象模型构成了一个联邦, 所有参与到一个联邦中的应用系统被称为联邦成员。HLA规定了联邦和邦员必须遵循的规则, 各邦员之间通过运行支撑环境 (RTI) 实现信息交互[2]。

训练仿真系统采用HLA体系结构。确定联邦成员, 将联邦功能合理分配到联邦成员, 合理设计联邦对象模型和邦员的仿真对象模型, 是模拟仿真训练系统实现的关键, 也是使联邦及其邦员具备与其它仿真系统进行互操作的能力, 并能够在其它仿真系统中得以重用的关键。

通过对航天测控训练仿真系统需求进行分析, 将航天测控训练仿真系统设计为一个联邦, 由系统监控邦员、动态模拟邦员、训练考核控制邦员、任务场景邦员、视景显示邦员、训练考核评定邦员构成。1系统监控邦员提供系统操作的人机界面, 完成全系统的运行管理任务;2在航天测控训练仿真系统中, 没有分机硬件设备, 由动态模拟邦员仿真硬件设备的各种状态, 对实战任务和各种联试状态下的目标特性、系统状态、测量信息、遥测信息、数传信息等进行动态模拟仿真;3训练考核控制邦员完成用户权限控制、训练考核控制、训练科目管理、任务场景管理、训练考核结果管理、操作辅助提示、目标库管理、辅助提示操作管理等任务;4任务场景仿真邦员完成对任务场景中指定时段内目标飞行器的弹道数据、塔标数据的仿真任务;5视景显示邦员完成任务场景三维显示任务;6训练考核评定邦员根据选择的训练科目、考核评定设置信息、学员操作信息、系统状态信息等完成对训练操作的考核评定任务, 形成考核成绩报告。

航天测控训练仿真系统体系结构如图1所示。

1.2 FOM/SOM设计

对象模型模板OMT (Object Model Template) 是HLA标准的重要组成部分, 用来描述HLA对象模型的结构框架[5]。HLA通过OMT定义了两类系统:一类是用来描述联邦中的各个联邦成员, 即创建单个的HLA仿真对象模型SOM (Simulation Object Model) , 建立SOM的目标在于使它成为一个通用的、独立于具体的联邦应用模型;另一类是用来描述一个联邦中相互之间存在的信息交换特性的那些联邦成员, 即创建HLA的联邦对象模型FOM (Federation Object Model) , 建立FOM的目的就是借助OMT提供的标准化记录格式, 对一个特定的联邦中各联邦成员之间需交换的数据特性进行描述, 以便各联邦成员在联邦的运行中正确、充分地利用这些数据进行互操作[3] (在HLA中, 互操作定义为:一个成员向其它成员提供服务和接受其它成员的服务) 。

FOM/SOM是一种建模的技术和方法, 它便于模型的建立、修改、生成与管理, 便于对已开发的仿真资源进行再利用, 使建模过程走向标准化[4]。具体而言, FOM定义了一个联邦内成员间所有用于交换的数据的详细说明, 如公共的对象类及其属性、交互类及其关联的参数等信息;仿真对象模型SOM定义了每个邦员提供给联邦的自身能力的详细说明。

对象类和交互类的设计实际是确定各个联邦成员之间的数据流和控制流。各个联邦成员通过发布其它联邦成员感兴趣的对象类和交互类, 订购自己所需要的对象类和交互类, 实现联邦成员之间信息交换和互操作。

1.2.1 对象类和交互类结构表设计

表1是为航天测控训练仿真系统定义的对象类结构表。在对象类结构表中, 列出了几个主要的对象类, 它们包含各自可能参与信息交换的一组属性数据。目标类代表目标飞行器, 目标飞行器的位置信息由任务场景邦员仿真得到, 被动态模拟邦员用于测控站状态参数的仿真, 被视景显示邦员用于确定三维任务场景中目标的位置。测控站类代表测控系统设备, 其设置参数 (设备工作参数) 由系统监控邦员设置, 状态参数 (包括设备状态和测控数据等) 由动态模拟邦员模拟仿真得到, 设置参数和状态参数是训练考核评定邦员进行训练考核评定、产生辅助操作提示信息的依据之一, 视景显示邦员则根据测角数据显示测控站的天线指向。训练考核状态类代表当前的训练考核状态, 由训练考核评定邦员产生, 训练考核控制邦员显示。

表2是航天测控训练仿真系统定义的交互类结构表。现实中所有的事件都是由特定事物发出, 也是由特定事物接收的。对于交互类来说, 所有的交互也是由仿真中的实体发出和接收。所以在交互类结构表中, 各交互类都有特定的初始化邦员与接受邦员[6]。 表明该交互类可被成员初始化并发送, 可被成员感知该交互但不响应;表明该交互类可被成员初始化并发送, 可被成员响应。

1.2.2 对象类属性表和交互类参数表设计

2 系统实现

2.1 软件开发环境

操作系统采用Windows XP, 系统总体开发平台采用VC ++2010, HLA建模工具采用Pitch Visual OMT1516, RTI采用Pitch pRTI 1516, 三维建模软件采用Mul-tiGen Creator软件, 三维视景软件采用Vega软件进行开发。

2.2 流程与实现

仿真系统的运行流程如图2所示, 三维视景仿真流程如图3所示。

3 结语

本文对航天测控训练仿真系统的设计与实现进行了描述。航天测控训练仿真系统提供了航天测控的模拟环境, 为相关人员的教学、培训和训练提供了仿真平台。同时本系统可进行二次开发, 应用于更大规模的航天仿真系统中。

在航天飞行器日新月异的今天, 航天测控系统需要的不仅仅是传承, 更重要的是创新, 而HLA仿真系统的跨平台可移植性与可重用性恰恰使传承与创新完美地结合在一起, 既节省了开发时间与成本, 又使系统具有很强的可扩展性, 能够适用于未来更高要求的航天系统。

参考文献

[1]FREDERICK KUHL, RICHARD WEATHERLY, JUDITH DAHMANN.计算机仿真中的HLA技术[M].付正军, 王永红, 译.北京:国防工业出版社, 2003.

[2]周彦, 戴建伟.HLA仿真程序设计[M].北京:电子工业出版社, 2002.

[3]戴婷婷, 马忠锁.基于HLA的卫星测控仿真系统[J].电脑知识与技术, 2010 (1) .

[4]陆晋荣, 樊忠泽, 聂冲.航天发射一体化仿真训练系统[J].载人航天, 2009 (3) .

[5]夏丰领, 赵育善.基于HLA的航天任务仿真系统[J].系统仿真学报, 2007 (24) .

仿真训练系统 第10篇

虚拟训练一般是在计算机生成的虚拟环境中进行的,然而通常的电路仿真则是在专用的仿真软件环境中进行的,这不符合虚拟训练的应用需求。因此有必要研究电路的后台仿真方法,使得在虚拟训练时,计算机根据测试点的位置在后台对电路进行仿真,得到其应有的信号。在虚拟训练系统中对电路做后台仿真的相关研究非常少,文献[3]中,作者指出电路仿真技术和虚拟训练技术的融合难度较大,但是基于电路仿真的专门针对装备电路的虚拟训练技术将是该技术领域的重要发展方向之一,并提出了基于Spice(Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis)仿真引擎对电路进行后台仿真的方法。然而该方法需要开发人员对Spice语言非常熟悉,才能编程实现对Spice网表文件的解析和仿真。根据虚拟训练的实际需求,本文提出了一种基于Multisim的Automation API的电路后台仿真方法。本方法成功实现了在虚拟训练程序运行过程中,根据测量的电路节点的位置,利用Multisim仿真引擎实时生成电路信号的功能。

1 系统结构

系统的软件结构如图1所示。本文所设计的虚拟训练系统是在Virtools中开发主程序和虚拟训练界面,并利用动态链接(Dynamic Link Library,DLL)技术和组件对象模型(Component Object Module,COM)技术调用Multisim仿真引擎,实现虚拟训练和电路的后台仿真。首先对开发工具和相关技术做一些简单说明。

Virtools:是由法国达索公司开发的虚拟现实系统制作平台,能够整合三维模型、逻辑行为、人工智能、物理属性、视频和音频等多媒体元素。其最大的优点是具备一套丰富的行为交互模块(Building Block,BB),开发时只需用鼠标拖曳BB就可以构建出复杂的应用程序,这种流程图式的可视化编程方式简单易用、交互性好,可有效缩短开发流程。Virtools除了有大量的BB可以使用外,还提供了脚本语言(Virtools Scripting Language,VSL),其语法和C++相似;还可以通过软件开发工具包(Software Development Kit,SDK)编写BB模块扩展Virtools的功能。

Multisim:是美国国家仪器公司(National Instruments)推出的电路仿真软件,适用于元件级的模拟/数字电路仿真。在其新版本中提供了Automation API,允许第三方应用程序调用它的仿真引擎[4]。本文使用的是其最新版Multisim 12。

DLL:动态链接库,是微软公司在Windows中实现共享函数库的一种方式,是程序模块化的重要方法,也为程序的复用提供了可能,同一个动态链接库可以被不同的进程加载。采用动态链接库后,同样的代码只需要有一份就可以,每个需要使用这些功能的程序都使用同一份代码。将不同程序都可能使用的一系列函数和数据放置在DLL中,可以大大减小应用程序的体积(多个程序共用一个模块),使程序更易于升级和维护(如果程序需要更新,则只需要修改一个模块,不需要修改所有的程序)[5]。

COM:组件对象模型,这是微软为了实现软件组件之间的通信以及开发可重用的软件组件而提出的一种技术。COM要求软件组件必须遵照一个共同的接口,该接口与实现无关,因此可以隐藏实现的内容,并且被其他组件在不知道其内部实现的情形下正确地使用[6]。Multisim就是利用了该技术,既隐藏了电路仿真的实现细节又开放了电路仿真的功能接口,供其他程序调用。

图1中,Multisim 12通过COM技术将其仿真引擎接口开放出来,但是Virtools并不能直接调用,因此首先编写一个可以调用Multisim的DLL,然后再利用Virtools的SDK开发一个BB,该BB通过DLL间接地调用Multisim仿真引擎。

2 调用Multisim API的DLL的设计

Multisim的COM组件是采用Visual Basic实现的,而Virtools的BB模块必须用C++语言来开发,因此首先需要研究用C++语言调用Multisim仿真引擎的方法。然后将调用程序发布成DLL的形式,供Virtools使用,实现代码的重用性。需要说明的是,在Visual Studio中新建工程时要选择MFC DLL项目,并勾选“自动化”选项,否则无法正常使用Multisim API中的功能。因为Multisim 12在安装时会在操作系统的类库中注册,所以可以在添加类向导中通过添加TypeLib中的MFC类,选择NI Circuit Design Suite Multisim 12.0,即可添加API提供的类。Multisim API提供了两个类:CMultisimApp和CMultisimCircuit。CMultisimApp类主要用于在后台启动Multisim实例并与之建立连接,其中包含了Connect、Disconnect、OpenFile等方法,这三个方法主要用于连接、断开与Multisim的连接和载入要仿真的电路文件;CMultisimCircuit类主要用于对载入的电路进行仿真,包含了40个相关的方法,重要的有:EnumInputs,EnumOutputs,SetOutputRequest,RunSimulation,get_OutputReady和GetOutputData等,它们的主要功能如表1所示。

Multisim中的输入指的是各种信号源和电源,既可以是电路中预先设置好的源,也可以在仿真开始前指定和替换,这为将电路作为子系统接入装备中提供了可能。输出是指利用Static Probe(静态探针,Multisim中的一种元件)标记的电路节点,可以获取该节点处的电压和电流等信号。在仿真之前,首先要根据装备的实际在Multisim中绘制电路图,放置输入源并用Static Probe标记要测试的节点以备仿真时使用。通过Multisim API在后台仿真电路的基本流程如图2所示。

在DLL程序中首先初始化COM接口,然后实例化CMultisimApp和CMultisimCircuit对象,利用Connect方法在后台启动Multisim进程,再用OpenFile方法载入要仿真的电路文件。用EnumInputs和EnumOutputs方法获取电路中可用的输入源和输出节点名。用SetOutputRequest方法设置仿真条件,主要包括仿真计算的插值方法、仿真采样率(sampleRate)和总的样点数(numSamples)。Multisim中仿真的插值方法有5种,会对仿真步长产生影响,如表2所示。

一般情况下,采用SimulationInterpolationForceStep插值方法,即定步长,这样可以使仿真引擎严格按照SetOutputRequest中设置的采样率进行仿真,并保证仿真数据是等间隔的。

仿真条件设置好后,即可利用RunSimulation对电路进行仿真,这里需要设定仿真的时长(time),一般取:

undefined

这是因为仿真时间必须足够长以填满一个输出数据块,即达到SetOutputRequest中设置的仿真总点数(numSamples),否则会发生“没有找到输出”这样的错误。所以,实际仿真时,时间必须大于等于式(1)中的time。仿真结束后即可利用GetOutputData方法得到指定输出节点的仿真数据,该数据用于驱动虚拟训练系统中的测量仪器。

3 Virtools BB的设计

如前所述,用C++语言直接调用Multisim API不是很方便,为了实现代码的重用性和易用性,将访问Multisim API的功能封装在一个DLL里,这时即可利用Virtools提供的SDK开发BB模块,通过调用DLL间接访问Multisim API。本文采用DLL的动态调用方法,即只需DLL文件而不需要相应的*.lib和*.h文件。动态调用DLL的一般方法如下:

(1) 定义一个指向DLL中导出函数的指针类型;

(2) 定义与DLL关联的句柄;

(3) 用LoadLibrary函数加载DLL文件,并赋给(2)中定义的句柄;

(4) 用GetProcAddress函数获取DLL中函数的指针并赋给(1)中定义的函数指针;

(5) 通过函数指针调用DLL中的函数;

(6) 用FreeLibrary函数释放DLL;

利用同样的步骤,在BB模块源程序中编辑相应的代码即可,程序流程与图2一致。然而,与Multisim建立连接这一步非常消耗时间,在一台CPU为酷睿双核2.5 GHz,内存为4 GB,硬盘在7 200 r/min的计算机上耗时17 s,这显然不符合虚拟训练的实时性要求,而仿真电路所需的时间非常短,可以忽略不计。尽管可以靠升级硬件来提升性能,但那样成本太高,因此,必须从软件结构上着手。考虑到虚拟训练系统在启动时需要初始化,这段时间是不需要操作的,因而可以在初始化时就在后台启动Multisim并连接,当测量仪器测量到装备相应的测试点时再选择相应的电路并实时地运行仿真。这可以通过Virtools的BehaviorCallback Function(行为回调函数)来实现,即当CKM_BEHAVIORRESUME(表示Virtools项目开始运行)事件发生时就建立与Multisim的连接,待虚拟测量时再激活该BB模块。开发出的BB模块如图3所示,它有2个输入参数,分别是电路文件的路径和测试的节点名称(或编号)。当单击Virtools的运行按钮后,该BB会加载DLL并调用Connect方法在后台启动Multisim进程,然后开始等待。当操作人员用测量仪器测试电路时,BB根据电路文件路径调用DLL中的OpenFile方法载入相应的文件,并对电路进行仿真,然后根据节点名(或编号)获取指定测试点处的信号数据。当系统运行结束时,BB调用Disconnect方法关闭后台的Multisim进程并释放DLL。

4 虚拟训练系统中的应用

本文研究电路的后台仿真主要是为了解决虚拟训练系统中电子装备的信号生成问题(包括正常时的信号和故障时的信号),不仅可以使受训人员掌握装备正常时的工作特性,也能训练其检查故障和排除故障的能力,在全任务模拟训练器中有很高的应用价值。

以某型装备为例,其电子系统中包含一个运算放大器电路,其输入/输出电压的关系为:

undefined

当Rf=Ri=1 kΩ时可以将输入信号的幅值放大2倍。首先在Multisim中对其建模,保留输入输出接口(见图4),然后存储为文件以备使用。

虚拟测量训练系统的运行(操作)流程如图5所示。

此处的初始化即指在后台启动Multisim并连接。当表笔接触虚拟装备上的测试点后,系统根据接触点的位置判断当前测试的电路及测试点,Multisim在后台载入该电路文件并对其仿真,得到输出数据进而驱动测量仪器。在图6中,(a)表示当表笔接触电路的输入端时,示波器上显示1 V的信号,(b)表示当表笔接触电路的输出端时,示波器上显示2 V信号。

5 结 语

为了获取虚拟训练系统中虚拟装备电路上任意节点的信号,本文重点研究了电子装备的机理建模及后台仿真方法。首先在Multisim中对电路进行元件级的建模;然后,用C++语言开发了一个DLL和一个BB模块。该DLL用来访问Multisim API提供的仿真引擎,BB模块通过DLL间接调用仿真引擎,于是便实现了虚拟训练界面在前台运行,装备机理模型在后台仿真,仿真结果实时驱动测量仪器,使其显示测试点的信号。经过应用实践,本方法能够达到很好的训练效果。

参考文献

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防窃电仿真系统应用与分析 第11篇

一、防窃电仿真系统应用背景

河北南网防窃电仿真系统是在对现实各种窃电方式进行充分调研的基础上，对用电检查、装表接电、抄表收费等相关工种和管理人员进行培训、考核，可提高电网企业营销专业用电检查以及其它专业人员查处窃电的技术水平，从而降低线损、增加企业经济效益。本文在研究分析电能表窃电原理和用电营销现状的基础上，提出了防窃电仿真系统建设技术方案，包括防窃电仿真培训模拟装置和防窃电仿真培训系统软件的构成及功能要求。

二、防窃电仿真培训模拟装置

防窃电仿真培训模拟装置包括一套装有实际电能表的柜体装置和一套防窃电仿真培训管理系统，通过硬件与软件系统的互联实现了通过硬件装置模拟现实窃电情况，由软件系统监测、显示、存储电气参数以及显示向量图和原理接线图的功能。

（一）系统管理

河北南网防窃电仿真系统包括用户管理、密码管理、背景设置、数据管理四个子模块，对于这四个子模块管理员都可以进行操作，培训师只可对其中的密码管理和背景管理进行操作。用户管理子模块中包括添加用户、删除用户、重置用户密码，该系统仅系统管理可以使用，用于整体地管理系统的使用用户及用户的资料。

密码管理子模块主要用于用户自主地修改个人密码，以防止密码泄露后影响系统运行，保障系统的安全。

（二）用电模型的设计

河北南网防窃电仿真系统方案确定以配电网作为用电监测对象。实训室内的硬件设备模拟一条10kV馈线，高压侧配关口计量电度表，记录这一条供电线路上所有用户的总电量。一条线上带两个配电台区。第一个台区的变压器TI为公变，带三个单相负荷用户。第二个台区的变压器T2为专变，带一个三相负荷用户。第一个台区用户装三块单相电度表，分别记录各分相的电量，另配有三相电能监测装置，既可以计单相电量，又可以计三相电量总和并对系统进行监测。第二个台区用户装一块三相计量监测一体的装置，计量用电量并对系统进行监测。

（三）硬件设备的设计

河北南网防窃电仿真系统硬件组成屏式柜体，屏体元件按照电网结构与操作功能进行分布设计。根据这一思路，将硬件操作组了三块屏。关口高压计量一块屏，单相负荷用户计量、监测一块屏，三相负荷用户计量、监测一块屏。电网结构图分别绘制在三块屏上。第一块屏模拟10kV的高压关口计量，第二块屏模拟第一个台区，第三块屏模拟第二个台区。相应的元件装在各自屏上。

（四）硬件控制

硬件屏上装有控制开关，学员通过操作开关可以做各种仿真实验，模拟各种窃电现象。屏上模拟的常用窃电手段有：电压回路串电阻，电压回路串二极管，电压回路串电感，电压回路断线；电流回路短接，电流回路并电阻，电流互感器改变比；电流回路反接，电压回路反接，相地反接。

窃电仿真操作分为几个步骤：

1）故障预置：由操作开关按照图上的指示，预置一种窃电现象；

2）故障启动：屏上有启动按钮。只有按下启动按钮，预置的实验才能开始；

3）故障解除：屏上有解除按钮。只有按下解除按钮，故障才能解除；

4）操作复归：故障解除后，将预置操作开关放回正常位置，整体复归，为下次实验做好准备。

（五）监测管理

河北南网防窃电仿真系统中有管理机可以和硬件屏进行通讯管理。

管理机选用多485串口的工业控制机，工控机工作抗干扰能力强，又能支持多串口通讯。通讯方式采用主从方式。

硬件屏上模拟的窃电现象可以上传给管理机，管理机上可以下发命令，模拟和硬操屏上相同的仿真实验。为了硬件操作与软件操作不能冲突，硬件屏上装有就地、远方操作切换开关，可以方便的切换。只有切换开关在远方位置时，管理机才可以下发实验的命令。

管理机用三个485串口通讯，分别管理集中抄表、遥信量、遥控量。

集中抄表通讯遵循DL/T645-1997规约。遥信量、遥控量分别由单片机管理与工控机通讯，仿照DL/T645规约。

（六）防窃电仿真系统的实验信号设计

考虑到河北南网防窃电仿真系统可利用作为教学培训的特点，硬件组屏应做到：操作方便、信號指示明确。因此本次硬件回路特意设计了信号回路。针对着仿真操作的几个步骤，设计了红色、绿色闪光、平光信号，组合出四种信号。

1）正常工作时绿灯平光，预置一种故障绿灯闪光；

2）故障启动后红灯平光；

3）故障设置时间超长，红灯闪光报警；

故障时间由一时间继电器控制，时间在30分钟内可调，提醒实验人员实验时间长应该解除故障，但不会自动解除。

4）故障解除绿灯闪光，和预置故障状态时信号相同；

5）操作复归后绿灯平光，回到正常状态。

闪光电源为电子式信号电路，用555芯片等控制没有声音干扰。

（七）负载设计

为了使系统用户能够从实验中看到不同负载对功率因数的影响，我们设计了三种负载：阻性、感性、容性，每一种负载单独控制，可以方便地进行切换。

（八）遥信量

硬件操作屏上所做的仿真实验，都可以通过继电器的接点作为信息量上送，遥信量的采样1秒钟一次。即硬件屏上的每一次操作2秒之内就可以送给管理机。另外，就地/远方切换开关、断路器位置都作为遥信量上送。

（九）遥控量

管理机通过遥信量获悉就地/远方切换开关的状态，如果开关位置不在远方，则通过软件将管理机上的下发命令闭锁，只有确认开关在远方位置，才可以下发操作命令。管理机发的操作命令通过遥控板出口给到硬件屏上。所有硬件屏上的仿真实验，都可以在管理机上操作。操作过程中的信号与硬件操作完全相同。

（十）保护回路

为了保证河北南网防窃电仿真系统实验中设备、人身安全，硬件屏上装有漏电保护、过流保护。当回路中出现过流或开关有漏电时，断路器跳开主回路，同时发信号。

三、结束语

防窃电仿真培训系统针对以往的窃电仿真系统主要实现了以下创新内容：

（一）针对电子式电能表进行窃电方式的模拟。

本系统针对电子式电能表（包括单相、三相电能表）的各种窃电方式进行模拟，还对一些专门针对电子式电能表所产生的“高科技”窃电手法予以“曝光”，使得本系统具有很强的现实意义。

（二）建立了一种集培训学习、理论验证、实操练习和考核鉴定于一体的技术平台——反窃电仿真实验室。

仿真训练系统 第12篇

关键词：构架重用,构件技术,仿真引擎

0 引言

随着软件科学的不断发展,新的应用系统变得越来越复杂,这就对应用软件的重用提出了更高的要求,虚拟操作训练系统也存在相似的问题。在过去的系统建模和电子仿真中,每个仿真系统或数模都是独立的,这就使各构件不能在开发新仿真应用时被重用。但是随着国防现代化的迅速发展,仿真系统变得越来越复杂,如果每个仿真系统都从头开发,效率会很低,并且要浪费大量的资金和原材料,开发出来的产品也不容易实现不同虚拟设备之间的联合使用[1]。因此,有必要研究和开发虚拟操作训练领域的构架以统一系统的建模方法,从而实现软件构架和构件的重用。

这里所说的领域指的是一组涵盖相似软件需求应用系统的功能领域。领域工程是建立基础能力和基本原则的相似系统应用工程,涵盖了建立重用软件构件的所有活动[3]。虚拟操作训练系统是一种领域应用系统,包含虚拟设备训练、维护训练等特定领域。针对虚拟操作训练系统的建模问题,本文介绍了如何用领域建模思想和COM构件技术设计一种虚拟操作训练领域应用构架,使用户更容易快速制造出基于该构架的实用仿真模型。本文按如下几个部分进行介绍:第1部分介绍基于UML的虚拟操作训练领域仿真系统构架设计;第2部分介绍仿真系统的静态和动态结构;第3部分介绍系统仿真引擎的设计;第4部分进行总结。

1 仿真系统构架设计

设计该系统构架是为了使用构件技术解决虚拟操作训练领域的系统仿真问题,包括统一建模标准、建立模型与模型驱动之间的连接等,从实际执行的角度来讲,属于软件体系结构范畴。

1.1 软件体系结构

随着系统规模和复杂度的加大,总体系统结构的设计变得比所用算法和数据结构更加重要。现在仍然没有统一的软件体系结构的定义,一般来讲,软件体系结构是整个软件系统的总体结构,其关键要素在于哪种构件能被用来建立系统,以及构件之间如何相互连接和相互作用,所有这些方面的选择决定了软件体系结构的不同风格。虚拟操作训练领域仿真系统采用面向对象的设计思想,因此可以使用面向对象的体系结构。

1.2 仿真系统的体系结构

虚拟操作训练领域仿真系统设计的目的在于建立一个统一的软件体系结构和相应发展规范,以促进不同类型虚拟操作训练系统的发展。另外,很多操作设备构件的形状和可见行为都是相似的,因此我们可以开发一个构件库来促进软件的重用以节省开发时间和资源。基于以上考虑,虚拟操作训练领域仿真系统采用“构件-构架-对象总线”的体系结构。

1)构件。构件是具有一定功能并能在软件开发和应用过程中被组装和维护的基本单元。从概念上来讲,构件也是对象,可以由一个简单对象或多个组合对象组成以实现一个特定对象。

2)构架。构件技术中的构架是针对该问题应用程序的部分解决方案,可以作为一种运行和整合各构件的构架。在分布式系统中,有很多本地和远程应用程序,构架仅能描述一个应用程序的整体结构,因此,对构架的描述只能解决一部分问题。但作为相似问题的统一解决办法,构架可以作为在这些应用中提供相同控制结构的构件,在不同应用中被再次使用,因此能够实现更高程度的代码重用。

3)对象总线。它是与中心程序相关的分布式系统的附属部分。对象总线实际上是分布式互联设备的运行支持系统,被称为分布式系统的中间件,有时为分布式系统提供基础支持,是一个特殊装置。它使应用程序中的各构件和构架能够调用分布式环境中其它构件和构架的服务和功能,因此构件和对象的能力可被扩展到一个开放网络中。

总之,在“构件-构架-对象总线”体系结构中,构件提供软件模块,构架负责将这些单元组合成一个有机的整体应用,而对象总线完成不同构架和构件间服务的透明调用,因此可以实现网络中各节点的分布式应用。基于这种构件设计思想,分布式应用系统具有如下特征:

1)各构件之间通过事件服务和构架互相调用,也就是说构件被构架调用,而不是在构件之间直接调用。

2)构件和构架共同组成了分布式系统单元的应用。分布在不同系统单元中的各构件是通过对象总线和构架实现相互作用的。

3)通过构件和构架实现最大程度的代码重用。

4)分布式系统软件通过对象总线连接各对象,用构架控制软件结构,通过各构件修改软件功能。

1.3 仿真系统的构架

基于上述“构件-构架-对象总线”体系结构,使用高级体系结构HLA中的RTI作为总线[4],用COM构件技术和面向对象的方法,虚拟操作训练领域仿真系统的构架设计如图1所示。

首先,在运行时,当虚拟设备构件管理模块需要一些构件时,会将构件装入运行空间并识别、注册以及管理其接口,并通过构件及其接口之间的相互作用建立联系图。当需要从节点的运行空间移出一些构件时,应卸载并更新相关管理和处置信息。接下来操作系统将为虚拟构件提供信息,从而决定操作指令并将其发送到系统的仿真引擎,然后系统引擎将分析该操作指令并调用虚拟构件接口进行响应。

2 仿真系统的建模方法

虚拟操作训练领域仿真系统的所有应用系统都能表示为静态结构和动态结构两个方面。本文用UML来描述系统的结构和行为,其中,静态结构主要由类图表示,而动态结构主要用状态图描述。类图是一种用类和类间关系进行系统描述的插图,是从静态方面表示的系统。类图是构成其它示意图的基础,如果没有类图,就不会有状态图或其它示意图。状态图用来描述生命周期中对象处于哪种状态、每种状态的行为以及哪种事件可以导致对象状态的变化。

2.1 静态结构图

对于系统的设计,最关键的问题就是将类定义在什么样的粒度。如果定义的粒度太小,系统构架需要管理的构件过多,将不利于系统构架的设计和促进系统的执行;另一方面,如果定义的粒度太大,软件重用的最终目标就不容易实现了。针对不同类型的虚拟操作训练系统,可以定义不同粒度的类,例如对于虚拟维护训练系统,可以将类定义在联合体类或模块类等这种大的粒度中。本文以虚拟维护训练系统为例定义构件类和单元类。其中,构件类将每个实际设备的联合体定义为一个类,系统将管理该类并传送相关信息;单元类将一个实际设备单元定义为一个类,与其相关的构件由构件联合体管理。从定义可以看出,我们可以用单元类实现系统构件的重用目的。对于虚拟维护训练系统,一个典型的构件类类图如图2所示。

2.2 动态结构图

状态图主要用来描述对象、子系统和系统的生存周期。通过状态图可以知道对象能够达到的所有状态以及系统能够响应的所有事件。只要其状态和复杂操作已被标记,所有的类都应该有状态图。在虚拟操作训练领域仿真系统中,因为元素的行为都是相对独立的,因此可以动态地模拟构件行为。在使用仿真系统完成各种不同训练任务的情况下,每种状态中构件的状态转换都是不同的,因此,如果有必要,每个训练环境中的构件联合体都应该有一个状态图。一些设备及其构件的开/关状态图如图3所示。

3 仿真系统的仿真引擎设计

虚拟操作训练领域仿真系统采用面向对象的设计方法,系统操作是完全建立在消息驱动的机制之上的,因此其仿真引擎的主体功能是完成消息的传送和仿真过程的控制。

在图1中,我们也能看见该仿真系统仿真引擎的功能结构。当仿真引擎接到本地用户的操作指令或网络中的远程操作指令,它会根据系统的状态图进行指令的分析,并生成反馈信息发送给虚拟构件作为响应,然后,仿真引擎将调用虚拟管理构件以便在反馈信息中获得目标构件的界面。通过构件的界面,反馈信息将被传送到虚拟构件并引起响应。如果发送的是本地的操作指令,仿真引擎还需要将该指令上传至网络作为远程操作指令节点。

4 结论

如果这种“构件-构架-对象总线”体系结构用于软件开发,一些必要的构件设计完成后,对于组合电路中数字电路系统的设计来讲,软件开发的过程实际上是一个组装过程。第一步是根据构架寻找可重用构件,然后根据具体要求组装所有构件,最后,每一个构件可以利用事件和消息装置构成综合的应用程序,这样,软件的构件结构就能够实现代码重用甚至是构件的组装,以实现不同的训练功能,因此这种体系结构的应用能够解决现存设备仿真器中不规则结构和单一功能问题。

参考文献

[1]桑大勇,王瑛.基于构架的软件重用技术综述[J].空军工程大学学报(自然科学版),2000,1(5):84-86.

[2]莫世峰,何贤江,王秉中.一种总线型软件体系结构的设计与应用[J].计算机应用,2004,24(5):98-101.

[3]王兴武,宋雨.基于构件/构架复用技术的仿真系统软件研究[J].华北电力大学学报,2003,30(6):63-66.