面向虚拟试验的可视化对象建模工具设计与实现

虚拟试验在现代军工产品研发过程中显得日益重要,但基于虚拟试验的可视化建模却并未得到充分关注。文中针对虚拟试验在军工产品研发中的应用,设计了虚拟试验定义语言(VITA Definition Language,VDL)原型,基于该语言,设计了可视化建模工具,具有VDL代码和可视化模型双向转化、可视化建模等功能,并论述了实现该工具需要的关键技术,包括VDL模型定义、可视化模型转化为VDL代码、VDL代码的解析和可视化模型自动生成等,最后给出了该可视化建模工具的实现以及对该工具进一步工作的展望。     

运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现

运载火箭的飞行力学环境随着飞行过程不断发生变化,而当前无论是基于实物试验还是基于数值分析,火箭的飞行力学环境分析大多针对特定飞行状态和工况而无法给出动态变化信息,因此开展了飞行力学环境虚拟试验及可视化技术研究。基于特征代理模型采用Fortran语言设计了场数据快速预测算法,在采样数值仿真的基础上实现了火箭在大气飞行过程中的动态气动力与气动热环境虚拟试验;采用C++开发了实时分站载荷算法,实现了火箭飞行期间的载荷环境虚拟试验。开发了与运载火箭飞行仿真配合的总线通信接口,并基于EnSight开发了分布式动态可视化系统,通过共享内存的进程间通信方式实现了飞行力学环境的动态显示。结果表明,该系统可以给出火箭飞行力学环境的全局和关注点信息的动态变化,为飞行力学环境精细化分析和直观可视化研究提供了手段。     

面向虚拟试验的可视化应用生成工具研究与实现

虚拟试验能够很好的辅助实物试验,缩短型号研制周期,降低研制费用。虚拟试验应用工程是开展虚拟试验的基础,本文基于GEF图形编辑器,研究并实现了一种面向虚拟试验可视化应用生成工具,具有可视化应用工程编辑、应用工程框架代码生成等功能。支持在可视化界面中定义VOM图元和APP图元之间的发布、订阅关系,最终生成应用工程框架,并通过应用实例验证了该可视化应用生成工具的实用性,较好的提高了虚拟试验应用工程的开发效率。     

基于CppUnit的虚拟试验单元测试研究

虚拟试验是通过大量平台软件验证实物试验的可行性,达到“以实验虚 以虚辅实 以虚预实”的目的。这对平台软件的稳健性具有较高的要求,软件测试是提高软件产品质量的重要手段,而其中的单元测试是对软件模块的功能测试。CppUnit主要用于实现对软件的单元测试,本文基于CppUnit提出了一种应用于虚拟试验平台软件的单元测试方法,实现了对平台软件功能的单元测试,平台使用者在软件开发阶段不仅能较好地验证软件的稳健性,而且能提高虚拟试验验证的效率,为实物试验提供参考依据。     

多谱段合成环境数据生成系统

空间环境对现代武器系统的性能有着重要影响,为生成精确、标准的合成环境数据,构建一套合成环境数据生成系统对仿真试验有着重要意义;该系统基于国际通用的Sedris[1]环境数据统一标准,采用虚拟试验和分布式仿真技术,实现大气、红外以及电磁环境数据的生成;根据不同的战场环境,利用此系统完成合成环境的建模、特性计算、数据转换以及可视化,提高了试验的精度与准确度,为武器系统的效能评估提供了数据支撑。     

虚拟试验支撑框架VITA研究与实现

虚拟试验验证技术可为复杂航天产品的试验验证提供有效的技术支撑。本文主要介绍了虚拟试验支撑框架VITA研究与实现情况,包括其系统组成及主要技术特点,重点介绍系统实现方案及其在飞行器研制过程中的应用情况。实践表明VITA支持对产品关键系统的技术性能验证,有效解决了产品难以开展大系统联合试验的难题。     

飞行器性能样机虚拟试验系统研究与实现

为实现航天飞行器研制中性能样机模型的充分利用,提出了飞行器性能样机虚拟试验系统的总体方案,通过试验基础数据库、试验数据管理、验证辅助工具、虚拟试验应用等子系统划分和工作流程设计,提供对虚拟试验的全流程支持。系统突破了试验数据对象化管理、试验流程建模等关键技术,并基于虚拟试验支撑平台VITA完成了相应系统实现,在多个飞行器研制过程中开展了典型应用。     

固体火箭发动机虚拟试验技术初探和应用

为改进固体火箭发动机传统试验模式存在的资源瓶颈、试验性能难以预示等问题,在固体火箭发动机试验与测试领域引入虚拟试验技术,设计并开发了固体火箭发动机虚拟试验基础系统;阐述了固体火箭发动机试验模型、试车架模型的建模方法,利用均匀设计方法分析影响内弹道数据的主要因素权重,以修正虚拟试验内弹道数据;针对某型号固体火箭发动机进行虚拟验证,试验结果表明,虚拟试验基础系统在一定程度上具有与真实固体火箭发动机地面试验相似的流程和功能,通过修正虚拟试验内弹道数据,进一步降低了虚拟试验结果与真实试验结果间的误差,为深入开展固体火箭发动机虚拟试验技术研究奠定了基础。     

基于虚拟点探测器的虚拟点源效率刻度技术

主要针对尺寸为ϕ75 mm×25 mm的²⁴¹Am标准体源HPGe探测器探测效率展开研究,通过LabSOCS软件模拟及蒙卡计算研究发现,使用同一种结构类型的探测器测量特定形状的体源,其虚拟点探测器位置与虚拟点源位置满足线性、二次函数、指数等关系。针对确定的探测器,通过点源在对称轴线上不同高度位置实验就可以标定出虚拟点探测器位置,再结合它们的线性函数进一步计算出虚拟点源位置,最后将点源放置于虚拟点位置刻度即可得到体源的探测效率。因此,该技术方法首次提出通过虚拟点探测器位置找到了虚拟点源的位置,是一种全新的刻度方法,已达到实际应用的程度,可以大面积推广应用该技术成果。     

面向虚拟试验的可信度评估工具设计与实现

虚拟试验技术在航天领域得到了越来越广泛的应用,尤其是在多专业耦合仿真方面,但是面向虚拟试验的可信度评估工具方面的建设与研究未得到充分关注。针对虚拟试验分析阶段的工程需求,设计并实现了虚拟试验可信度评估工具,涵盖了评估对象管理、评估专家管理、指标体系构建、可信度评估等功能模块。此外,该工具还提供了虚拟试验与实物试验的数据库接口,有效了支撑虚实比对工作,进一步规范了虚拟试验的分析流程与分析内容,有效提升了工作效率。     

基于虚拟仪器的舵机综合测试系统设计

为了在实验室条件下模拟舵机系统实际飞行时所受的气动载荷,实现舵机部件和整机的动静态测试,设计了基于虚拟仪器的舵机综合测试系统。针对舵机测试系统自动化化和综合化需求,基于PXI架构和LabWindows/CVI平台,完成了测试系统的硬件设计和软件设计,采用异步定时器实现了实时数据采集,采用tdms数据流实现了大容量高速数据的记录,运用多线程实现了良好的人机交互与流畅的曲线显示,采用ActiveX技术调用Excel实现了测试报表的自动生成。使用和测试结果表明,该测试系统显著提高了舵机测试的效率和精确度以及自动化水平,使用方便,性能稳定,为舵机性能测试和设计优化提供了可靠保障。     

工程装备嵌入式软件测试环境平台技术研究

在个人导航和基于位置服务（LBS）领域,如何实现成本低廉、高可靠性、高精度、连续的室内定位仍是研究的热点。然而依靠单一技术的室内定位结果很难满足上述定位要求。文章用粒子滤波（PF）对INS和RFID技术进行融合。对低精度INS使用行人航迹推算算法（PDR）,其中步数和步长由峰值检测和Weinberg算法分别测算;根据位置信息对RFID使用加权KNN算法。仿真结果表明：组合定位纠正了INS的累计误差和漂移,实现了自主可靠的连续定位,提高了定位精度,极大程度上优化了系统性能。     

复杂产品虚拟试验支撑框架

VITA支撑框架作为虚拟试验验证的共性技术支撑平台,主要用于解决复杂航天产品研制试验过程中的异构性、实时性、互联互通等问题。本文提出了一套完整的VITA虚拟试验体系框架,讨论了它的研究背景及体系结构,研究了VITA运行中间件的技术架构,并进行了性能测试,介绍了基于中间件的扩展服务,介绍了VITA目前的应用情况,初步应用表明,VITA支撑框架为复杂产品研发过程提供了有力的虚拟试验技术支持,可在航空、航天等多个行业的复杂产品研发中进行应用。     

基于虚拟仪器测试环境的自动测试程序设计

现代军事装备大量采用了超大规模集成电路,传统功能测试方法难以为继,如何解决超大规模集成电路的测试问题,对现代军事装备的维修保障具有重要意义;针对此类问题,基于虚拟仪器测试环境,以边界扫描测试为主,以少量功能测试为辅,设计开发了某型电路板的测试程序,解决了总线竞争、Flash测试和数/模器件测试等问题,通过多次模拟试验,定位了故障节点,证明了该测试程序故障覆盖率高、测试速度快以及诊断精度高,实现了被测板超大规模集成电路的测试,为同类板件测试程序的开发提供了参考,具有一定的军事和经济效益。     

大型空间环境模拟设备试验数据管理研究

针对国内外空间环境模拟设备试验系统数据管理模式,从试验数据采集、试验数据处理、试验数据存储归档以及试验数据移交利用这四个方面进行对比分析,提出国内空间环境模拟设备试验系统在增强试验数据处理能力、建立卫星故障模式分析和危险分析系统(FMECA)以及局部试验数据应用模式向远程同步试验数据应用模式发展的建议。     

基于气象因素的集中供热系统热负荷预测研究

为了解决直升机旋翼伺服作动器维修保障过程中训练资源有限,拆装难度高,故障率较高且难以确定故障点等难题,在直升机虚拟维修训练系统(VMTS, Virtual Maintenance Training System)的基础上,提出了应用虚拟仪器检测,确定故障点的直升机故障诊断可视化设计方法。分析了故障诊断过程中仪器、工具、环境等对故障诊断的影响,实现了动态的建立仿真模型和数据处理。通过虚拟仪器和推理机的功能配合,解决了直升机维护中复杂多变的故障诊断难题,形成一个逻辑推理能力强的故障诊断系统。最后以直升机旋翼伺服作动器故障诊断为例,验证该方法的可行性。     

基于虚拟仪器的VCU自动测试系统设计

在纯电动汽车开发过程中,整车控制器的软件与硬件会频繁更新,为了快速匹配样件、提高测试效率、提升测试吞吐量,设计了通用自动化测试系统。该系统使用TestStand作为测试执行模块。在LabVIEW中开发了一套即时可用的测试动作库和驱动程序,动作库执行测试动作,通过TestStand引擎与驱动程序进行数据交互。设计了测试项目管理软件,覆盖VCU测试全过程并保证可追溯性。实际测试应用表明,该系统可以快速配置测试环境、生成可执行测试序列,能够高效地定位控制器缺陷,且运行稳定、通用性好。