軍用嵌入式仿真技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)研究

摘要：基于目前軍事裝備研發(fā)與訓(xùn)練中對臨時性模擬過程的需求，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(xiàn)形式，研究了軍用嵌入式仿真技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。結(jié)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(yīng)用的可行性。并最終提出實(shí)現(xiàn)嵌入式仿真技術(shù)的解決方案，滿足了軍事裝備研發(fā)與訓(xùn)練中對臨時性模擬過程的需求，填補(bǔ)了其基礎(chǔ)理論的空白。
關(guān)鍵詞：電路與系統(tǒng)；體系結(jié)構(gòu)；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(xiàn)形式。
仿真技術(shù)模擬環(huán)境和狀態(tài)對用戶產(chǎn)生的影響；同時允許用戶對仿真產(chǎn)生動作，將動作效果反饋給用戶。仿真技術(shù)必須依靠有效的體系結(jié)構(gòu)，不同級別的仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)也不同。戰(zhàn)役或戰(zhàn)術(shù)級別的仿真技術(shù)需要隨裝備或部(分)隊(duì)行動，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(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
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(tǒng)，依靠嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)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)研究兩個方面：武器裝備仿真和作戰(zhàn)仿真。仿真技術(shù)將部隊(duì)實(shí)裝研究與訓(xùn)練、演習(xí)、作戰(zhàn)推演轉(zhuǎn)化成由計(jì)算機(jī)虛擬完成的逼真過程，以減少周期和資源投入，其可重復(fù)使用的特點(diǎn)又方便了裝備或作戰(zhàn)研究。嵌入式仿真是在實(shí)現(xiàn)仿真功能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)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(xiàn)
嵌入式仿真技術(shù)3個要素是系統(tǒng)(被仿真對象)、系統(tǒng)模型和嵌入式設(shè)備。聯(lián)系這3個要素的基本活動是模型建立、仿真方案生成和仿真試驗(yàn)，輔以驗(yàn)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(jī)理建模方法、系統(tǒng)辨識建模方法、多分辨率建模方法、面向?qū)ο蠼７椒?、多視圖建模方法、數(shù)據(jù)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(chǔ)，模型是否準(zhǔn)確地描述了被仿真對象，是結(jié)果是否可信的前提。因此要進(jìn)行模型驗(yàn)證，包括可信性驗(yàn)證和一致性驗(yàn)證，以檢查模型是否正確地描述了實(shí)際系統(tǒng)，以及模型輸出是否充
分接近實(shí)際系統(tǒng)的行為。
1．2．2 仿真實(shí)驗(yàn)
仿真實(shí)驗(yàn)是嵌入式設(shè)備依據(jù)系統(tǒng)模型和仿真方案，自動計(jì)算并給出虛擬環(huán)境和虛擬狀態(tài)供用戶動作的過程，這是由嵌入式設(shè)備硬件和軟件共同完成的過程。仿真實(shí)驗(yàn)以自動控制技術(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，以用戶動作為響應(yīng)，再以該動作對虛擬環(huán)境和狀態(tài)產(chǎn)生的效果的反作用為反饋，整個過程是閉環(huán)控制過程，可歸納為如下數(shù)學(xué)模型

G為虛擬環(huán)境或狀態(tài)，Gb為仿真結(jié)果，H為系統(tǒng)處理過程，s為時間。如過程中存在用戶先于環(huán)境狀態(tài)反饋的動作，則應(yīng)增加前環(huán)反饋，模型與上式基本相同，但H(S)應(yīng)展開為

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