面向服务的测控装备仿真训练系统研究
张辉 宋洋 李嘉祥
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张辉 宋洋 李嘉祥,. 面向服务的测控装备仿真训练系统研究[J]. 建模与系统仿真,2023.2. DOI:10.12721/ccn.2023.157016.
摘要: 面向服务的架构是SOA ,是一种软件架构设计的模型和方法论,将“服务”价值当做出发点,将软件体系重新整合并构建的软件架构。在研制过程中测控装备的日常训练是非常重要的,由于部队武器装备种类比较到,数量比较大,训练和维修工作比较多,传统方式的训练对于部队训练需求不能满足,因此加入仿真训练系统提升训练安全保障,节省训练成本,进而有效提升训练的效果,受到部队的一致采纳和应用,因此,本文研究面向服务的测控装备仿真训练系统,为训练提供借鉴。
关键词: 面向服务;测控装备;仿真训练系统
DOI:10.12721/ccn.2023.157016
基金资助:

引言

SOA的目标就是借助标准化封装、复用、松耦合可编排的要素实现灵活可变的IT系统,标准化封装主要是借助一系列的标准族进行各种层面的互操作,如:语义、连接、访问等;复用是通过服务或服务组件达到更好层次的互操作、解耦、复用,属于SOA架构中间件;松耦合可编排借助服务的封装,将业务逻辑与网络连接、数据转换等实现了完全解耦。通过测控装备进行获取飞行器内外部系统的环境数据和工作状态参数,进而便于工作人员评估飞行器的性能和分析故障,测控装备数据的准确性对于飞行器的研制和试飞有着非常重要的作用,直接关系着飞行器性能的提高和改良。

一、仿真训练系统

仿真训练系统主要分为两个部分,一部分是测控装备仿真系统,一部分是训练考核系统,测控装备训练仿真系统结构包含四个模块,一是:测控装备仿真,;二是:试验仿真数据;三是:三维场景仿真,四是:装备训练考核,在系统中主要的功能模块为测控装备仿真模块和三维场景仿真模块。

测控装备仿真模块是根据装备实物利用3DMAX软件构建仿真模型,主要是针对软件的操作面板与装备承载的设备,包含两个方面,一种是开关机操作仿真,装备方舱的三维虚拟场景主要是利用3D图形引擎进行建立,操作手查看设备时可以借助三维虚拟场景能够达到俯仰正负90度和360度。开关机操作画面主要是利用3D图形引擎二维技术进行编制,并在实际操作中设置一定的提示功能。操作手开展操作训练主要是通过点击画面进行完成。另一种是跟踪目标仿真,对于测控装备的单杆系统主要是借助游戏操纵杆进行替代,利用USB接口连接计算机设备。在跟踪目标时针对摇杆输入操作应该通过OIS开放式输入系统进行接收,进而对模拟天线进行控制,实现目标的跟踪。或者不借助操纵杆的运动,在程序中设定自动跟踪,依据试验仿真数据库的理论数据开展目标跟踪。

三维场景仿真模块主要有视景仿真和音效仿真。视景仿真是展示测控装备的环境情况,如:海水、天空、内部承载设备、周边附属物等,通过3DMAX软件构建各种环境的方舱三维模型,通过图片贴图装饰内部承载设备的造作面板,装备天线转动的运动参照物主要是海水、天空的云彩,方舱内部视点的视角主要是水平方向的360度,能够自主变换俯仰正负90度的视角,可以说是将人的观察范围进行了模拟,并构建了两种场景,如:白天、夜晚,便于训练的更好选择。音效仿真主要是对装备音效、大气效应音效、飞行目标音效进行模拟,保障音响效果更加逼真,给予操纵手一种更加真实的感觉,好像真实发生一样,同时还可以帮助操纵手对装备跟踪飞行目标的状态进行详细判断。装备音效主要是将现场录音作为基础,依据方向和距离对现场音效进行样本的录制,大气效应音效是现场风声的录音。飞行目标音效是对现场的起飞过程、飞行过程、炸毁过程等声效的录音。进而在仿真训练过程中选择播放和操作手的装备和位置相接近的样本,进而使得装备音效更加真实。

二、测控装备仿真训练系统的关键技术与实现

(一)OIS输入系统

OIS输入系统属于开放式、面向服务的系统,理论上对于键盘、操纵杆、鼠标等类型的输入设备都能够使用。输入设备的主要有缓冲输入和无缓冲输入两种工作模式,仿真训练系统主要是借助Joystick 类达到无缓冲操作杆事件对装备的天线跟踪目标进行控制。在每一帧里对OIS::Joystick 的状态进行查询,称之为无缓冲输入,进而判断操纵杆有没有被操作。通过调用Joystick 对象的capture 方法将目前Joystick的实际状态进行获得,进而重载Joystick 类的五个函数,从而完成操纵杆的操作。

(二)OGRE 视景仿真工程实现

对VC和OGRE 的开发环境进行配置,尤其是OGRE的原始库、输入系统、插件、物理引擎、第三方类库GUI系统等动态链接库和插件。然后利用工程文件建立Root对象,对OGRE使用的资源进行定义,选取和设置Directx、OpenGL等渲染系统,构建OGRE所在的渲染窗口,对使用资源进行初始化,借助资源构建场景,设置输入系统,建立帧监听器,将渲染循环进行启动,进而实现OGRE 视景仿真工程。

(三)测控装备训练系统软件运行实例

在设计训练系统软件的菜单、界面、按钮时应该借鉴MOC和Windows系统软件的界面,熟悉的颜色和风格可以增加操纵手的熟悉感。将装备方舱能的设备作为操作对象,对于开机和关机的操作可以通过相对应的设备按钮进行完成,并将窗口右边的十字按钮定义为操作提示,进而根据提示开展操作。在左边设置一个返回主页按钮。图一为操作杆的操作画面,在画面中展示了装备天线方位俯仰信息和跟踪状态,在实际操作利用鼠标、键盘控制装备对象,实现平移、缩小、放大、旋转等操作,通过显示模式和场景编辑可以对场景的光照、实体、线框、模型材质和点进行个性化的选择。

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图一 操作杆操作画面

结语

综上所述,面向服务的测控装备仿真训练系统可以应用3DMAX + OGRE + VC ++ .net的方案,能够有效节省研发成本、缩短研发周期,提升训练效果,促进装备的实际应用情况。同时还可以在网络的基础上进行构建多台装备综合仿真训练系统软件,进而更好的评估训练,针对问题进行优化,促进仿真训练的效率。

参考文献

[1]赵华,唐春娥,刘磊磊.面向工业应用的测控装备数据字典系统构建方法[J].中国仪器仪表,2021(10):77-80.

[2]朱东济,蔡红维,欧阳霄,仝非,杨辉.基于AHP、灰色关联法和TOPSIS的航天测控装备评估模型研究[J].计算机测量与控制,2021,29(11):240-244+255.

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