半实物仿真基本概念─半实物仿真是在计算机仿真回路中接入一些实物进行的试验。

    半实物仿真又称物理─数学仿真，准确称谓是硬件(实物)在回路中(Hardware In the Loop)的仿真。这种仿真将系统的一部分以数学模型描述，并把它们转化为仿真计算模型；另一部分以实物(或物理模型)方式引入仿真回路。

    半实物仿真系统利用网络的时间同步和实时控制技术，采用最先进的数据交换技术实现不同仿真设备、对象和模型信号传递。

    半实物仿真系统总体设计过程中涉及到如下的技术：

• 目标与环境的物理特性及其仿真技术；

• 运动特性仿真技术；

• 力与力矩特性仿真技术；

• 仿真系统网络与接口技术；

• 机电技术、液压技术、控制技术、计算机及其接口技术等；

• 半实物仿真试验实施、试验设计与结果分析、半实物仿真系统VV＆A与可信度评估。

2.9.2 半实物仿真系统的组成与功能

    半实物仿真系统是指采用仿真设备为被试对象构建物理环境，并与物理模型和数学模型一起开展仿真试验的系统。

半实物仿真系统的组成连接关系

    以制导武器为例，从硬件的角度，半实物仿真系统一般由五个部分组成：

    实时仿真计算机

    实时仿真计算机为仿真平台设施提供控制软件解算、六自由度(DOF)模型解算、飞控系统组件模拟、设备间通信等功能。

    飞行仿真计算机需具备以下功能：实时解算飞行器运动学/动力学数学模型，能激励转台、舵面负载模拟子系统、卫星导航信号模拟器、总静压模拟器等，与飞控计算机、舵系统实物及其它仿真设备一起构成半实物仿真回路。

    基于NI PXIe的半实物仿真测试系统基本配置

    各种目标模拟器、仿真计算机、飞行模拟转台、线加速度模拟器、负载力矩模拟器、卫星导航信号模拟器等。

    制导控制计算机、陀螺仪、组合导航系统、舵机等。

    模拟量接口、数字量接口、实时数字通信系统等。

    监视控制试验状态进程的装置，包括试验设备、试件状态信号监视系统、设备试件状态控制系统、仿真试验进程控制系统等。

    如显示、记录、文档处理等事后处理应用软件系统。

▲ 飞行器制导控制半实物仿真系统组成示意图

2.9.3 案例—航电/飞行控制系统半实物(HIL)仿真

    HIL硬件在环(hardware-in-the-loop，HIL)仿真被证明是一种有效的解决方法。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时，嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更全面。这样可以及早地发现问题，因此降低了解决问题的成本。

    硬件在环(hardware-in-the-loop，HIL)仿真被证明是一种有效的解决方法。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时，嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更全面。这样可以及早地发现问题，因此降低了解决问题的成本。