军用嵌入式仿真技术的体系结构研究

摘要：基于目前军事装备研发与训练中对临时性模拟过程的需求，采用了技术融合的方法，将嵌入式技术和仿真技术整合，将仿真作为最终目的，将嵌入式技术作为其实现形式，研究了军用嵌入式仿真技术的体系结构。结合理论推演和相关技术的探讨，论证嵌入式仿真技术应用的可行性。并最终提出实现嵌入式仿真技术的解决方案，满足了军事装备研发与训练中对临时性模拟过程的需求，填补了其基础理论的空白。
关键词：电路与系统；体系结构；综述；仿真

嵌入式仿真技术由嵌入式技术和虚拟仿真技术整合而成，以仿真技术为主要功能，以嵌入式技术为实现形式。
仿真技术模拟环境和状态对用户产生的影响；同时允许用户对仿真产生动作，将动作效果反馈给用户。仿真技术必须依靠有效的体系结构，不同级别的仿真系统体系结构也不同。战役或战术级别的仿真技术需要随装备或部(分)队行动，因此该级别的仿真技术正在向小型化、可编程化和模块化发展。嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统的对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式仿真技术是将仿真技术的核心软件植入嵌入式系统，依靠嵌入式系统的运算处理能力、探测控制能力、通信能力和存储能力完成仿真过程。

1 军用嵌入式仿真技术基本理论体系
1．1 嵌入式仿真技术基本功能
军用仿真技术研究两个方面：武器装备仿真和作战仿真。仿真技术将部队实装研究与训练、演习、作战推演转化成由计算机虚拟完成的逼真过程，以减少周期和资源投入，其可重复使用的特点又方便了装备或作战研究。嵌入式仿真是在实现仿真功能基础上，进一步实现小型化、可编程化和模块化。
1．2 嵌入式仿真技术功能实现
嵌入式仿真技术3个要素是系统(被仿真对象)、系统模型和嵌入式设备。联系这3个要素的基本活动是模型建立、仿真方案生成和仿真试验，辅以验证、分析和反馈。

1．2．1 建立模型和仿真方案生成
仿真技术建模方法包括机理建模方法、系统辨识建模方法、多分辨率建模方法、面向对象建模方法、多视图建模方法、数据可视化建模方法、多媒体建模方法、面向组件建模方法和面向服务建模方法等。模型是嵌入式仿真技术的基础，模型是否准确地描述了被仿真对象，是结果是否可信的前提。因此要进行模型验证，包括可信性验证和一致性验证，以检查模型是否正确地描述了实际系统，以及模型输出是否充
分接近实际系统的行为。
1．2．2 仿真实验
仿真实验是嵌入式设备依据系统模型和仿真方案，自动计算并给出虚拟环境和虚拟状态供用户动作的过程，这是由嵌入式设备硬件和软件共同完成的过程。仿真实验以自动控制技术为理论体系，以虚拟环境和状态的瞬态变化为激励，以用户动作为响应，再以该动作对虚拟环境和状态产生的效果的反作用为反馈，整个过程是闭环控制过程，可归纳为如下数学模型

G为虚拟环境或状态，Gb为仿真结果，H为系统处理过程，s为时间。如过程中存在用户先于环境状态反馈的动作，则应增加前环反馈，模型与上式基本相同，但H(S)应展开为

其中Gr(s)、Gp(s)和Gc(s)定性地代表仿真过程中增加前环反馈后可能存在的处理过程。