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| 航天无线电测控系统仿真环境的设计与实现 |
| 2008年6月30日 14:41
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1 概 述
仿真技术是以控制论、相似原理和计算机技术为基础，借助于系统模型，对真实的或设想的系统进行实验研究的一门新兴综合技术。它以安全、经济、无破坏性、可多次重复等优点，成为复杂系统设计、实验评估等不可缺少的重要手段。航天无线电测控仿真系统将仿真技术引入到航天无线电测控系统的操作训练和科研开发中来，实现了航天无线电测控系统的全数字仿真和半实物仿真，摆脱了目前大多数此类仿真系统仅能用于操作训练的状况。
全数字仿真采用交互式仿真技术，通过一系列与实际设备电路相对应的仿真处理模块的组合，实现测控设备的仿真运行。它相当于一部全数字化的测控系统，真实地再现测控设备中无线电信号的产生、传播和处理过程。通过在仿真处理模块中设置各种故障和干扰，来再现测控设备的故障现象和输出结果。可进行故障状态及故障原因的辅助分析。
半实物仿真是将仿真系统连接到实际测控设备中代替某一实际测控设备部件，参与测控设备的运行。或将实际测控设备部件连入仿真系统中代替某些仿真处理模块进行仿真运行，以分析实际测控设备部件对整个系统性能的影响。
本系统不仅为航天无线电测控设备的教学训练、实验研究、性能测试和故障分析等提供了一个经济、安全的仿真环境，还可对其它系统进行仿真，是一个通用的仿真环境。
2 设计思想
航天无线电测控仿真环境是一个高度集成、功能全面的仿真环境。具有图形建模、仿真实验运行和结果分析等多种功能。通过对测控系统中信号的产生、传播和处理过程的模型化，来实现航天无线电测控系统的仿真运行。它将航天无线电测控设备的各部分按功能分解成一系列功能电路，用计算机软件形成各功能电路的仿真模块，并保证各功能模块与实际电路之间在原理和性能上有准确的对应关系，如放大器、滤波器和锁相环等。将这些功能模块按实际设备结构组合起来，构成一个测控系统的仿真模型。根据功能模块组合的不同，可分别进行单元电路、分系统和全系统不同规模的仿真。仿真环境的开发全面采用面向对象技术和开放式结构，具有良好的封装性、继承性和多态性，程序结构清晰，易于扩展维护，有较高的效率。
2.1 仿真运行的基本过程
如图1所示，调用功能模块搭建仿真模型。仿真环境自动生成系统管理器和对象管理器，对系统状态信息和模块对象等进行管理;同时对仿真模型中的功能模块进行排序，并对宏模块进行子模块排序。设置相应实验参数(采样频率、帧数等)，按用户选取的仿真运行模式进行仿真运行，仿真运行结果可通过数据显示窗口、波形显示窗口观察数据和波形。停止运行后，释放仿真运行时系统所占用的内存。
3 方案实现
3.1 软件环境
在Microsoft/Windows环境下，利用Borland C++进行系统开发，充分利用Borland C++提供的Object Windows Class Library，即Borland Object Windows 类库(OWL)，以OWL的编程方式进行Windows环境下的程序设计。
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