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摘要：在分析专用数字仿真计算机的特点的基础上提出半实物仿真对仿真计算机和实时网络的需求，并且介绍相关技术的新进展。实践证明仿真工作站和实时网络方案是完全可以满足仿真发展需求的。
关键词：仿真计算机,网络技术,仿真工作站
作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了50多年的发展，以广泛应用于国民经济和社会生活中。而作为计算机技术重要组成部分的计算机三维视景仿真技术，因其有效性、经济性、安全性、直观性等特点而受到广泛的应用。它是在计算机图形学基础上发展起来的一种仿真应用技术。
据最新统计资料表明，计算机仿真技术是当前应用最广泛的实用技术之一，虚拟现实（VR，VirtualReality）是计算机世界最热门的一个词汇。视景仿真技术是计算机仿真技术的重要分支，是计算机技术、图形图像处理与生成技术、多媒体技术、信息合成技术、显示技术等诸多高新技术的综合运用。
1专用数字仿真计算机的特点
1.1仿真计算机的用途和发展
围绕着对仿真计算机的计算速度、内存容量、接口等基本特性要求，在半实物仿真系统中先后采用了模拟计算机、数模混合计算机、专用数字仿真计算机等类型的仿真计算机。尤其是以AD100及国产YF-2为代表的专用数字仿真计算机在国内、外的一些制导武器半实物仿真系统中得到了广泛的应用。
1.2专用数字仿真计算机的优点
以AD100及国产YF-2为代表的专用数字仿真计算机主要优点有：
①采用异构同步并行多处理机、广播式数据总线方案解决了计算速度和存储容量问题；②设计专用仿真语言，该语言简洁、编程方便，而且还集成了常用的数值积分算法模块，方便使用，同时还能够实现精确仿真计算帧时的定时；③提供高速A/D、D/A接口，开关量输入输出接口及数字量（DPM）等接口形式，实现仿真计算机同仿真系统的连接。
1.3专用仿真计算机存在的不足
①数字接口能力不足：该型仿真计算机虽然提供了较全面的接口形式，但主要还是以模拟量接口为主，数字接口仅能适用几种非主流总线形式（Q-bus等），而且在传输距离、传输速度等方面性能不佳，数字接口能力不足；②维护性不方便：这类专用数字仿真计算机采用专用设计结构，与通用计算机有着较大的差别，硬件维护和软件管理需要配置专人，而且出现故障不象通用计算机那样容易替换，易影响试验进度。从人力资源配置和快速维护性上看有不足之处。
1.4仿真计算机的新要求
随着仿真系统间的信息交换已开始转入以数字信号为主，专用数字仿真计算机在数字接口方面能力的不足就显示出来了。仿真设备控制、管理使用的计算机都是通用型的微机（含工控机），应用广泛且有着丰富的应用软件和接口形式，各种高速数字接口各具特色。因此系统应用的关键是迫切需要找到一个仿真计算机的新方案，既能保持专用数字仿真计算机的优点又能满足高速实时数字接口的需求。这个需求就是对航空制导武器半实物仿真系统中仿真计算机的新要求。
2仿真计算机和实时网络技术的新发展
2.1实时网络技术
高速数字接口的形式虽然很多，但在仿真系统中的应用还要考虑到系统中信息的共用性，即多个设备共用某些信息。如对目标信息来说，目标特征信号生成装置、目标运动仿真器、数据链传输仿真设备都要用。这是因为系统本身复杂，信息交换多和相应仿真系统设备规模大，耦合多。
考虑到仿真系统信息共用性特点，那些点对点的接口形式不易采用，而网络式、广播式的接口形式更容易满足要求。同时半实物仿真系统信息交换还要求各信息节点的信息要同步更新，换句话说，就是信息传输延迟要小。
经过综合比较分析，光纤反射内存影射式实时网络（RT-net）比较符合半实物仿真系统的技术要求。它们的共同特点是利用映射式的信息传送方法，某一节点的内容自动映射到所有节点，这种映射是由硬件完成的，系统延迟小。高速、延迟小和信息更新同步的特点适合仿真的需要。这种网络一般有两种拓扑结构，一种是环行网，另一种是通过实时HUB连接的星型网。
理论上，HUB结构的网络数据到达各个节点的时间没有延迟，能做到信息同步更新。而且一个节点故障只影响本节点，不影响整个网络。这一特性对进行系统局部联试时非常有用，不必所有设备均开机。
RTnet的运行机制很简单，分布式计算机系统内，每台结点机上插一块RTnet卡，卡上有双端口读写内存，通过驱动软件可以读写这些内存，当数据被写入一台机器的内存中后，RTnet卡自动地通过光纤传输到其他连在网络上的RTnet卡的内存里，通常只需几百纳秒的时间延迟，所有RTnet卡上的内存将写入同样的内容。各成员在访问数据时，只要访问本地的RTnet卡内存即可。
RTnet适应的计算机总线形式一般都有PCI、MultiBus、VME等，在常用的操作系统，如DOS、WindowsXP、Windows2000环境下都可正常工作。
2.2综合应用
仿真工作站替代专用数字仿真计算机本身难度不大，二者的软件内核基本一致，经过软件移植，几乎所有先前做过的工作都可以继承下来。仿真系统集成的关键是实时网络在系统中的配置和二次应用开发。有这样几方面的工作要做：
①仿真工作站同实时网络的接口检查：虽然仿真工作站是基于通用工作站基础上设计的，但这种通用工作站与通用微机之间还会有些微小的差别。②各仿真设备控制计算机的适应性修改：仿真设备功能各异，研制情况不同，其控制计算机的操作系统不统一，有DOS、WindowsXP、Windows2000等版本，因此相应的设备驱动板卡等不相同。为了保证网络系统稳定运行，简化应用开发工作，有必要对能够升级的设备控制计算机进行统一配置，还要对相应设备驱动卡、驱动程序进行更改。③共享内存分配表的建立：由于是共享内存机制，所以应对数据存储地址的统一分配，明确各个信息的读写地址。对系统中注册信息、节点状态标志、同步时钟等信息使用的地址也要进行规定。
总之，随着分布式计算机仿真系统、虚拟样机分布仿真系统的广泛开发和应用，实时网络技术做为一种快速的信息交换手段会得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]刘晓宁，基于HLA的多目标攻击综合仿真系统开发，弹箭与制导学报，2006（2）.
[2]李刚，仿真机与仿真网络相结合的仿真系统框架研究，微处理机，2007（3）.－7597（2011）0720007－01
