摘 要: 介紹了基于HLA 的雷達對抗數(shù)字
仿真系統(tǒng)的模型,并提出了利用反射內(nèi)存技術(shù)代替以太網(wǎng)通信技術(shù)完成雷達邦員和干擾邦員之間的干擾數(shù)據(jù)的傳輸,提高雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的仿真效率.
關(guān)鍵詞: 雷達對抗; 仿真系統(tǒng); HLA; 反射內(nèi)存
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1 引言
隨著計算機和仿真技術(shù)的發(fā)展, 建立信號級的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)來研究不同干擾樣式的效果,從而遴選有效的干擾樣式作為武器系統(tǒng)對抗裝備,節(jié)約了人力、 物力, 縮短了干擾樣式和設備的研制周期.
2 基于HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)
2. 1 雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的組成
目前, HLA( High Level Architecture)已經(jīng)取代DIS( Dist ributed Interactive Simulation) ,成為分布式仿真的主流先進技術(shù). HLA 是美國國防部于 1995年提出的新的仿真技術(shù)框架, 其顯著特點是通過運行支撐環(huán)境( Run Time Inf rastructure, RTI ) 提供的通用的、 相對獨立的支撐服務程序,將仿真應用層與底層支撐環(huán)境功能分離開. IEEE 在 2000 年9 月將HLA 定位一套開放式標準,即IEEE1516 標準.通用的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示[ 1],由以下聯(lián)邦成員組成: 管理邦員、 雷達邦員(若干個組成雷達網(wǎng))、 目標邦員、 干擾邦員.
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圖 1 雷達仿真系統(tǒng)的聯(lián)邦體系結(jié)構(gòu)
根據(jù)圖1,雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的主要實體模型和功能為:紅方目標以某型號導彈為背景,對藍方組成的雷達監(jiān)視網(wǎng)進行突防;紅方干擾機:發(fā)射某些干擾信號(如假目標干擾等) ,進行相應的電子對抗,
欺騙藍方雷達網(wǎng),掩護突防彈突防;藍方雷達網(wǎng)對紅方突防彈進行搜索、 跟蹤、 成像,為后續(xù)的攔截彈攔截提供精確的攔截點計算.白方管理: 對整個仿真系統(tǒng)的開始、 運行、 結(jié)束進行綜合管理,按基于雷達事件的時間推進方式管理整個仿真系統(tǒng)的時間推進.
2. 2 雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)協(xié)議
基于HLA 的分布式仿真系統(tǒng)在以太網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要分為對象類數(shù)據(jù)和交互類數(shù)據(jù), 由 RTI負責分發(fā)和傳遞.圖2 所示為基于HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng), 其在以太網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)[ 2]主要為:經(jīng)度、 緯度、 各方向加速度、 速度、 各坐標角速度和角加速度及交互類數(shù)據(jù)。
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圖 2 基于 HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)
基于HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)在以太網(wǎng)上傳輸?shù)倪@些主要數(shù)據(jù)中, 干擾交互類數(shù)據(jù)的傳輸對于網(wǎng)絡來說是負載最大的[ 3]. 假定某雷達的采樣頻率為200MHz, 采樣時間為 50ms, 則該雷達的采
樣數(shù)據(jù)為 10M, 考慮到雷達三個通道進行數(shù)據(jù)處理,因此每次交互干擾邦員和雷達邦員之間需傳輸
30M 的數(shù)據(jù), 假設為數(shù)據(jù)類型是雙精度浮點型, 則干擾邦員和雷達邦員之間每次需傳輸240MByte 的
數(shù)據(jù), 即 1920MBi t 的數(shù)據(jù). 對于百兆網(wǎng)來說, 滿負載傳輸?shù)睦硐虢Y(jié)果也就是一次數(shù)據(jù)交互至少需 20s以上, 而雷達每推進一次仿真步長( 一般為幾十毫秒) ,雷達邦員和干擾邦員之間就需要一次數(shù)據(jù)交互,同時以太網(wǎng)在網(wǎng)絡負載較大時,網(wǎng)絡數(shù)據(jù)延遲較大且延遲時間具有不可預期性, 因此在基于 HLA的信號級雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸是造成仿真效率不高的因素之一.
3 反射內(nèi)存技術(shù)在雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中的應用
和通用的網(wǎng)絡技術(shù)相比, 高速實時網(wǎng)絡應用于特定的、 相對較小的范圍內(nèi),從而獲得比普通網(wǎng)絡更加有利于實時仿真的效能.目前比較具有代表性的高速實時網(wǎng)絡是VMIC 的反射內(nèi)存網(wǎng),其基本原理類似于分布式的共享內(nèi)存,每個計算機節(jié)點配一塊帶內(nèi)存的通信板, 節(jié)點對板載內(nèi)存的寫入內(nèi)容通過光纖傳遞到光纖連接的其它通信板, 從而使得分布節(jié)點能夠共享寫入數(shù)據(jù)[ 4].以VMIC 5565 反射內(nèi)存為例,這種技術(shù)具有以下特點:
( 1) 高寬帶: 具備2. 12Gbps 的理論寬帶,傳輸速度可以達到 47. 1M By te/ s ( 4 字節(jié)包) , 174MBy te/ s( 64 字節(jié)包) .
( 2) 快速: 數(shù)據(jù)寫入一個節(jié)點的同時被寫入到網(wǎng)絡上的所有節(jié)點,最多可以支持256 個節(jié)點; 點對
點延遲小, 4 節(jié)點模式下的傳輸延遲僅為 1. 2us.( 3) 延遲確定:由于采用令牌環(huán)技術(shù),網(wǎng)絡延遲
傳輸是確定的.由于基于HLA 的信號級雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中以太網(wǎng)TCP/ IP 為底層的數(shù)據(jù)傳輸方式造成了網(wǎng)絡超負載, 引起整個仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟槐匾訒r,進而降低了整個仿真系統(tǒng)的運行效率. 因此為了解決這個問題, 對基于以太網(wǎng)的雷達對抗仿真系統(tǒng)的進行了優(yōu)化, 引入了反射內(nèi)存網(wǎng)和HLA 并存的仿真框架,如圖3 所示.
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圖 3 基于HLA 和反射內(nèi)存網(wǎng)的雷達對抗仿真系統(tǒng)
管理、 目標、 雷達( 組網(wǎng))、 干擾等邦員組成基于HLA 的外網(wǎng),同時雷達(組網(wǎng)) 和干擾邦員又組成了基于反射內(nèi)存網(wǎng)的內(nèi)網(wǎng). 內(nèi)網(wǎng)完成雷達和干擾之間的大數(shù)據(jù)量傳輸(原來雷達和干擾每步交互數(shù)據(jù)需雷通過以太網(wǎng)傳輸) ,外網(wǎng)完成其它原有的數(shù)據(jù)的傳輸.反射內(nèi)存技術(shù)在基于HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中應用, 繼承了基于 HLA 的雷達對抗仿真系統(tǒng)的體系框架, 又解決了以太網(wǎng)傳輸?shù)男实拖碌膯栴},既發(fā)揮了HLA 的互操作性和可重用性的優(yōu)點, 又發(fā)揮了反射內(nèi)存網(wǎng)高速傳輸大數(shù)據(jù)量的優(yōu)點.反射內(nèi)存技術(shù)在基于HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中引入后,把雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的運行
效效率完全取決于目標邦員、 干擾邦員、 雷達邦員模型的自身的運算效率, 而數(shù)據(jù)傳輸對于仿真系統(tǒng)效率的影響基本可以忽略.
4 仿真結(jié)果
某雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)以 pRT I、 VC ++ 、VMIC 5565 反射內(nèi)存網(wǎng)為平臺, 對基于 HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)和基于HLA 和反射內(nèi)存網(wǎng)并存的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)進行了仿真結(jié)果的比較,如表1 所示.
表 1 干擾樣式仿真結(jié)果
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注: S 代表管理邦員, R 代表雷達邦員, 2R 代表 2個雷達邦員組網(wǎng), J 代表干擾邦員, T( n) 代表目標邦員中有 n 個目標.
5 結(jié)束語
文中提出了利用反射內(nèi)存技術(shù)代替以太網(wǎng)通信技術(shù), 解決目前廣泛采用的基于HLA 的雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中雷達和干擾之間大數(shù)據(jù)量的交互問題,提高了雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的仿真效率.從反
射內(nèi)存技術(shù)應用的結(jié)果可以看出:
( 1) 反射內(nèi)存技術(shù)與HLA 技術(shù)開發(fā)環(huán)境是可以兼容的.
( 2) 反射內(nèi)存技術(shù)可以提高雷達對抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的效率, 尤其在雷達組網(wǎng)的情況下, 其效果顯
著.
參考文獻:
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[ 4] 顧穎彥.反射內(nèi)存網(wǎng)實時通信技術(shù)的研究[ J] . 計算機工程, 2002( 7) : 143- 144.
作者簡介:陳 華 男, ( 1976- ) , 工程師.研究方向為武器系統(tǒng)攻防對抗仿真.
