隨著計(jì)算機(jī)和仿真技術(shù)的發(fā)展, 建立信號(hào)級(jí)的雷達(dá)對(duì)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(duì)抗裝備,節(jié)約了人力、 物力, 縮短了干擾樣式和設(shè)備的研制周期.

　　2   基于HLA 的雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)

　　2. 1   雷達(dá)對(duì)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(jìn)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(diǎn)是通過運(yùn)行支撐環(huán)境( Run Time Inf rastructure, RTI ) 提供的通用的、 相對(duì)獨(dú)立的支撐服務(wù)程序,將仿真應(yīng)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(biāo)準(zhǔn),即IEEE1516 標(biāo)準(zhǔn).通用的雷達(dá)對(duì)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(dá)邦員(若干個(gè)組成雷達(dá)網(wǎng))、 目標(biāo)邦員、 干擾邦員.

　　圖 1  雷達(dá)仿真系統(tǒng)的聯(lián)邦體系結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)圖1,雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的主要實(shí)體模型和功能為:紅方目標(biāo)以某型號(hào)導(dǎo)彈為背景,對(duì)藍(lán)方組成的雷達(dá)監(jiān)視網(wǎng)進(jìn)行突防;紅方干擾機(jī):發(fā)射某些干擾信號(hào)(如假目標(biāo)干擾等) ,進(jìn)行相應(yīng)的電子對(duì)抗,

　　欺騙藍(lán)方雷達(dá)網(wǎng),掩護(hù)突防彈突防;藍(lán)方雷達(dá)網(wǎng)對(duì)紅方突防彈進(jìn)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(diǎn)計(jì)算.白方管理: 對(duì)整個(gè)仿真系統(tǒng)的開始、 運(yùn)行、 結(jié)束進(jìn)行綜合管理,按基于雷達(dá)事件的時(shí)間推進(jìn)方式管理整個(gè)仿真系統(tǒng)的時(shí)間推進(jìn).

　　2. 2   雷達(dá)對(duì)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(duì)象類數(shù)據(jù)和交互類數(shù)據(jù), 由 RTI負(fù)責(zé)分發(fā)和傳遞.圖2 所示為基于HLA 的雷達(dá)對(duì)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(biāo)角速度和角加速度及交互類數(shù)據(jù)。

　　圖 2  基于 HLA 的雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)

　　基于HLA 的雷達(dá)對(duì)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(duì)于網(wǎng)絡(luò)來說是負(fù)載最大的[ 3]. 假定某雷達(dá)的采樣頻率為200MHz, 采樣時(shí)間為 50ms, 則該雷達(dá)的采

　　樣數(shù)據(jù)為 10M, 考慮到雷達(dá)三個(gè)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,因此每次交互干擾邦員和雷達(dá)邦員之間需傳輸

　　30M 的數(shù)據(jù), 假設(shè)為數(shù)據(jù)類型是雙精度浮點(diǎn)型, 則干擾邦員和雷達(dá)邦員之間每次需傳輸240MByte 的

　　數(shù)據(jù), 即 1920MBi t 的數(shù)據(jù). 對(duì)于百兆網(wǎng)來說, 滿負(fù)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(dá)每推進(jìn)一次仿真步長( 一般為幾十毫秒) ,雷達(dá)邦員和干擾邦員之間就需要一次數(shù)據(jù)交互,同時(shí)以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大時(shí),網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)延遲較大且延遲時(shí)間具有不可預(yù)期性, 因此在基于 HLA的信號(hào)級(jí)雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)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(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　和通用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比, 高速實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于特定的、 相對(duì)較小的范圍內(nèi),從而獲得比普通網(wǎng)絡(luò)更加有利于實(shí)時(shí)仿真的效能.目前比較具有代表性的高速實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)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(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)配一塊帶內(nèi)存的通信板, 節(jié)點(diǎn)對(duì)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(diǎn)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(diǎn):

　　( 1) 高寬帶: 具備2. 12Gbps 的理論寬帶,傳輸速度可以達(dá)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(gè)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)被寫入到網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn),最多可以支持256 個(gè)節(jié)點(diǎn); 點(diǎn)對(duì)

　　點(diǎn)延遲小, 4 節(jié)點(diǎn)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(luò)延遲

　　傳輸是確定的.由于基于HLA 的信號(hào)級(jí)雷達(dá)對(duì)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(luò)超負(fù)載, 引起整個(gè)仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟槐匾訒r(shí),進(jìn)而降低了整個(gè)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行效率. 因此為了解決這個(gè)問題, 對(duì)基于以太網(wǎng)的雷達(dá)對(duì)抗仿真系統(tǒng)的進(jìn)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.

　　圖 3   基于HLA 和反射內(nèi)存網(wǎng)的雷達(dá)對(duì)抗仿真系統(tǒng)

　　管理、 目標(biāo)、 雷達(dá)( 組網(wǎng))、 干擾等邦員組成基于HLA 的外網(wǎng),同時(shí)雷達(dá)(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(dá)和干擾之間的大數(shù)據(jù)量傳輸(原來雷達(dá)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(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中應(yīng)用, 繼承了基于 HLA 的雷達(dá)對(duì)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(diǎn), 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(diǎn).反射內(nèi)存技術(shù)在基于HLA 的雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中引入后,把雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的運(yùn)行

　　效效率完全取決于目標(biāo)邦員、 干擾邦員、 雷達(dá)邦員模型的自身的運(yùn)算效率, 而數(shù)據(jù)傳輸對(duì)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(dá)對(duì)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(tái), 對(duì)基于 HLA 的雷達(dá)對(duì)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(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)進(jìn)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

　　注: S 代表管理邦員, R 代表雷達(dá)邦員, 2R 代表 2個(gè)雷達(dá)邦員組網(wǎng), J 代表干擾邦員, T( n) 代表目標(biāo)邦員中有 n 個(gè)目標(biāo).

　　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(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)中雷達(dá)和干擾之間大數(shù)據(jù)量的交互問題,提高了雷達(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的仿真效率.從反

　　射內(nèi)存技術(shù)應(yīng)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(dá)對(duì)抗數(shù)字仿真系統(tǒng)的效率, 尤其在雷達(dá)組網(wǎng)的情況下, 其效果顯

　　著.