基于VC++/OpenGL 的引信仿真测试可视化系统软件设计

文章摘要：2．2．3 硬件同步板设计在进行自动化测试过程中，各个模块设备需要一个统一的、高精度的控制时序，由于系 统不是实时系统，且集成了多种传输延时不确定的通信方式，通过已有的通信方式传输控制 时序不能满足精度上的要求，因此专门设计了硬件同步板。硬件同步板采用PCI 卡的方式 插在工作站上，通过双绞线与其他四个设备直接相连，保证高精度控制时序的发送。为了保证传输的可靠性，抑制各种干扰，采用了双绞线传输差分电平的方式，在工程实 践中使用以太网线4 对双绞线中的一对。2．3 全数字仿真工作模式全数字仿真在可信度上虽不及半实物仿真。但成本更低，由于全部功能模块数字化，因 此各个模块之间的通信就非常简单了，有

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　　2．2．3 硬件同步板设计

　　在进行自动化测试过程中，各个模块设备需要一个统一的、高精度的控制时序，由于系 统不是实时系统，且集成了多种传输延时不确定的通信方式，通过已有的通信方式传输控制 时序不能满足精度上的要求，因此专门设计了硬件同步板。硬件同步板采用PCI 卡的方式 插在工作站上，通过双绞线与其他四个设备直接相连，保证高精度控制时序的发送。

　　为了保证传输的可靠性，抑制各种干扰，采用了双绞线传输差分电平的方式，在工程实 践中使用以太网线4 对双绞线中的一对。

　　2．3 全数字仿真工作模式

　　全数字仿真在可信度上虽不及半实物仿真。但成本更低，由于全部功能模块数字化，因 此各个模块之间的通信就非常简单了，有些模块可以简化甚至省略。

　　在全数字仿真工作模式下，工作站可以脱离所有的外部环境独立进行仿真测试工作，其中体目标模拟器和干扰模拟器用相应的软件模块代替，而引信状态监测器及数据采集设备在 软件实现上可以大大简化。其中，实物引信的软件仿真主要是指引战配合规律的仿真，即根 据各种环境数据决定何时引爆战斗部的算法实现。

　　2．3．1 软件架构

　　系统软件采用模块化的设计思想，架构如图 2 所示，主流程如图3 所示。

　　2．3．2 多线程技术应用

　　由于三维图形渲染以及数据分析过程需要占用大量的系统资源（CPU 和主存），如果将 三维图形渲染放入进程的主线程中，那么主线程的时间片几乎将被其全部占用，从而导致主 线程无法响应用户的输入，无法达到用户与三维虚拟场景交互的效果。 可以通过引入多线程技术来解决这个问题，需要为三维图形渲染单独创建一个线程，在 合理的设定线程的优先级之后，使三维图形渲染保持足够的帧速率，同时使得主线程能够分 配到足够的CPU 时间片，从而及时响应用户的输入，进而将输出反映给用户。

　　2．4 可视化技术应用

　　在传统的仿真测试应用中，多利用报表及简单的二维图形（直方图、数据曲线等）来进 行数据分析。引信仿真测试可视化系统软件中全面引入了可视化技术，不仅可以通过图形、 图像的方式形象地显示*估仿真结果及各种数据、模拟实验过程，还可以用来验证和调试算 法，从而达到事半功倍的效果。可以说充分发挥可视化技术的优势及强大表现力是引信仿真 测试可视化系统软件的一大特点。

　　2．4．1 利用OpenGL 实现引战配合效率*估可视化

　　在特定条件下*估某种引战配合规律的优劣，一个非常重要而且直接的*判准则是在特 定交会条件下击中目标的破片数以及击中目标的部位。在各种仿真模型建立之后，击中目标 的破片数以及击中目标的部位可以依据相应的算法计算出来，但是单纯的数字无法提供直观 形象的认知，而利用OpenGL 图形库可以将破片击中目标的过程以及击中目标的部位以三维 动画的方式呈现给用户，具有极强的表现力。

　　图 4 所示为在数据分析视图下，导弹破片击中目标表面的动态过程。图中目标表面的 红色（深色）区域表示被击中部位，根据击中部位及相应的破片数目即可计算导弹对目标的 杀伤概率。在显示过程中，用户可以任意改变观察的视角和视点，由于显示的过程是对仿真 数据的真实反映，因此具有很高可信度及直观性。

　　2．4．2 利用Vega+OpenGL 实现弹目交会场景三维演示

　　目前大多数弹目交会过程的三维场景演示都是直接利用OpenGL 实现的，由于OpenGL 是底层的图形库，所有的绘图及渲染工作都必须从最低层做起，不仅工作量大，而且场景的 设计及管理也不是很方便。Vega 是MPI 公司开发的面向对象的虚拟现实、实时视景仿真、 声音仿真及可视化计算平台，它支持复杂的视觉仿真算法，并将易用的工具和高级仿真功能 巧妙的结合起来，使用户能在较短时间内创建、编辑和运行复杂的仿真程序。

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