1.2 雷达系统半实物仿真技术的发展

1.2.1 半实物仿真技术的发展现状

20世纪40年代，半实物仿真最早被用于飞行模拟，以达到改善飞行模拟器的设计和训练飞行员的目的。20世纪60年代，美国开展了对导弹系统的仿真。1962年，响尾蛇导弹项目采用了半实物仿真技术开展研究。1982年，美国陆军导弹司令部在红石兵工厂（Redstone Arsenal）建立的高级仿真中心（Advanced Simulation Center，ASC），通过半实物仿真等技术实现了导弹系统的模拟。半实物仿真大大降低了导弹系统设计的成本，从而受到美国军方的大力推广。随后，美国陆续开展了导弹半实物仿真技术的研究。文献[2]给出了美国航空航天学会设计的导弹半实物仿真模型，该仿真模型包含了数学模型和实物模型，而实物模型的引入，使得仿真系统的逼真度大大提高，如图1.1所示。

1984年，美国航空航天局将半实物仿真技术用于高机动飞行器的设计中，解决了飞行器高机动特性导致难以广泛开展试验的问题。1989年，日本国家空间发展局（National Space Development Agency of Japan，NASDA）开展了火箭滚动控制系统的半实物仿真技术研究。进入21世纪，半实物仿真技术得到更为广泛的研究。德国、意大利等国家利用半实物仿真技术对电力控制系统、卫星、无人机等的设计进行模拟仿真，大大缩短了研制周期，降低了研究经费。

随着仿真技术相关理论的不断完善，加之美国对半实物仿真技术的重视，从20世纪80年代至今，美国军方建立了世界上最完备的作战仿真体系，其主要包括扩展防空仿真（Extended Air Defense Simulation，EADSIM）系统、联合建模与仿真系统（Joint Modeling and Simulation System，JMASS）、联合仿真系统（Joint Simulation System，JSIMS）、联合作战系统（Joint Warfare System，JWARS）、WARSIM 2000和战争综合演练场（Synthetic Theater Of War，STOW）。

比较有代表性的SIMNET项目是美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）于1983年开展的。该项目旨在发展高逼真、网络化的新一代仿真模拟器，从而将仿真成本降低为已有模拟器的百分之一。截止到1990年，SIMNET项目在美国和欧洲地区的11个城市共部署了260个可互联的仿真模拟器，用于美国军方的军事模拟与训练。

文献[3]指出，美国Teledyne Brown工程公司在1987年为美国军方战略司令部开发了EADSIM系统，如图1.2所示。EADSIM系统可以用于空战、空间战、导弹战、战场指挥等作战样式的仿真，因而被美国军方广泛使用。随后，EADSIM系统不断更新，截止到2015年，EADSIM系统已经更新至版本18.5。

欧洲国家对仿真技术也十分重视，1989年，北欧制订了“欧几里德”计划，将仿真技术列为11项优先发展的项目之一。北大西洋公约组织（The North Atlantic Treaty Organization，NATO）于1992年成立了数字分布式仿真工作组。随后，NATO在舰船设计、发动机设计、飞行试验模拟、雷达电子对抗等领域开展了仿真技术的研究。2000年，NATO开展了飞行试验的仿真方法研究（Simulation in Support of Flight Testing，编号：RTO-AG-300-V19），该研究采用了包括半实物仿真在内的五种方法实现固定翼飞机试验的仿真。2003年，NATO在成像雷达对电子对抗措施的脆弱性研究中，主要采用了仿真与外场试验等手段。意大利SELEX伽利略公司于2010年开发了仿真训练系统，用于无人机模拟、红外成像、SAR成像的仿真等方面的研究。

与欧美各国相比，我国的半实物仿真技术起步于20世纪80年代，但是发展迅猛。代表性的仿真系统主要有：红外制导导弹半实物仿真系统、火箭姿态控制半实物仿真系统、复合制导导弹半实物仿真系统、水下航行器的半实物仿真系统等。随着半实物仿真技术的发展，国内科研机构在无人驾驶系统、卫星姿态控制等方面的半实物仿真技术也达到了较高水平。其中，西北工业大学利用半实物仿真技术对无人驾驶飞机的运动进行了模拟，哈尔滨工业大学则进行了微型人造卫星半实物仿真的研究。

综合当前公开发表的文献来看，世界各国对半实物仿真技术都有了深入认识和广泛使用。但是，在作战仿真体系方面，欧洲国家的完备性尚不如美国。同时，我国仿真技术起步较晚，半实物仿真虽然得到迅速发展，但仿真精度不高、应用领域有待扩展，且相比欧洲国家，尚未构建较为完善的仿真体系。