模拟式模拟器（精选12篇）
模拟式模拟器 篇1
摘要：针对当前星模拟器完全丢失恒星光谱信息的缺陷,本文进行了星光颜色模拟方面的初步研究。首先,选择合适的星表并确定要进行颜色模拟的恒星星号,得到该星色指数等一系列信息;同时,根据有关资料,推导出恒星色指数与色温之间的函数关系;至此,确定该星色温。其次,由黑体辐射公式,计算出黑体在此温度下的辐射特性。然后,根据色度学原理,把黑体在此温度下的辐射量刺激值积分,得到该色温的总刺激值,归一化就可得到相应的色度坐标,完成了恒星的星光颜色模拟。最后,说明并解释了本研究方案的不足之处。模拟实验结果证明了星光颜色模拟的可行性。
关键词：星模拟器,颜色模拟,黑体辐射,普朗克轨迹
0 引言
空间飞行器发展至今,越来越趋向于采用空间姿态敏感器对飞行器进行实时姿态的捕获与测量。确定航天飞行器姿态的一般方法是选择一个可靠的参照系,如地球、太阳或恒星等[1,2]。目前,精度最高的姿态敏感器是星敏感器,比惯性陀螺、地球敏感器、太阳敏感器的测量精度要高一个数量级[3,4,5]。
近些年来,随着空间技术的发展,星敏感器技术也有了长足的进步,这也就对星敏感器的检测、标校技术和装置提出了更高的要求,即对星模拟器提出了更高的技术要求,如视场大,精度高,动态性能好,设备小型化等。但是,由于理论与技术上的复杂性,截至目前为止,研制成功的星模拟器显示模式几乎全是单色显示,这样,就完全丢失了恒星辐射光谱的一切信息。
针对如此情况,本文对星模拟器中星光的颜色模拟展开了初步研究。根据恒星的颜色指数,拟合出恒星的色温,进而模拟出恒星的颜色。实际上,影响恒星色温的因素,除去色指数外,还有金属丰度、表面重力等影响。由于这些因素过于复杂,本文并未对此加以考虑[6]。
1 星光颜色模拟基础
1.1 模拟原理
可见,天文学中至少有两种与恒星光谱有关的系统划分标准。哈佛分类法直接根据恒星的谱线进行分类,直观性强,却很难进行定量分析[7];测光系统利用恒星的色指数,如果能建立其与色温之间的函数关系,就为我们进一步研究星光颜色模拟提供了定量分析计算的条件[8,9]。
综上所述,我们选择恒星测光系统的色指数指标,作为星光颜色模拟方案的输入数据。为此,我们特地选用了耶鲁亮星星表(Bright Star Catalog,BSC)作为模拟软件数据。
1.2 模拟思路
1)推导出恒星色指数与色温之间的函数关系;
2)根据黑体辐射公式,计算在可见光范围各个波长的辐射量;
3)根据色度学原理,计算该色温的光谱轨迹色度坐标。
具体步骤如图1所示。
2 星光颜色模拟步骤
2.1 色指数到色温的推导
根据辐射度学的相关知识,颜色反映了辐射中不同频率的光子所占的比例。色温低,则长波(低频)成分多,辐射体偏红;反之,色温高,则短波(高频)成分多,辐射体偏蓝色。另一方面,由于B波段比V波段短,对于温度较高的恒星,测得的B星等比V星等小,则该星的色指数B-V<0;反之,对于温度较低的恒星,测得的B星等大于V星等,色指数B-V>0。这是色指数可以表征天体颜色的原理,也是色指数推导色温的定性分析。
画出色指数-色温关系图[10],见图2。
对于色指数-色温之间的关系,一般计算时,有个大致的经验公式:
见图3。可见,在色指数较大时(B-V>0.4)时,经验公式与所给数据符合较好。而在色指数较小(B-V<0.4)时,误差较大。因此,需要拟合一个新的色指数-色温公式。
由图2可看出,曲线在B-V=0左右有个拐点,因此取分段函数拟合曲线。
设色指数B-V为自变量x,色温为因变量y。
当B-V<0时,为使拟合方程形式简单,采用一阶指数衰减拟合。拟合曲线方程为
其中:A=1 079.206 44,t=0.098 24,y0=8 180.594 19。相关系数平方R2=0.996 58。函数曲线见图4。
当B-V≥0时,仍采用一阶指数衰减拟合。拟合方程为
其中:A=8 906.094 11,t=1.597 61,y0=3.633。相关系数平方R2=0.999 98。函数曲线见图5。
因此,恒星色指数与色温之间的函数关系为
其中:A1=1 079.206 44,t1=0.098 24,y01=8 180.594 19;A2=8 906.094 11,t2=1.597 61,y02=3.633。
2.2 黑体辐射公式
物理学家发现,任何固体或液体在任何温度下都能以电磁波形式向周围辐射能量。在一定时间内,辐射能量的大小以及辐射状态按波长的分布都与温度有关。这种辐射在量值方面和按波长分布方面都取决于辐射体的温度,因此叫做热辐射。用普朗克(Planck)公式可描述黑体辐射分布
式中:W(λ,T)代表黑体在绝对温度T下,波长λ时的辐射出射度;h为普朗克常数,值为6.626 196×10-34 J·s;c为光速,值为2.997 925×108 m/s;k为波尔兹曼常数,值为1.380 622 J/K[10]。
根据黑体辐射公式,可算出绝对黑体在任一温度条件下,在各个波长的辐射量。
2.3 光谱轨迹色度坐标
在CIE 1931xy色度图中,系以x和y对颜色定义。x色度坐标相当于红原色的比例,即R/(R+G+B),y色度坐标相当于绿原色比例,即G/(R+G+B)。光谱轨迹上的各点代表380 nm(紫色)到780 nm(红色)之间的所有单色光,从紫端到红端的连接直线则是光谱上不存在的颜色,直线与光谱轨迹组成的闭合曲线就是色三角。在色三角内包括一切物理上能实现的颜色。
接着,在CIE 1931xy色度图中画出黑体辐射的普朗克轨迹。首先,根据黑体辐射公式(式(5))计算出一定温度范围内(如1 000~50 000 K)的黑体在不同可见光波段(380~780 nm)的辐射量。在每个具体的可见光波长区,都有对应红绿蓝的光谱三刺激值。将一个特定的温度在各个波长的辐射量对应的光谱三刺激值积分,就计算出该温度黑体辐射出的色度学指标。对其进行归一化处理,得到黑体辐射的普朗克轨迹[11]。
2.4 模拟结果
经过以上步骤,星表的原始测光数据转化为CIE色度坐标。结合耶鲁亮星星表(BSC)的其它信息,如历元2000的赤经赤纬、自行、视差等,再结合星模拟器技术指标,就可设计出具有星光颜色模拟功能的星图软件。用户指定当前的光轴位置与卫星旋转角,星敏感器标定所需要的模拟星图就可完全由软件提供。
通过自行研发的星图软件,可以达到模拟星光颜色的要求。在星敏感器方面,色温可能会因此成为星图识别算法的一个重要参量,从而引发星敏感器CCD和识别算法的技术发展;即使就对于目前的星敏感器而言,CCD本身也具有光谱响应特性,若是在导航星位置匹配基础上,再加上其颜色信息,就更接近星敏感器的太空工作环境,这在星图模拟方面是长足的进步[12]。
这种星光颜色模拟方案原理简单,计算复杂度较低,误差较大。导致误差的原因有:
1)现实世界中,并不存在绝对的黑体。因此,把恒星当作黑体考虑,只是一种近似,当前也没有其它更好的办法。如果把恒星看作现实存在的选择性辐射体,势必要对所有恒星进行具体的建模,需要分析恒星的物理、化学性质,计算量将是一个天文数字。
2)恒星的色指数能反映恒星的温度,但除此以外,恒星温度还受到恒星的金属丰度、表面重力等因素的影响。本文在有关数据的基础上,拟合出色指数-色温之间的函数关系。实际上,因为有数据的保障,所以此方法还是可行的。
3 结论
本文以当前星模拟器软件缺陷为切入点,提出了进行恒星颜色模拟的研究。先推导出恒星色指数与色温之间的函数关系,再根据黑体辐射公式计算黑体在各个温度下的辐射特性,由色度学知识进而计算出其光谱三刺激值。归一化后,得到色指数与RGB坐标之间的关系,完成了恒星颜色模拟的初步研究。包含有星光颜色模拟内容的星图生成软件采用Visual Basic 6.0中文版开发,在Windows XP中文版下运行良好。
参考文献
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模拟式模拟器 篇2
一、实验步骤
1、在编制记账凭证过程中，首先要根据经济业务写出会计分录。这是会计工作中最重要的环节，不能有半点差错。然后是根据会计分录填写记账凭证，了解掌握各种常见原始凭证的格式、记载内容以及填写方法。这个工作完成的好坏直接影响到登记总账。在此环节中，我意识到会计工作的完成质量的好坏在于日常工作中的细节把握是否严谨。
2、登记账簿的主要工作是登记总分类账、各种明细账以及现金、银行存款日记账。登记明细账、现金日记账和银行存款日记账的工作就是把记账凭证上的会计科目按照时间先后顺序一笔一笔的登记下来，会计科目相同的业务汇总在一起。在我们进行登记的时候最好不要满格，在书写文字和数字的时候上面要留适当的空格，书写一般占空格的1/2，以便错误后修改。
3、所谓结账，是在把一定时期内发生的全部经济业务登记入账的基础上，按规定的方法将各种账簿的记录进行小结，计算并记录本期发生额和期末发生额。在月末的时候都要在摘要栏填明“本月合计”的字样并在下面通栏画单横红线。在年末的时候，都要在摘要栏注明“本年合计”的字样并在下面通栏画双横红线。终了时，要在摘要栏内注明“结转下年”字样并将余额结出来。
4、会计工作的最后一个环节就是编制会计报表，会计报表包括资产负债表、利润表、现金流量表以及相关附表。其中资产负债表是根据“资产=负债+所有者权益”这一等式，按照一定的分类标准和顺序编制的。所以在计算出所有的数据后如果总后资产合计不等于负债所有者权益的合计，那么报表中就有数据错误，就要进行检验。
5、报表工作完成后最后的工作就是要对记账凭证和明细账进行装订。总的来说，会计工作是一环紧扣一环，环环相扣的，原始凭证的审核直接影响到记账凭证登记工作的完成，记账凭证的登记直接影响到登记总账工作的完成，会计工作的任何环节出现了问题都会影响到会计工作的顺利完成。
二、实验内容
手工模拟实验分为两部分，一部分是企业与外部职能机构的业务，使会计技能训练的“操作链”向前后延伸，包括与工商局、银行、税务机构的业务模拟；另一部分是企业内部各项业务的具体模拟。虽然只是模拟实验，但各个程序，各个步骤严格遵照现实情况进行，具有真实感。
三、实验中注意事项
1、记账凭证方面
（1）记账凭证填制完经济业务事项后，如有空行，应当在金额栏自最后一笔金额数字下空行处至合计数上的空行处划线注销。
（2）正确编制会计分录并保证借贷平衡。
（3）摘要应与原始凭证内容一致，能正确反映经济业务的主要内容，表述简单精炼。.（4）记账凭证应连续编号，并根据不同的情况采用不同的编号方法。
2、原始凭证方面
（1）必须真实和正确原始凭证中应填写的项目和内容必须真实、正确地反映经济业务的原貌。无论日期、内容、数量和金额都必须如实填写，不能以估算和匡算的数字填列，更不能弄虚作假，改变事实的真相。
（2）书写格式要规范原始凭证要用蓝色或黑色笔书写，字迹清楚、规范，填写支票必须使用碳素笔，合计的小写金额前应加注币值符号，如“￥”等。大写金额有分的，后面不加整字，其余一律在末尾加“整”字，大写金额前还应加注币值单位，注明“人民币”、“美元”、“港币”等字样，且币值单位与金额数字之间，以及各金额数字之间不得留有空隙。各种凭证不得随意涂改、刮擦、挖补，若填写错误，应采用规定方法予以更正。对于重要的原始凭证，如支票以及各种结算凭证，一律不得涂改。对于预先印有编号的各种凭证，在填写出现错误后，要加盖“作废”戳记，并单独保管。
阿拉伯数字应一个一个地写，不得连笔写。阿拉伯金额数字前面应写人民币符号“￥”。人民币符号“￥”与阿拉伯金额数字之间不得留有空白。凡阿拉伯数字前写有人民币符号“￥”的，数字后面不再写“元”字。所有以元为单位的阿拉伯数字，除表示单价等情况外，一律填写到角分。无角分的，角位和分位可写“00”或符号“-”；有角无分的，分位应写“0”，不得用符号“-”代替。
汉字大写金额数字，一律用正楷字或行书字书写，如壹、贰、叁、肆、伍、陆、柒、捌、玖、拾、佰、仟、万，不得用一、二（两）、三、四、五、六、七、八、九、十、毛、另（或0）等字样代替，不得任意自造简化字。
阿位伯金额数字中间有“0”时，汉字大写金额要写“零”字，如￥10150，汉字大写金额应写成人民币壹佰零壹圆伍角整。阿拉伯金额数字中间连续有几个“0”时，汉字大写金额中可以只写一个“零”字，如￥100456，汉字大写金额应写成人民币壹仟零肆圆伍角陆分。阿拉伯金额数字元位是“0”或数字中间连续有几个“0”，元位也是“0”，但角位不是“0”时，汉字大写金额可只写一个“零”字，也可不写“零”字，如￥132056，汉字大写金额应写成人民币壹仟叁佰贰拾圆零伍角陆分，或人民币壹仟叁佰贰拾圆伍角陆分。
3、登记账簿方面
（1）每一帐页登记完毕结转下页时，应当结出本页合计数及余额，写在本页最后一行 和下页第一行有关栏内，并在摘要栏内注明“过次页”和“承前页”字样。
（2）各种帐簿按页次顺序连续登记，不得跳行、隔页。如果发生跳行、隔页，应当将 空行、空页划线注销，或者注明“此行空白”、“此页空白”字样，并由记帐人员签名或者盖章。
（3）在这个环节中如果出现登记错误我们要运用划线更正的方法进行错误更正。
四、实验心得
1、通过这次会计模拟实验教学培养了我们的实际动手操作技能,增强职业意识,缩短上岗适应期。激发了我们对学习会计的兴趣,突出我们的主体作用,提升了我们的创新能力。
2、通过这次手工模拟实验使我熟悉了会计工作的流程，更重要的是深刻体会到手工做帐和电算化会计的不同.在实训中很充实，真的希望学校能够多给我们这样实训的机会，尤其是会计专业，毕竟会计吃的是经验饭，只有多做帐，才能熟能生巧，才能游刃有余。
3、经过这次的手工模拟实习，发现了自己还存在许多的问题：第一：书本上的知识掌握的不够扎实，以致不能够很熟练地运用到实践当中去。第二：没有足够的耐心，做事情也不够认真仔细，以致经常出现一些低级错误，比如写错数字，记错方向。虽然实习的时间并不是很长，但是却让我学到了很多在书本上学不到的知识，真正地把从书上学到的理论运用到实践当中，接触到了以后当一名会计要做的许多事情。虽然实习这段时间每天都很辛苦，但是我认为值得，也让我体会到了作为一名会计有多辛苦，相信每一个岗位只要你用心、认真地去做了，都会很累，但是你却可以从中收获到很多，正所谓有得必有失。我相信我可以改正自己的缺点，在以后的实际工作中努力地做好自己的本分工作，严格地要求自己，做一名好会计。
结束语 虽然这次手工实验只是模拟企业业务情况进行的，但我依然感受到具有很强烈的现实感，感受到会计鲜明的职业特点。同时认识到自身的诸多不足，在今后的学习中应引以为鉴，在学习的过程中，不忘开发自己的动手能力、实际操作技能，努力把自己塑造为一名合格优秀的会计人员。
大型月球模拟器总体研究 篇3
关键词： 月球模拟器； LED阵列； 月相
中图分类号： V 524.3文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.016
引言
月球模拟器（简称月模）是一种用来模拟月球几何特征、辐射特性以及特定“月相”的地面测试设备，为交会对接敏感器、导航敏感器提供目标源，在敏感器地面测试中，是试验系统内的目标模拟器[12]。在以往的模拟器研究中，主要以太阳模拟器、地球模拟器和星模拟器为主[34]，对月球模拟器的研究鲜有报道，由于月光是来自于月球对太阳光的反射，而月球模拟器的发光效应很接近太阳模拟器，因此，我国曾经使用太阳模拟器光学系统并采用光学衰减片降低辐照度来模拟月球的发光效应。但是，这种设计方法有原理复杂、成本较高、辐照光斑小等缺点，已经无法满足现在空间模拟的需求。随着我国航天技术的发展，开展研究地面上大型模拟空间光环境显得越来越重要，为此本文设计了一种以LED阵列为发光面光源的大型月球模拟器，并对其光学特性进行了分析，此月球模擬器辐照面光斑较大、原理简单、成本较低，可同时模拟出月球不同月相时的辐亮度和发光不均匀性的特性。
1月球模拟器的组成与工作原理
月球模拟器主要由多灯拟合宽光谱光源、匀光板、宽光谱光源控制系统、计算机控制系统、模拟器机械系统、散热系统六部分组成。
月球模拟器的工作原理如图1所示，由多灯拟合宽光谱光源发出的355～1 000 nm光经匀光板
后，在其表面形成口径为Φ2 500 mm亮度均匀的光斑，模拟了在近月轨道所观测到的圆盘，也就是实现了满月的模拟。
计算机控制系统通过通讯接口与宽光谱光源控制系统进行通讯，可控制调节多灯拟合宽光谱光源的发光功率，实现月球模拟器辐亮度的调节；同时还可控制多灯拟合宽光谱光源中的LED组元阵列的亮灭，实现月相的模拟。当满月月相时，在辐照面处可形成亮度大于20 W/（sr·m2）的Φ2 500 mm发光圆面。
2月球模拟器各部分设计
2.1多灯拟合宽光谱光源
主要由多个LED组元组成，其中每个LED组元由不同波段的LED组成，由多个LED组元组成多个LED灯阵，再由多个LED灯阵组合成宽光谱光源。其主要作用是通过不同波段LED灯组合实现355～1 000 nm谱段月球光谱的模拟；通过多个灯组元和多个LED灯阵来实现月球模拟器形成一个辐照度均匀分布的辐照面[5]；通过控制LED灯阵中每个LED组元的亮灭来实现不同月相模拟。
2.2匀光板
设计的匀光板采用毛玻璃制作，起匀光作用。
2.3宽光谱光源控制系统
月球模拟器光源控制硬件主要由1台计算机、1个通讯控制器、多个驱动板、多个显示板、1个RS485通讯接口及多个24 V直流电源构成，如图2所示。
计算机通过RS485通讯接口将软件编好的月相数据传送给通讯控制器，通讯控制器根据每个驱动板的ID编码将数据发送给驱动板，驱动板再将数据传送给显示板进行显示。
由于显示部分是较大直径的圆形，因此其不可避免地采用显示单元板拼接方式完成。为了使系统具有良好的互换性和制造的一致性，采用正方形单元板实现，圆形部分通过外部装潢或者控制显示实现。
2.4计算机控制系统软件设计思路
月球模拟器光源控制软件主要用来编辑和存储月相，同时还可以接受网络控制，把月相数据发送给通信控制主机，实现月模光源LED组元的实际显示。软件中设定了15种常用的月相，可以通过按键直接选择这15种月相之一，选中后通过网络传输把相应的月相数据在LED组元中显示出来[67]，进而实现了固定月相的模拟。软件还给出了任意月相的设定，可以借助WINDOWS自带的画图工具，把需要显示的月相制成图形文件，通过该软件的读取，把实际的月相在月模中显示出来。对于LED组元亮度的设定，可以通过亮度设定滑块进行256级亮度调整。
软件由上位机软件和下位机软件两部分组成，上位机软件使用面向对象的VB编写，下位机采用C语言编写。
2.4.1
下位机软件设计
下位机软件主要由主程序和中断服务程序两部分组成，主程序完成LED显示驱动控制，中断服务程序完成数据通信接收功能，下位机软件实现接收上位机数据以及控制LED输出。其主程序流程图如图3所示。
服务程序主要是对主机发送来的数据进行接收和校验，当校验合格后，置数据有效标志，在主程序中完成接收到的有效数据到显示缓冲区的移动。由于数据校验采用了累加和方式，大大提高了数据传输的可靠性。
数据传输采用打包的形式进行，数据包的内容有包头、命令、数据、累加及包尾五部分构成，其中断服务程序框图如图4所示。
2.4.2上位机软件设计
上位机软件实现对月相的选择、灰度控制、图形存储和读入及串行数据发送等功能，其程序流程如图5所示。
2.5模拟器机械系统
模拟器机械系统主要包括主体框架、压圈及光阑、橡胶胶圈、多灯拟合宽光谱光源灯座、后盖、地脚、脚轮、水泡、起吊环等。
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设计的模拟器主体框架如图6所示，在模拟器前端设有Φ2 550 mm的孔，用于安装匀光板；模拟器后端开有方槽用于安装宽光谱光源及其灯座；下部设有四个螺纹孔，用于安装地脚；此外还设有安装压圈及光阑、后盖、脚轮、水泡、起吊环的机械接口。
3月球模拟器的分析
3.1光机结构变形分析
利用有限元分析方法对模拟器光机结构的自重变形与温度进行分析，以验证所设计的月球模拟器的可行性。
（1）自重变形与应变分析
模拟器光机结构自重变形与应变分析如图7所示，其自重变形与应变分析结果数据如表1所示。
3.2仿真分析
为验证所设计的月球模拟器的发光面不均匀度、辐亮度和光谱特性，对满月时的情况进行仿真分析。为此采用照明系统分析软件lighttools，使用基于蒙特卡罗法的光线追迹对该光学系统进行模拟仿真[8]，仿真结果中追迹误差为2.1%（<5%），結果可信。
分别在发光面表面、辐照面处的位置设置照度、亮度接收面，并添加照度和亮度计，根据仿真数据分别计算出Φ2 500 mm发光面表面照度不均匀度、发光面亮度不均匀度。其照度仿真结果如图9所示。
由仿真结果可知，辐照面最大亮度值为32 W/（sr·m2），辐照面照度不均匀度为14.7%，亮度不均匀度为17.2%，满足设计指标要求。
4结论
本文对月球模拟器的总体结构、多灯拟合宽光谱光源、匀光板、宽光谱光源控制系统、计算机控制系统、模拟器机械系统等进行了方案设计，并使用ANSYS有限元分析软件和Lighttolls仿真软件对模拟器进行了仿真分析。根据目前的光学、机械和电学的设计结果表明：模拟器光机结构最大自重变形16.4 μm，最大自重应变2.1×10-4 m/m，辐照面辐亮度大于等于20 W/（sr·m2），辐照面照度不均匀度为14.7%，辐照面亮度不均匀度为17.2%，结果均满足设计指标要求。
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模拟的模拟合成器 篇4
本文实验的目标, 是把方波和正弦波这两种简单形态的声波叠加起来, 产生出新的声音, 所使用的软件名叫SynFactory (可从网络上免费下载到) 。该软件的功能很多, 不过实现两个声波的叠加还是比较简单的。在空白的面板上点右键, 在弹出菜单中选“Frequently used modules”, 然后选“OSC”, (即震荡发生器) , 在“OSC”中可以设置不同的声波波形。为了能将声波叠加起来并发声, 还要在面板上增添“ADD”和“OUT”模块, 并按图1将各模块连接起来。为了能让实验效果更清晰, 不同的“OSC”中的声波的频率, 也就是“Freq”参数要设的相同。
然后, 就可以按下工具栏里的播放按钮来播放声音了, 建议依次聆听单个OSC发出的声音, 然后再聆听几个OSC合成后所发的声音。那么问题是两个声波是如何叠加起来的, 其中的“ADD”究竟是什么运算呢?所以就需要把该软件发出的声音录制下来, 观察波形做进一步的分析:选中菜单“Playmode→Record”, 为将要录制的声音文件起个文件名, 然后就可以用工具栏里的“录制”按钮录制声音了。
录制好的是一个WAV文件, 为了分析“ADD”模块具体所起的作用, 就要观察WAV文件的波形形状, 有很多软件可以用来观察和编辑声波波形, 如开源的Audacity (该软件可从网络免费下载到) 。用Audacity打开刚才录制的声波文件后就可发现, 当正弦波和方波叠加合成之后, 生成了一种有规律的新波形 (如图2) 。这个波形就是对模拟的声波作“加法”后得到的结果——方波的波峰和正弦波的波峰以及波谷都叠加增强了, 新生成的波兼有方波和正弦波这两种波的形状。这个波没有名字, 这里姑且称之为“方正弦波”。这是一种简单的人造的声波, 一些音乐家, 如范吉利斯、富田勋、杨道火等, 就非常喜欢使用人造声波来编配音乐, 当然, 他们用的声波形态, 比本文的“方正弦波”要复杂多了。
最后给出一个有点难度的问题:假如没有现成的方波, 那么能否用多个正弦波来合成出方波?答案当然是肯定的。但怎么用正弦波来制作出方波并将这个波的声音播放出来呢?若要解答问题并亲自验证, 需要综合数学、音乐和计算机等多方面的知识。 (答案在本期找)
模拟式模拟器 篇5
PPC模拟器与PC同步，与实体PPC一样,在PC端可通过Activesync安装软件.安装Device Emulator Preview 安装Activesync
（1）运行“开始->所有程序->Microsoft Device Emulator Preview”中的Register Device Emulator进行注册，这一步最关键，它会为Activesync添加一个DMA端口，然后运行Device Emulator Manager。（注意，如果你以后将Activesync删除后重装了，如果你还想用它和模拟器同步的话也必须先运行Register Device Emulator）
（2）运行“开始->所有程序->Microsoft Device Emulator Preview”中的任一模拟器
（3）在Device Emulator Manager窗口按一下按键Refresh，查找一下当前打开的模拟器，之后就会在窗口中看到你打开的模拟器，然后选中模拟器，点右键菜单中的Cradle选项
（4）如果你的Activesync已经运行的话就会自动检测到模拟器，并出现要求建立合作关系的窗口，之后我想各位PPCER都知道如果做了吧
后添加内容：如果没有自动检测到,那就到Activesync的菜单“文件->连接设置->允许通过COM
端口上的串行电缆或通过红外线端建立连接”选项中选择DMA，确定后就可以同步了。
最新微软PPC模拟器与PC同步,步步图解!与实体PPC一样,在PC端可通过
Activesync安装软件
（1）运行“开始->所有程序->Microsoft Device Emulator Preview”中的Register Device Emulator进行注册，这一步最关键，它会为Activesync添加一个DMA端口，然后运行Device Emulator Manager。（注意，如果你以后将Activesync删除后重装了，如果你还想用它和模拟器同步的话也必须先运行Register Device Emulator）
（2）运行“开始->所有程序->Microsoft Device Emulator Preview”中的任一模拟器（3）在Device Emulator Manager窗口按一下按键Refresh，查找一下当前打开的模拟器，之后就会在窗口中看到你打开的模拟器，然后选中模拟器，点右键菜单中的Cradle选项
（4）如果你的Activesync已经运行的话就会自动检测到模拟器，并出现要求建立合作关系的窗口，之后我想各位PPCER都知道如果做了吧
改变常规模拟器带来的别样体验 篇6
模拟器的出现就很好地解决了这一问题，它的历史可以追溯到早期的家用游戏机模拟器，随着Android 平台的崛起，模拟器又多了一种新形态，在PC端能运行Android各种应用。通过网络我们能找到数款Android 模拟器，如 Genymotion、Andy、BlueStacks、VSEA、ARC Welder 等等，它们各有优缺点，其中有些还需进行配置才能使用。用户如何选择一款适合自己的模拟器，便是本篇文章的重点。
最方便——微软Visual Studio Emulator for Android
微软 Visual Studio 2015 开发工具中，内置了一个全新的 Android 模拟器。微软官方称该模拟器比Google Android Studio模拟器性能更优异。这对想在电脑上运行Android应用的用户来说无疑多了一个选择。不过，Visual Studio 2015 开发工具过于庞大，如果你没有编程开发的需求，那么就可以安装Visual Studio Emulator for Android （下文简称为VSEA）独立安装版的安卓模拟器，它可以完全脱离 VS 单独运行。
运行VSEA之前，我们需要开启Hyper-V，进入控制面板后依次点击“卸载程序＼启动或关闭Windows功能＼Hyper-V＼确定”，随后重新启动计算机即可（如图1）。VSEA支持触摸屏操作（建议在Windows 8以上的系统运行），建议用户在Surface或支持触摸的笔记本上使用。当然，它也能支持键盘+鼠标的操作，鼠标左键可以实现屏幕点击、拖拽滑动这样的操作，鼠标右键可以用来模拟多指触控手势。
VSEA模拟器并没有集成 Google Play，我们只能将下载至本地磁盘的Android应用安装包拖拽至VSEA界面来实现安装。VSEA 默认是 KitKat 4.4 版本的 Android 系统，支持模拟手机和平板，其他各种 Android 版本（如图2），如Lolipop 5.1.1可以通过模拟器下载。VSEA对传感器的模拟功能也是齐全，譬如虚拟机的前置摄像头和主摄像头均可以用电脑上的图片、视频或者真实的摄像头来代替;屏幕方向（竖向与横向）、电池电量、状态、晃动手机等都可以自定义;支持随意晃动手机（重力加速传感器）;支持缩放与截图等。让笔者意想不到的是，用户还可以通过必应地图来指定模拟器的GPS地理位置。
最快速——Genymotion
谁是最好用的Android虚拟机，但凡使用过虚拟机的用户都会认为是Genymotion，它不仅能跨越Windows、Mac、Linux三个系统，并且其模拟运行速度很快画面流畅，且支持OpenGL 3D加速、多开、全屏等特性，还提供Eclipse、IntelliJ IDEA 的开发插件，不仅是开发者们也是普通玩家们测试和运行Android 应用的好工具（如图3）。
Genymotion设置
由于Genymotion定义为开发者工具，因此它的安装步骤和运行环境比一般功能单一的模拟器要复杂许多。Genymotion是基于VirtualBox 虚拟机运行的，我们在使用它之前需要在电脑中安装VirtualBox。另外，Android SDK 也是必不可少，不过用户不用去配置运行SDK中的模拟器，只需将它下载至本地磁盘中，再将其解压至纯英文目录即可。
当运行环境准备就绪了，我们就可以下载并安装Genymotion 模拟器了。这时，我们距运行Genymotion还差一个账号（进入Genymotion官方注册账号，并通过邮箱验证，如果由于网络的缘故无法注册账号，我们可以下载一个虚拟机离线文件导入即可）。现在我们就可为模拟器添加虚拟机了，点击界面中的“Add”后，在窗口中点击“Connect” 按钮（如图4），并输入用户名和密码登录（如图5）。
登录成功后，系统会将各类机型以列表的形式展示给用户，随意选择即可下载（如图6），Genymotion会让用户为此Android设备命名，按照你自己的喜好改名即可，再次点击 Next 开始进行下载。待该虚拟设备下载完成之后，程序会在主界面中的Your virtual devices列表将下载完毕的虚拟机罗列出来（如图7）。点击列表中中的扳手的图标可以对虚拟机进行设置，譬如分配多大的内存、设置分辨率等（如图8），完毕后点击“Play”按钮即可运行，如果是初次运行Genymotion，程序需要用户手动加载Android SDK（如图9）。
在默认设置下，键盘的ESC键是虚拟机的后退快捷键，F1则为菜单按键，当然，你也可以用鼠标按虚拟按钮。
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Genymotion 安装Google Apps和ARM库的方法
因为版权问题，通过Genymotion直接下载的虚拟机比原生的Android OS缺少了Google Play 市场等各种谷歌服务应用，如果我们在Genymotion 中运行一些必须依靠这些组件运行的App时就会出现错误或闪退现象，就连常用的微信都会提示「INSTALL_FAILED_CPU_ABI_INCOMPATIBLE」错误，想要解决这一问题其实很简单，我们可以通过下载并导入包含with Google Apps的虚拟机ova文件与安装对应版本Google Apps来完善虚拟机。
在使用 Genymotion 模拟器时，你除了可以在软件里下载虚拟机外，也可以离线将本地的 ova 虚拟机文件导入到模拟器里面去。因此，我们可以通过网络搜索Genymotion 2.0版本之前包含谷歌服务的 with Google Apps的ova文件，这不仅能让你在 Android 虚拟机里面使用 Google Apps，而且无法进入Genymotion官网注册账号的用户也可使用。
当完成下载后，我们直接双击该文件将其导入到VirtualBox 即可，导入完成后可在 VirtualBox里修改这个虚拟机的名称，关闭VirtualBox后再启动Genymotion就会在虚拟机列表中查看到导入的虚拟机了，点击运行即可。
如果你觉得单独下载ova文件略微麻烦，又想使用Genymotion下载的新版本虚拟机，那么我们就可以直接安装对应系统版本的 Google Apps 以及 ARM Translation Installer，下面是安装它们的简单方法。
首先下载ARM Translation Installer v1.1，将下载所得的压缩文件直接拖拽至虚拟机中进行安装，完成后让虚拟机重新启动。随后下载对应版本的Google Apps，安装方法与前文一样。成功后，就能在虚拟机中找到Google提供的所有服务了，这时我们运行一些需要谷歌套件的应用就不会出现错误的提示了。
Genymotion 模拟器安装应用方法
如果你使用上述方法成功安装了Google Apps，那么就可以通过虚拟机中的Google Play直接下载其中的软件，并且新版本的Genymotion 也支持直接拖拽应用程序至虚拟机进行安装，不过笔者建议下载一些国内第三方市场来下载应用程序，无论是查找应用还是安装都很方便。
根据实际试用来看，Genymotion 的确是目前速度最快的 Android 模拟器了，使用流畅不卡顿，系统资源占用低，因此实用性非常高。无论是用来在电脑上测试Android软件、玩Android游戏，Genymotion 都能完美胜任。
关于虚拟机最好的用法
一般来说，笔者使用虚拟机最大的用途便是测试各类应用软件。不过平日里也会利用它挂载微信。虽然官方推出了微信Windows版本，我们可以使用电脑端来进行微信聊天，但不能刷一刷朋友圈始终是硬伤，这时我们便可利用轻量级Android模拟器来实现（如图10）。
笔者建议需求单一的用户下载类似Droid4X 海马玩或是文卓爷等设置简单、体积小的虚拟器，完成安装后，就可直接下载微信应用，将其安装至虚拟机中即可（如图11）。
最后，点击启动微信，和Android手机版微信一样，只是触摸操作变成了鼠标点击操作，登录账号密码，通过手机短信验证之后，就可以自由的看微信和朋友圈了，回复信息用电脑键盘输入文字即可（如图12）。
现在我们就可以在电脑上直接观看和回复微信、关注和回复微信朋友圈。当然，我们把虚拟机当做Android游戏机来使用也是没有错的。
Android上的游戏模拟器
前文，笔者介绍了通过PC来模拟Android OS，来实现PC平台运行Android App。其实在Android 平台上早就出现了模拟家用游戏机的应用。早期这类模拟器在性能上有不小的缺陷，随着手机性能的提升与应用的升级，现在我们已经能通过游戏机模拟器在Android平台上流畅地进行游戏了，其中最为出色的PSP模拟器PPSSPP就是其中的佼佼者（下载地址：http：//buildbot.orphis.net/ppsspp/）。
PPSSPP 模拟器支持 Rescale Rendering，如果你的Android设备性能足够强悍，那么可以开启此选项，让游戏画面更加的出色，开启抗锯齿后的效果甚至远远超过PSP真机的表现（如图13）。PPSSPP 模拟器支持中文，支持高清分辨率以及自适应分辨率，在手机、平板上都可以运行，并可以支持即时存档和读取存档。而且在手机平板上，除了使用屏幕触摸控制之外，还能支持外接蓝牙手柄进行游戏。
虽然，PPSSPP模拟器易用，但在使用之前不免也要设置一番。首先进入设置选项，在系统设置中将语言调制为“简体中文”（如图14），随后在控制设置中勾选“屏幕虚拟按钮”（如图15），并将按键透明度调制为65。最后，进入图形设置界面，通过渲染项对游戏画面进行设置。
不缓冲渲染：速度快，画面清晰 ，不过遇到有兼容性问题的游戏会出现特效缺失以及画面偏暗的问题。缓冲渲染：兼容性好，一般不会存在特效缺失或画面偏暗的问题，在1X分辨率下速度较快。但是其画质差，锯齿严重，如果开启高倍分辨率能解决这一问题，不过其对配置有一定的要求（如图16）。
光伏阵列模拟器综述 篇7
关键词：光伏发电,光伏阵列,模拟式模拟器,数字式模拟器
太阳能是一种十分具有潜力的新能源,被广泛应用于蓄电池充电系统、水泵、家用电源盒卫星能源等领域[1,2,3,4]。光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一,它作为清洁能源且无大气和放射性污染,因此其具有良好的发展前景[4,5,6]。对光伏发电的应用目前仍主要处于研究阶段[7,8,9,10]。
在光伏阵列模拟器的设计中,核心工作就是I-V曲线的复现,一般需要给出I-V曲线作为控制信号的参考值,对于控制信号参考值的选取,不同类型的模拟器有不同的解决方案,也有各自不同的特点。为此对目前光伏阵列模拟器的原理和特点进行综述。
1 光伏阵列模拟器的分类及特点
光伏阵列模拟器一般应满足3个方面的要求[7,8,9,10]:1)能够按照光伏阵列的输出特性曲线完成输出;2)当负载一定时能够稳定在负载工作点上,当改变外界环境条件或改变外电路的负载时,能够尽快地稳定到新的工作点上;3)输出功率能够满足一定的要求。
对光伏电池模拟器的研究国外起步较早,已研制成功了一些样机和产品并取得了一定的研究成果。加拿大University of New Brunswich[11]的研究人员采用基于DC/DC Buck斩波电路和由微处理器构成的控制电路研制的仿真电源。挪威Agder University College 的Nico Andersson[12]研制的模拟式仿真电源。英国Loughborough University的S.HLloyd[13]等人研制的应用于MPPT试验的光伏阵列模拟器。安捷伦公司开发的E4360系列光伏阵列模拟器组件单台能模拟功率等级为600 W左右的光伏阵列,并能实现多台组件的串并联[14]。
国内光伏阵列模拟器在近10年也得到大力发展,合肥工业大学[9,15],中科院电工所[8],浙江大学[16,17,18],华中科技大学[19],电子科技大学[20,21],北京交通大学[22]等研究机构研发了不同用途和不同功率等级的样机和实验装置,能实现特定条件下的光伏阵列模拟。
按实现方式不同,光伏电池阵列模拟器主要有模拟式与数字式2种[23]。早期出现的是模拟式模拟器,它是基于模拟电路来产生参考信号再通过线性或开关调节器将功率放大,以实现光伏阵列的模拟[12,24,25,26,27,28]。随着电力电子和微控制器的发展,数字式的模拟器也得到大力的发展,它是基于光伏电池工程用数学模型来产生参考信号,并通过数字控制器控制开关电源实现其模拟器功能[11,29,30,31,32]。此外,文献[33]也提到一种模拟和数字的混合方法来实现的模拟器。
1.1 模拟式光伏阵列模拟器原理及性能
主要包括基于样品光伏电池的模拟器和基于二极管的模拟器2种[23]。
文献[12,27]提到的跟随样品光伏电池的光伏电池模拟器的示意图如图1a所示,其原理是采用可控的白炽灯模拟太阳光强的变化,样品电池的输出电压U和电流I随模拟光强而变化,U和I经放大后驱动功率器件,使其输出跟随样品光伏电池的电压和电流,代替实际光伏电池阵列进行试验。
文献[25]提到的基于光敏二极管和发光二极管的模拟式模拟器示意图如图1b所示,它的出现是随着光敏元件的发展,由于光伏电池在无光照时的工作特性与二极管的工作特性相似,用光敏二极管和LED分别代替样品电池和白炽灯,该电路利用了放大电路对单个小的光电二极管输出电压和电流进行独立放大,太阳光的日照强度通过LED所提供的光强所控制,温度通过加热炉来控制。
模拟式模拟器的主要优点是:能实现不同条件下的曲线模拟,控制电路简单,较适用于中、小功率光伏发电系统研究;当模拟光伏阵列部分被光遮挡这一特殊试验时[12],基于样品电池的模拟器仍能达到模拟效果,具有数字式模拟式不具备的优点。
模拟式模拟器在某些场合也有一些局限性[15,16,17,18,19,20,21,22]:1)实验室采用的白炽灯光谱与实际太阳光光谱不匹配,容易产生误差;2)在强光照射环境下,样品电池或光敏元件的温度会随着时间的变化而变化,很难做到温度的稳定,这样就很难控制实现特定环境条件下的输出,若需增加温度控制箱来保证稳定恒定,会增加成本,体积较庞大,不方便控制和操作;3)不方便更改模拟光伏电池的型号和功率等级。
1.2 数字式光伏阵列模拟器原理及性能
数字式光伏阵列模拟器实质上是一个输出为光伏I-V特性的开关电源,下面通过文献[22]提到了一种数字式模拟器来说明其工作原理,它主要由主电路BUCK,电流电压采样检测电路,DSPTM S320LF2812控制芯片以及PWM驱动电路组成。其结构如图2所示。控制器通过采集回来的负载上的电压V0,根据光伏电池数学模型I=f(V)[34]实时计算出参考电流值Iref,参考电流值与实测的输出电流值做差后经PI调节器,再经过PWM解调器,产生PWM信号,并驱动开关工作在相应的状态,保证主电路工作在对应的负载工作点上。
数字式模拟器的参考信号由光伏电池工程用数学模型I=f(V)计算得到,除了文献[22]中提到的实时在线计算方法[23]外,还可以通过查表法[15,16,17]实现。
无论是通过查表的方式还是通过实时计算的方式来得到模拟器的参考信号,都有其各自的优点和局限性:1)与计算法相比较,查表法的实时性能较快,但是查表法由于其存储数据有限,每次只能模拟特定工作环境下的曲线,若环境改变就需要重新计算数据,离散化后将其存储在芯片中,操作相对麻烦;2)而计算法对数字芯片的实时计算性能要求更高,对于查表法而言,一般采用单片机就可以满足其要求[15,16,17],而计算法则大多采用实时性能更好的DSP实现[19,20,21,22]。
除了上述因素外,影响数字式模拟器的性能主要因素还来源于光伏电池工程用数学模型准确度与计算量;以及寻找负载工作点的算法2个方面。
1.2.1 光伏电池工程用数学模型对性能的影响
数字式模拟器的参考信号由光伏电池数学模型计算得到,所以模型与实际电池数据的误差大小以及模型计算量的多少,会影响模拟器的“准”和“快”2个因素。从光伏效应原理出发建立的电子指数模型[34,35],因为参数复杂且计算量大等原因,不适合作为光伏阵列模拟器的参考方程。工程用模型强调的是实用性与精确性的结合[36]。工程用太阳电池模型通常只要求提供Isc,Voc,Im,Vm参数,就能在一定的精度下复现阵列的特性。
通过对电子学指数模型的近似和简化得到下面两种常用的工程用数学模型:文献[36]给出了模型1#的详细推导过程,文献[37]给出了模型2#的详细推导过程。
指数模型1#
指数模型2#
文献[15,19,22]采用指数模型1#完成了光伏阵列的数据生成,安捷伦公司采用指数模型2#来实现光伏阵列的数据生成并成功开发了多种型号的产品[14]。由于文献[36,37]中含有大量指数或对数运算,计算量过大,为了进一步提高实时性能,文献[20,21]用4段直线近似代替光伏电池模型,文献[19]用4段二项式代替光伏电池模型,在精度上做出一些牺牲来提高了模拟器的实时性能,这种通过简化模型的方法可以满足对精度要求不高但对实时性要求高的场合。
1.2.2 负载工作点的确定方法对性能的影响[15,16,17,18,19,20,21,22]
对于一个特定的光伏电池阵列,其负载的工作点由环境条件(主要指光照、电池温度)和外接的负载大小决定,下面以环境不改变时负载跳变为例来说明一种寻找负载工作点的算法原理,如图3所示,弧线为光伏电池理论曲线,由光伏电池工程用数学模型方程I=f(V)得到,假设模拟器原始工作在A点,对应负载为R1,当负载跳变到R2时,由于图2中模拟器输出电容的作用,输出电压不会马上改变,模拟器立即跳变至B点,采集的B点电流与理论曲线上C点电流相等,在闭环控制作用下,模拟器会自动调节至D点。按上述工作模式反复调节,直到最后模拟器稳定工作至E点。即是光伏理论曲线与负载线R2的交点。
寻找负载工作点算法一般有2种,上面介绍的是迭代法,另一种是数值解法。
数值解法的基本原理是:直接联立方程R=V/I与光伏电池理论曲线方程I=f(V),求解出E点电压与电流。
上述2种常用方法各有优缺点。
数值解法由于曲线方程I=f(V)为指数函数,并且为隐函数,直接求解比较困难,所以一般配合查表法实现。实现过程简单,因为不需要在线实时计算数据,实时性能较好,文献[24]给出调节时间为70 ms,但需提前计算并离散化数据。
迭代法可适用于基于查表法的模拟器,也适用于基于实时计算法的模拟器,它能很好地适应环境改变时的各种情况,省去了提前离散存储I-V数据的麻烦。但是由于需要时间来实时计算光伏电池模型的数据,整个寻找工作点的时间相对较长,文献[22]给出波形调节时间为800 ms。
2 不同类型模拟器综合比较
不同类型模拟器综合比较如表1所示。
从表1可知,无论是模拟式模拟器还是数字式模拟器,都有其自身的优点同时也不可避免存在一些缺点,文献[33]也提出一种混合式的设计方案来弥补各自的一些缺点,一些学者[23]提出模拟式模拟器在整体上优于数字式模拟器,也有一些学者[15,16,17,18,19,20,21,22]提出数字式的模拟器整体性能优于模拟式的模拟器。在选择设计过程中都可以作为参考,应根据具体的设计指标(功率,应用对象等)综合考虑选择采用哪一种形式的模拟器。
1)在实现光伏电池板部分被光遮挡的实验环境中,必须选用基于样品电池的模拟式模拟器。
2)在中大功率场合可优先考虑数字式模拟器,或者采用多个模拟式模拟器的级联[13]。
3)在输出精度要求不高,但对实时性能要求高的场合,如用于最大功率跟踪[38]试验,一般可考虑选用模拟式或基于查表法的数字式模拟器。在输出精度要求高,但对环境和负载突变的应变实时性能要求不高的实验环境,可考虑选用基于查表法的数字式模拟器。
4)数字式模拟器在模拟开路工作点或者模拟短路工作点时,会出现一些特殊问题,开路时主电路会出现电感电流断续的情况(DCM)[39],不便于控制;数字式模拟器在模拟短路工作点的试验环境下,可考虑增加串联假负载来配合实现电流的输出[18]。
3 光伏阵列模拟器的发展方向
通过上述分析可以看出,各种光伏阵列模拟器都有其优点同时又不可避免的存在缺点,由于电力电子技术和数字控制器的不断发展,光伏阵列模拟器的综合性能也在不断完善。
对于数字式光伏阵列模拟器而言,光伏电池数学模型准确性和计算时间的步骤直接影响着模拟器的准确性和快速性,需要找到一种优化的光伏电池工程用数学模型,它能满足较高精度的拟合光伏电池输出特性,但并不增加控制器的计算负担。使得数字式光伏阵列模拟器的准确性和快速性得到综合提高。
对于模拟式光伏阵列模拟器而言,由于主电路一般采用线性电源的方式来实现功率部分的放大,而线性电源的功率等级较开关电源较低,若采用模拟和数字混合的办法,在尽可能保持原有模拟式模拟器优点的同时,弥补模拟式模拟器在功率等级偏小的不足是今后研究的方向。
4 结论
为了能够在实验室内对光伏发电进行研究,国内外专家学者对光伏阵列模拟器进行了大量研究。并开发出了多种不同用途、不同类型和不同功率等级的光伏阵列模拟器,如何把光伏阵列模拟器的综合性能和功率等级提高是未来的发展方向,光伏阵列模拟器的发展也为光伏产业的发展提供了必不可少的硬件平台。
FlightGear飞行模拟器 篇8
Flight Gear在飞行环境中仅会建立唯一的空气动力模型, 如果飞行动态模块 (FDM) 拟真程度不高, 用户的飞行感受将大打折扣。比如自动驾驶或者动态反馈, 即使单独运行时的效果得再逼真, 也可能会由于FDM的问题, 而带给飞行员完全错误的飞行感受。
因此, Flight Gear为所有的代码后面预留了一个面向对象的FDM接口, 一旦发现当前的FDM无法满足用户的需求, 额外的FDM将可以直接以代码的形式添加到对象中, 而不影响现有应用程序的性能。
最早的FDM名为La RCsim, 它以Cessna172初教机为原型, 使用带有强制系数的硬编码的专用C源码编写, 这一飞行模型能适用于绝大多数的飞机情况。包括专门为飞行培训设计的故障科目, 如发动机熄火故障, 不同程度的风切变等。
伊利诺伊大学的一个研究小组创建了La RCsim的衍生物, 它具备高度简化的模型, 且唯一真正的用途仅仅是模拟飞行器的巡航状态, 这个改动主要用来研究飞行器表面积累的冰层会对飞行操纵产生的影响。
另一个研究小组开发了一个完全参数化的FDM代码库, 其中所有的信息可通过XML格式的文件进行检索。这个项目能独立运行一个完整的环境模拟, 去测试空气动力学动作和其他行为指标, 并收集Flight Gear环境对象上的各类参数, 以此提供一个集成的数据系统。这一模块主要提供初学者驾驶的教学机与资深飞行员操纵的试验机之间的数据对比。
在不依赖自动控制支持的情况下, 学习操纵飞行器的一个重要方面是理解各种操纵极限和仪表误差, 当然, 这需要飞行数据指示出真实可用信息。但由于传感器固有的误差修正, 仪表面板列示的信息也存在相应误差。当Flight Gear仪表面板先进到仅有两个实施极限而没有任何误差的时候, 程序开发者就从模拟简单的仪表进近到达了重现复杂的落地冲量变化的程度。
这段代码的复杂程度较高, 即便一个简单的陀螺仪也可以发生很多导致误差的异常情况, 比如转速下降、抖动、转轴偏移、因万向节故障而导致停转甚至反向转动、电源供电不足或者偶发闪断。基于大气数据的仪表会在特定的气象条件下出错、响应缓慢、因雨水而导致线路阻断甚至因冰雪覆盖而无法使用。无线电导航则受视线的限制、因丘陵和湖泊而发生特殊的反射现象、而远距离信号站的信号则会被路径上的其他飞行器干扰。这还不包括磁罗盘的各种误差情况。
2 模拟世界
Terra Gear这一项目的目的是开发一种开放源代码的工具, 包括渲染数据库和收集免费的数据去建立地表的3D模型以完成实时渲染功能。互联网上有许多方便可用的地理信息系统 (GIS) 。但由于Flight Gear的核心数据必须不受限制, 因此该项目默认仅使用源码而非任何有强制权限的衍生产品。符合这样条件的代码有三类。
(1) 数字高程模型 (DEM) 数据通常是一组规则网格上的高程点。目前, 免费数据的精度仅达到100-1000米, 这是从美国地址勘探局 (USGS) 得来的。
(2) 其他更特殊的数据, 如机场信标, 灯塔的位置, 无线电发射塔, 诸如此类, 已由各个政府部门一一认可。它们通常提供一个简短的文字描述以及该项目所处的地理坐标。
(3) 多边形数据, 比如地形轮廓, 湖泊, 岛屿, 池塘, 市镇, 冰川, 农田和野生植被可以从USGS或其他源代码获取。GSHHS数据库提供了一个高度详尽和准确的全球地形数据。
从某些渠道获取源数据限制性很强的授权, 然后通过使用Terra Gear工具生成增强后的场景并分发给他人使用的转化行为值得Flight Gear和Terra Gear鼓励, 最基本的开放源代码数据包无法做到这些。
显卡在渲染场景时, 必须在图像质量和运算速度间进行折中。如果显卡的运算速度更快, 那么在保证平滑的视觉效果的同时, 更多的图像细节就会被加入到场景当中。
视觉效果都来自人工合成的, 它具备足够的信息去支持人工的导航行为。压缩数据要求每平方公里约1千字节。所有的场景数据库中包含的信息被统一划分为四个层级, 每个层级的变化规模由特定的因数决定, 最小的视景元素约为100平方公里。
公共领域里发布的数据大都存在质量偏低、日期陈旧或者覆盖面积狭小等问题。由这样的数据生成的场景与真实世界相比可以说是完全错误, 但视觉上却并不容易发现这些问题。这些错误更多的显现在电子导航的过程中, 比如依赖仪表的飞行, 路径公差极其明显。在并不完美的场景中按照Jeppesen航图进行导航是非常令人沮丧的, 有时候用这种方法甚至无法完成导航。
为了避免这个尴尬的结果, Atlas项目组开发了相应的软件, 可以将实景数据和Flight Gear所用的数据库文件自动整合成为带有航空风格的图表。尽管这些数据与真实世界的差异巨大, 对于真实飞行器的运行毫无用处, 但它非常准确的匹配了上述虚拟世界的细节特征, 与Flight Gear的飞行器操作无缝对接。
该项目还包括同名的Atlas应用。这可以用于浏览这些地图, 同时也可以直接与Flight Gear关联, 用以将模拟飞行器当前的位置在移动的地图上显示出来。这个功能在模拟器飞行员中的使用率并不高, 因为大多数小型飞行器都不配备带有移动地图显示功能的GPS组件。不过, 无论如何, 移动地图对于教员给学员评测打分这一环节还是很有用处的。
鉴于二者常用的功能, Flight Gear和Atlas发生关联的情况是比较特殊的。Flight Gear能够向串口或者UDP网口发布一系列符合NMEA标准的位置报告数据流。而Atlas可以接受NMEA格式的位置数据并校正移动地图图像。正在浏览Atlas航图的用户可以放大、缩小或锁定机场、航站楼、地形着色的图像, 还可以对图层进行命名。
参考文献
卫星信道模拟器的设计 篇9
关键词：卫星信道模拟器,轨道拟合,多普勒频率,测控系统
0 引言
卫星信道模拟器通过对中频信号进行处理,完成空间信道传输时延、空间信道衰减、射频多普勒频率以及信号与信噪比的模拟。其功能的实现与其输入的具体信号体制无关,可以适用于各种中频信号的处理。并且利用其与应答机设备的组合,可以在没有卫星的条件,模拟卫星的运行轨道和运行方式,从而来验证地面测控系统的综合基带设备在低轨卫星、中高轨卫星、探月和深空探测条件下的测距、测速数据正确与否,进而确保上述方面的地面测控系统指标的验证。
1 系统设计
卫星信道模拟器承担的主要任务是:卫星信道模拟器可装载理论卫星弹道数据或给定的曲线,从而对目标距离、时延、多普勒、电平信号和空间白噪声进行模拟,以验证测控设备的测距、测速数据正确与否。依据卫星信道模拟器承担的主要任务,从其功能上划分为3部分:① 轨道根数方式。输入接收站的站址坐标、轨道根数及时间初值,根据轨道根数模拟出目标的距离、速度、加速度和信号的幅度变化;② 设定曲线方式。输入目标最近距离、最远距离、速度、加速度值、距离初值及时间初值,根据三角波理论或正弦波理论曲线,模拟出目标各个时刻的距离及幅度;③ 单独控制方式。对信号的各个动态进行单独控制,上下行信号的功率衰减、多普勒频率、距离、噪声和功率衰减;
要完成卫星信道模拟器所承担的任务,卫星信道模拟器包括硬件和软件两部分。其中,硬件部分由一台CPCI(紧凑型PCI)工业控制计算机、自研制板卡构成;软件部分由系统监控软件、FPGA(现场可编程门阵列)数据处理软件和DSP(数字信号处理)数据处理软件组成。
卫星信道模拟器的硬件部分由中频采样部分、采样数据存储和回放部分、时钟控制部分、中频输出控制部分组成,软件部分由板内监控通信控制部分和计算机监控部分组成如图1所示。
1.1 硬件设计
中频采样部分:采用高速A/D(模数转换)采样芯片,将中频模拟信号转换为数字信号;
采样数据存储和回放部分:依据模拟卫星轨道与地面接收站的距离远近,分为两部分:① 中低轨模式:使用FPGA内提供的双端口RAM(随机存取存贮器)或FIFO(先进先出存取存贮器)实现数字信号的存储和回放;② 高轨、探月及深空模式:使用FPGA内的双端口RAM或FIFO作为数据缓存,通过DMA(直接内存存取)模式使用PCI数据总线,直接访问计算机内存实现数字信号的存储和回放。依据RAM的大小来决定初始距离的范围;
时钟控制部分:控制采样数据存储和回放部分的读写时钟,通过改变读写时钟的速率,来实现对卫星速度的模拟;
中频输出控制部分:采用高速上变频器芯片,将加入时延的数字信号恢复发送出去,同时利用芯片的幅度控制实现空间电离层信号衰减的模拟。利用DDS的BPSK(二相移相键控)模式输出的中频信号来模拟白噪声。
硬件控制过程如下:① 上电初始化完成后,开始数据采样;② 依据监控下达的命令,从规定时刻起开始存储数据;③ 依据监控下达的命令,从规定时刻起开始回放数据,加入多普勒频率和幅度控制;④ 依据监控下达命令,结束存储和回放数据流程。
1.2 软件设计
板内监控通信控制部分:接收计算机下发的命令,依据下发命令的参数,生成模拟的卫星轨道和运行方式,模拟卫星轨道的运行;
计算机监控部分:将在界面接收的命令参数,通过PCI总线下发到自研板卡的监控通信控制部分,并显示模拟数据的图形。
软件控制过程如下:① 系统初始化,完成计算机内自研板的上电自检和程序加载,同时建立与计算机的通信;② 依据系统传来的外时码,将计算机和自研板的时码进行同步;③ 通过卫星信道模拟器的显示控制界面,选择所要模拟的轨道模式,中低轨模式或高轨、探月深空模式;④ 确定轨道模式后,选择所要模拟的功能模拟方式,轨道根数方式、设定曲线方式和单独控制方式;⑤ 接收界面设定参数;⑥ 依据界面设定参数,生成模拟出的卫星轨道和运行方式;⑦ 模拟运行拟合出的卫星轨道和运行方式;⑧ 轨道模拟运行结束。卫星信道模拟器的软件控制流程如图2所示。
2 关键技术
2.1 卫星轨道模拟
卫星运动的轨道是通过地心平面上的椭圆,且椭圆的一个焦点与地心相重合。卫星的轨道可有六个基本参数(又称轨道根数)来完全描述和确定:
① 长半轴α:轨道椭圆长轴之半,它确定了卫星轨道的周期;② 倾角i:轨道平面与地球赤道平面之间的夹角,常以地心至北极方向和轨道平面正法向之间的夹角来度量,i=900;③ 轨道偏心率e:轨道椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值,其大小在0～1之间,e=0为圆轨道;④升交点赤经Ω:春分点与升交点对地心的张角,在赤道面内度量;⑤ 近地点幅度ω:升交点与近地点对地心的张角,在轨道面内度量;⑥ 过近地点时刻tP:卫星经过近地点的时刻。
上述6个基本参数中,α和e决定卫星轨道的大小和形状,i和Ω决定卫星轨道平面在空间的位置,ω决定椭圆在轨道面上的方位,tP决定卫星在轨道上的时间关系。
在已给定6个轨道参数的情况下,可以拟合出卫星运行的轨道,从而确定任意时刻t的卫星位置及其运动速度。
2.2 空间电离层模拟
2.2.1 空间电离层延迟模拟
电离层传播延迟对地面测量设备对卫星位置的确定(包括卫星到测站距离和卫星的速度)是有影响的,如果对卫星运行精确模拟,就必须对其进行补偿。而空间延时带来的初始距离的模拟依靠于数据的采样时钟的频率,Rq=c/fs,式中Rq为距离量化精度;c为光速(299792458m/s);fs为中频采样部分的采样时钟频率。
确定带通采样频率fs的一般结论为:
式中,fC为信号的中心频率;B为信号带宽;
根据系统的要求选择适当的采样时钟频率,有助于提高目标与接收站之间初始距离模拟的精度。
2.2.2 空间电离层信号衰减模拟
无线电波在空间传播随着距离的延长,信号强度会越来越弱,信号频率和传输距离是决定信号强度衰减的2个因素。
输入接收机的功率可以表示为:
上式右边被分成了三项,分别与发射机、接收机及自由空间距离有关。GR是接收天线的全向功率增益;EIRP是发射天线的有效全向辐射功率; Lr=(4πR/λ)2是电波的自由空间损耗,它与传播距离R的平方成正比,与波长λ的平方成反比。
以dB表示的自由空间损耗值[FSL]为:
式中,R为传输距离(km);f为传输频率GHz。
通过输出信号的幅度变化,来模拟根据目标与接收站之间距离远近所达到不同的衰减在信号上的表现。
2.3 多普勒频率偏移的模拟
当发射机与接收机相对运动而彼此接近时,接收机所收到的信号频率fR将高于发射信号频率fT;而当彼此远离时,接收信号频率fR将低于发射信号频率fT。这种由于相对运动而使接收频率不同于发射频率的现象,称为“多普勒效应”。
多普勒频率fd为接收频率与发射频率之差,即
式中,v为卫星的径向速度;c为光速;fT为发射信号频率;径向速度v的极性约定为:当目标(发射机)与接收机彼此靠近时,v的极性为负,而彼此远离时,v的极性为正。
设地面发射站发射信号频率为f1=Mf0,f0是频标源输出频率,M为倍频数。考虑到多普勒频率,星载应答机接收频率为:
式中,vT是发射站与飞行器间的径向速度。由于vT/c≤1,故应答机接收频率f2与f1相差很小,若直接将f2再转发到地面,则会引起应答机接收信号和发射信号相互间的干扰,为此,一般将f2乘上一个转发系数N/M,即
将f3作为应答机的转发频率。地面接收站的信号频率为:
接收站接收信号的多普勒频率为:
因为vT·vr<<c2,故上式可简化为:
当发射站和接收站设在一起时,上式又可进一步简化:
由多普勒公式
2.4 高速数据采集传输
由于卫星信道模拟器的模拟的初始距离范围很宽,当初始距离很大时,经A/D采样后得出的中频数字信号存储会占据很大的存储空间,由于大容量的存储芯片难以获得而且价格昂贵。从而选择使用直接内存存取(DMA)的方式。采用DMA方式可以把A/D转换数据直接写入系统内存,不需要CPU的参与。特别适合应用于大量数据的高速采集存储传输。DMA有两种类型:系统DMA和总线主控DMA。总线主控DMA通常用在PCI设备中。DMA方式工作有以下几个步骤:① 硬件初始化;② 分配内存;③ 确定中断事件类型;④ 开始DMA模式数据传输。
3 性能测试结果分析
性能测试结果如表1和表2所示。其中距离的精度测量结果,为静态测试结果。
对测试结果分析后可以得出结论,卫星信道模拟器的性能测试结果,能够满足地面测控系统指标的验证的要求,可以作为地面测控系统的测试设备,尤其对综合基带设备的测速和测距的测量精度能够提供可靠保障。
4 系统应用模型
在探月工程中,探月飞行器与测量站之间的距离远,飞行时间长,传输时延大。探月飞行器的飞行距离为350 000～400 000 km之间,传输时延为τ=2R/c(τ为星地时延,R为飞行器与地面的径向距离,c为光速)。
考虑上述因素,在距离较大情况下,为体现出时延对系统测速和测距的影响,要求距离初值的存储量较大,从而采用PCI总线高速接口总线主控DMA方式直接对内存进行读写。
设中频信号为fIF=70 MHz、带宽为B=4 MHz,考虑PCI总线高速接口的限制,选取中频采样时钟的频率为ClkSAMP=11.2 MHz、A/D采样位数为12位,PCI总线高速接口数据吞吐速率为256 Mbps。
在探月工程中,以卫星信道模拟器和中频标校终端设备以及应答机信道设备联合工作,如图3所示。将地面测控系统的综合基带设备测量数据的记录结果和卫星模拟器设备模拟数据的记录结果进行比较,从而验证地面测控系统的综合基带测距、测速数据的正确与否,测量精度是否符合系统指标。
5 结束语
卫星信道模拟器的设计原理以及信号的模拟要求,详细阐述了卫星信道模拟器进行模拟实际卫星信道的硬件和软件设计方法和关键技术,以及如何提高设备的设计精度。通过测试数据说明了卫星信道模拟器能够满足对地面测控设备的系统指标验证。最后结合工程应用模型,表明卫星信道模拟器能够对地面测控设备的系统指标验证起到良好的支持作用和可靠保障。
参考文献
[1]周智敏,李企舜.现代航天测控原理[M].长沙:国防科技大学出版社,1998.
[2]赵业福.无线电跟踪测量[M].北京:国防工业出版社,2003.
一种负载模拟器的设计 篇10
航天产品测试时, 需要模拟实际工作环境为其施加负载力, 用以考核产品的各项性能指标是否符合设计、使用要求。负载模拟器有很多种, 按加载元件的不同, 分为电液式负载模拟台、电动式负载模拟台、机械式负载模拟器等型式。电液式负载模拟台工作频带高、输出能力强, 但结构较为复杂, 维护费用也较高。电动式负载模拟台具有小信号跟踪能力强、加载分辨率高的特点, 一般适合小载荷工作。机械式负载模拟器结构简单、成本低, 虽然不能跟踪气动载荷, 但它能够提供一定的阻力或阻力矩, 在小回路仿真试验环境中应用仍较为广泛[1,2]。
机械式负载模拟器一般通过弹性元件变形产生的弹性力来模拟工作负载, 此时弹性元件需在弹性变形范围内工作, 且弹性元件疲劳特性要求很高。弹性元件常采用板式弹簧、扭簧、扭杆等型式。根据弹性系数是否可改变, 又分为定刚度和变刚度负载模拟器[3]。
机械式负载模拟器虽然结构简单, 但目前国内研制和使用的机械式负载模拟器在开展航天产品的环境试验时, 存在可靠性差、测试时间常数偏大及双向不对称等问题, 与国外产品有一定差距。
2 负载模拟器的结构
一种机械式负载模拟器 (简称负载模拟器) 用于某型航天产品力矩模拟与测试, 其结构如图1所示。扭杆1共16根, 扭杆为产生扭矩负载的弹性元件;固定架2用于负载模拟器的接地;航天产品通过中心接头3来传递扭矩;铰接头4用于将扭杆串行联接, 并最终与固定架、中心接头并行联接。负载模拟器制造时, 通过压力机将扭杆头部压入各接头连接孔中, 其联接为过盈配合, 平均过盈量约为0.05mm。
1.扭杆2.固定架3.中心接头4.铰接头
研制负载模拟器的难点集中在两个方面, 一是扭杆材料, 材料性能直接影响工作可靠性;二是扭杆两端头部与中心接头、铰接头连接方式, 其工艺性非常关键。国外设计、制造的负载模拟器扭杆与铰接头等的连接主要采用圆柱面过盈压入法, 其工作性能非常可靠。国内研制的负载模拟器, 扭杆与铰接头连接常采用圆柱面过盈连接、异型面结合两种形式, 其中圆柱面过盈连接方式对于负载模拟器的装配工艺要求较高。
3 扭杆的设计[4]
3.1 扭杆的刚度
对于各向同性材料, 在弹性变形工作范围内, 等截面圆形扭杆刚度用kl来表示, 单位为N·m/ (°) 。扭杆纯扭转时, 刚度
式中, T为传递扭矩, G为材料的切变模量, Ip为圆形截面的极惯性矩, l为扭杆有效工作长度。
利用式 (1) 计算得到负载模拟器中单根扭杆刚度kl=10.35N·m/ (°) 。由式 (1) 可知, 扭杆的刚度与切变模量、极惯性矩 (扭杆直径) 、有效工作长度有关;钢材切变模量基本相同, 采用优质钢材并不能提高扭杆扭转刚度。
3.2 扭杆的连接
扭杆与铰接头连接多采用圆柱面过盈方式, 设计负载模拟器时, 应计算两者所需结合长度、结合直径、传递力矩所需过盈量等。
对于文献[4], 当传递扭矩为T时, 所需的最小结合压强
式中, lf为结合长度, df为结合直径, μ为摩擦系数。
而包容件 (即铰接头等) 不产生塑性变形所允许的最大结合压强
式中, a为系数, 取a=0.5;σs为屈服强度。
若所设计的负载模拟器的扭杆传递最大扭矩400N·m, 扭杆与铰接头、固定架结合后不发生相对转动, 计算可得pfmin=360.3MPa, 而pfmax>500MPa, pfmin
采用温差法或压入法装配时, 两者要求的最小过盈量不同。若采用温差法装配, 计算所需最小过盈量δmin=0.047mm。采用压入法装配, 结合面加工精度应尽可能高, 计算可得最小过盈量δmin=0.0496mm, 所需压入力Pxi=20244N。
4 负载模拟器静力学分析
根据某型航天产品测试要求, 设计的负载模拟器主参数包含扭转刚度、最大扭转角、响应时间常数等。
负载模拟器在产品测试时, 各扭杆变形比较复杂, 各扭杆变形通过经典公式计算很难开展。本文通过有限元法计算得到负载模拟器的强度和刚度, 并对其循环寿命进行了估算。
4.1 静强度与刚度分析
利用Solid Works软件的Simulation模块, 将扭杆过盈压入铰接头、固定架孔中, 扭杆与铰接头、中心接头、固定架设置面接触组, 摩擦系数取0.15, 自适应划分网格。在有限元计算时, 为节省内存, 提高运算速度, 负载模拟器上安装1/4数量的扭杆与铰接头, 模拟器固定方式与实际工作方式一致。
在中心接头处施加20°扭转角, 按小型位移分析计算, 得到图2所示角载荷应力云图。在中心接头处施加100N·m扭矩, 经过计算, 得到图3所示扭矩载荷应力云图。
在负载模拟器中, 各个扭杆变形形式不同、变形程度不一, 产生的应力相差很大。在扭杆与中心接头相连处, 最大应力约为1000MPa, 安全系数仅为1.3~1.5;而在扭杆与固定架连接处, 最大应力约为710MPa, 安全系数约为1.8~2.0。测试过程中, 负载模拟器扭杆的破坏几乎都发生在与中心接头相连的扭杆头部附近, 计算结果也显示该处安全系数最低。
负载模拟器工作时, 中心接头绕着固定架中心孔同轴心转动, 固定架限制两侧扭杆的运动, 各扭杆之间相互连接、相互影响。在固定架中心, 中心接头的扭转直接带动扭杆发生弯曲、扭转变形, 其变形最大, 受力也最大。计算应力云图显示, 扭杆应力沿轴向分布不均匀, 接近头部 (根部) 处产生的应力较大, 这主要是叠加了弯曲变形产生复合弯扭所致, 即扭杆横截面不但有切应力, 还应分布有正应力。
在专用刚度测试仪上, 对扭杆连接采用圆柱面过盈、异型面 (近似椭圆) 接合两种方式的国产负载模拟器进行静刚度测试。通过对负载模拟器施加一定扭矩, 利用力矩传感器[5]读取扭矩值, 再计量转角变化, 计算得第一种负载模拟器实际静刚度约为19~20N·m/ (°) , 与有限元计算结果基本相符, 验证了有限元计算的正确性;而第二种负载模拟器实际静刚度约为17~18N·m/ (°) 。经分析, 第二种负载模拟器静刚度较低的原因, 为异型面—即椭圆型“孔、轴”的加工及配合使两者之间难以产生合适的过盈量, 不能在传递扭矩时像圆柱面过盈法结合可靠, 异型面之间仍有微量的相对转动, 降低了整体负载模拟器的静刚度。因此, 负载模拟器应尽可能采用圆柱面过盈结合方式连接。
4.2 疲劳寿命估算
负载模拟器在环境试验中, 失效形式主要为中心接头处扭杆根部断裂、扭杆与铰接头之间相对转动等问题, 导致测试失败或出现测试数据中响应时间加长及负载力不对称等, 可能造成对测试产品性能的误判。
通过对负载模拟器的受力分析可知, 扭杆在低于其屈服极限循环应力下工作, 失效形式为高周疲劳失效。利用有限元软件, 计算最大扭转角20°时的负载模拟器疲劳寿命如图4所示。
由图4可知, 越接近中心接头的扭杆, 寿命越低, 最低理论循环寿命为5×104次。负载模拟器的扭杆发生断裂失效, 表现在与中心接头连接的扭杆断裂概率很高, 固定架边缘处扭杆不易失效。
产品的高温试验, 因瞬间温度梯度很低, 温度冲击较小, 而低温下的疲劳强度一般随温度的降低而有所升高, 但结构钢易在低温下因微小裂纹发生快速脆断[4], 因此, 低温环境试验对负载模拟器的失效不能忽略。产品实际测试时, 因材料低温脆性的影响, 负载模拟器工作循环次数远低于理论最低循环次数, 实际寿命仅约为理论值的25%~50%。
5 结论
扭转刚度、最大扭转角、响应时间常数等常作为评价机械式负载模拟器性能的主要参数, 负载模拟器的静刚度、寿命可通过有限元法来设计及估算。负载模拟器的选材、制造工艺水平, 尤其是扭杆与各元件之间的可靠连接, 是研制该型负载模拟器的关键因素, 而如何提高国内该类负载模拟器工作的可靠性, 还需要进一步地试验与研究。
摘要：负载模拟器通过弹性元件变形产生的弹性力来模拟工作负载, 弹性元件需在弹性变形范围内工作, 且弹性元件疲劳特性要求很高。负载模拟器在测试时, 各扭杆发生变形比较复杂, 不是简单的弯曲或扭转变形。文中利用有限元法, 计算得到某型负载模拟器的刚度及疲劳寿命, 指出此类模拟器的设计与制造要点。
关键词：负载模拟器,扭杆,有限元,刚度,疲劳寿命
参考文献
[1]朱伟.电动负载模拟器控制方法研究[D].西安:西北工业大学, 2005.
[2]王巍, 李雄峰.机械式反操作负载模拟器优化设计与仿真[J].北京航空航天大学学报, 2011 (2) :161-166.
[3]符文星, 等.弹簧杆刚度对电动负载模拟器的性能影响研究[J].弹箭与制导学报, 2009 (4) :286-288.
[4]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.
企业环境模拟式实验室的建设 篇11
【关键词】企业环境 模拟式实验室建设 应对措施
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）05-0232-01
一、前言
企业环境模拟式实验室建设的概念由来已久，然而我国对于企业环境模拟式实验室建设的研究的历史却仅仅只有几十年。大体上来讲，企业环境模拟式实验室建设是一种模糊的概念，它的出现主要是由于企业环境的正常发展在面临一些不确定的因素时所出现的经济损失。然而，从经济学的角度考虑，企业环境模拟式实验室建设的存在又是必要的。
二、概述企业环境模拟式实验室建设的性质及相关问题
根据我国目前对于企业环境模拟的研究，可以将企业环境模拟分为四大类，其中分别有管理模拟，经营模拟，模拟式实验室建设和自然模拟。在这几种模拟当中，模拟式实验室建设又是最为难以控制和预防的，从企业环境经济发展的形式来说，企业环境模拟式实验室建设主要有以下几个突出的特点。
（1）外部环境极易变化
这里所说的外部环境主要指的是企业环境所处的实验室环境。对于企业环境所出于的实验室环境来说，这一点是企业环境自身无法掌握和控制的。与企业环境的经营发展有着极大的关系的实验室，往往会不定期发生变化。对于企业环境的发展有着切身利益的实验室很可能会在企业环境的发展过程中被废止，这就使得企业环境的发展环境出现一定的随机性。从而在一定程度上影响企业环境相关管理政策的执行以及正常的生产经营。这种外部环境的变化有可能使得企业环境遭受经济模拟，但是也有可能会给企业环境的发展带来机遇。
（2）具有一定的灵活性
虽然企业环境的外部环境有着很大的变化性，但是只要企业环境对于这些实验室进行很好的应用，例如将这些实验室应用到企业环境相关重大的决策中去，或者是将这些实验室与企业环境自身的管理政策相结合，有时候会对企业环境的发展起到一定的促进作用，或者是在一定范围内提升企业环境的经济效益。从这个角度上来讲，企业环境的模拟式实验室建设又是掌握在企业环境自身的手中。然而，如果相关企业环境的管理人员不重视对于外部实验室条件的研究擅自违反相关的实验室，那么不仅会影响企业环境的经济发展，无法保证企业环境正常的经济效益，还会对企业环境的外部声誉产生一定的不良影响。
（3）具有相当大的普遍性
之所以说企业环境模拟式实验室建设具有一定的普遍性，主要原因即是实验室是企业环境生产经营所不可或缺的。从企业环境生产和管理的各个部分，都必须要有相应的法令加以规范，否则企业环境的发展方向很有可能走向偏离，从而阻碍企业环境正常的生产经营。而且，实验室不单单会对企业环境的生产和经营进行监督和规范，还会起到沟通企业环境与外部环境的关系。因为一个正常的企业环境在生产经营过程中，不可避免的要与消费者或者是当地的政府产生关系。为了有效的对于这些关系进行协调，就需要相关的实验室加以引导。尤其是对于政府来说，企业环境与之的关系经常会在一定时期内显得错综复杂，如果不能够规范两者的关系，就会影响企业环境的外部声誉。并且企业环境在经营过程中，很多条件下都会遇到与其具有同等市场地位的企业环境，如何保证双方的经济效益不会因为市场交叉而有所降低，这时候，企业环境实验室也会起到很大的作用。同时，对于如何保证企业环境内部的资源利用率，进行正常的企业环境人才管理来说，企业环境实验室也有着相应详细的规范。
（4）模拟结果有很大的随机性
虽然可以从企业环境生产经营的各个过程对于企业环境所遭受的模拟式实验室建设进行防范，但是在很多情况下，企业环境仍然避免不了要遭受一定的模拟式实验室建设。然而，一旦在企业环境中出现了模拟式实验室建设，企业环境就必须要进行承担。
三、对于企业环境模拟式实验室建设措施探究
为了从根本上减小甚至消除企业环境的模拟式实验室建设，需要对企业环境模拟式实验室建设的源头进行探究，特此提出以下对于企业环境模拟式实验室建设的防范措施。
（1）建立完善的企业环境模拟式实验室建设评估机制
由于企业环境的模拟式实验室建设涉及到企业环境从开发到管理的各个层面，因此需要企业环境建立和发展一整套的企业环境模拟评估机制，以更加严谨的视角对于模拟进行评估。目前，针对企业环境模拟式实验室建设评估的手段主要分为外部评估和内部评估两大部分。
（2）引入模拟评估师
模拟评估师能够对企业环境模拟式实验室建设的产生原因进行深入的剖析，从而对症下药，并且，模拟评估师在某些情况下还会起到解决模拟的作用。
四、结束语
综上所述，对于企业环境的模拟式实验室建设问题进行详细的探讨，并且针对这些问题提出相应行之有效的防范措施，可以使企业环境规避模拟，从而提升企业环境的发展空间和发展潜力。
参考文献：
[1]李鹏越，张歆媛，王春宝.浅议如何构建企业实验室建设防范机制[J]；法制与社会；2014年01期
飞机飞行模拟器方案设计 篇12
飞机飞行模拟器产品的研制与生产, 国外起步较早, 从60年代就已经开始, 1970年有了产品标准, 经过四十年的持续发展, 已可以进行批量化和系列化生产。国内起步于20世纪80年代初, 其应用经历了非持续性发展, 经过近30年的技术和经验积累, 近年来才形成了产品标准, 飞行模拟器的使用在国内正在普及[2]。
1总体设计
飞行模拟器系统设计主要包括硬件和软件两部分。硬件包括: 仿真驾驶舱、教官台及六自由度运动平台。软件包括:飞行仿真软件和教官台软件。
2硬件设计
2.1仿真驾驶舱
仿真驾驶舱主要包括用于仪表显示的显示器、飞机操纵件、飞行员座椅, 以及安装上述设备的金属台架。
显示器采用5台28寸带触摸功能的液晶电视, 用于显示飞机驾驶舱中央仪表板与中央操纵台等信息。显示器布局及显示信息如图1所示。
仿真硬件系统主要包括脚蹬、驾驶盘及油门台这三个操纵件。 仿真硬件依据飞机真实操纵件1∶1设计, 数据通过USB接口发送至仿真硬件主机, 通过仿真硬件主机发送至飞行仿真系统, 以实现飞机的操控。
飞行员座椅采用皮质汽车座椅总成, 可调节前后位置、高度及倾斜角度等, 操作人员可调节适合自己的坐姿。
台架主要包括金属机架, 用于安装飞行员座椅、仿真计算机、 液晶触摸屏、操作杆、油门杆以及各种通信电缆和插头等。
2.2教官台
教官台硬件包括一台主机及显示设备。显示设备选择触摸式一体机。一体机屏幕选用高清屏幕, 防眩护眼。机身内外喷漆, 防磁防锈防静电。
视景显示系统。视景系统硬件主要包括用于运行视景系统软件的高性能视景系统主机和用于显示视景软件的大屏幕电视机各一台。视景系统机箱采用4U机架式工控机。视景系统主机需要具备比较高的运算速度, 以保证视景软件运行流畅, 画面显示不存在卡顿现象。视景系统显示电视机采用55英寸高清大屏幕窄屏电视。
2.3六自由度运动平台
通过六自由度运动平台, 用户可以真实地感觉到飞机模拟器的速度、加速度等姿态信息。六自由度运动平台是由六支油缸, 上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成, 下平台固定在基础上, 借助六只油缸的伸缩运动, 完成上平台在空间六个自由度 (X, Y, Z, α, β, γ) 的运动[3]。
3软件设计
3.1飞行仿真软件
主飞行仿真软件为Prepar3D软件。Prepar3D是由洛克希德马丁购买微软飞行模拟 (FSX) 的商业版本平台, P3D是面向专业领域的实时三维仿真引擎。很多用户从网上下载或自行制作飞机、 仪器, 以求达到更加真实的效果。甚至有很多的飞行员 (准飞行员) 在他们的飞行考试前也使用这些和真实飞机极为相似的附加飞机来练习[4]。
视景系统软件用于显示飞机飞行时, 机舱外的景色, 包括各种视角展示的飞机、起降时的机场、关键地标建筑物、一般建筑物、 道路, 地表等信息 (见图2) 。
3.2教官台软件
教官台主要提供主飞行仿真软件的设置, 包括“飞行计划、气象条件、故障、飞行记录、复位、燃油-装载、飞行选择”七个功能。
4结语
本文从飞机模拟器软硬件组成方面, 详细描述了设计方法。该设计方案已成功运用到各种飞行模拟方面的需求, 经过现场反复使用, 验证了模拟的真实性和稳定性。此外, 将该方案中的功能进行适当增删, 可用于机载设备飞行仿真环境搭建或学生飞行体验, 具有很好的可推广性。
摘要：飞行模拟器主要用于民用与军用飞机飞行员的飞行训练, 是飞机试飞员、飞行员、领航员和地勤人员进行技能培训和维持、飞行训练、试验研究的有效手段。该文主要介绍了飞机模拟器的基本组成, 从软硬件方面详细描述了模拟器各子系统的设计与实现方法。实践证明, 该模拟器性能稳定, 操作方便, 能满足专业人员飞行训练的需要。
关键词：模拟器,驾驶舱,运动平台,视景
参考文献
[1]谷树山, 柴守权, 王江南.飞行训练模拟器设计[J].电脑编程技与维护[J].2013 (6) :73-75.
[2]蔚彪.飞行模拟训练经济性研究[J].长春理工大学学报, 2009, 4 (4) :187-188.
[3]宋国峰, 程忠涛, 袁立鹏, 等, 运动模拟器及其运动平台系统的发展现状及应用前景[J].机械设计与制造, 2008 (6) :230-232.