飛彈模擬器（missile simulator）是指模擬飛彈的一些控制程式和基本功能的模擬器。它是模擬筒彈系統在發射過程中通過發射控制系統檢測的各項功能和工作狀態電路的裝置，是在沒有筒彈系統時檢測發射控制系統功能、進行發射控制系統訓練的設備。
基本介紹
- 中文名：飛彈模擬器
- 外文名：missile simulator
- 學科：航空工程
- 領域：工程技術
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飛彈功能
根據飛彈形式、發射方式、發射程式的不同，飛彈模擬器所模擬的功能也不同。一般主要功能有：飛彈在位離架信號、陀螺電源電壓/相相序、發射指令信號、發射筒前蓋拋出/在位信號、電池激活信號、發動機點火/點火故障信號和指令編碼等。飛彈模擬器的電路一般應與所模擬的筒彈系統的電路一致。
飛彈分類
飛彈模擬器的研製主要有 2 種思路。
一種思路是研製基於虛擬現實技術的飛彈模擬器，又稱為飛彈訓練模擬器。此類模擬器採用虛擬現實技術，簡稱VR 技術，分為沉浸式VR 技術和非沉浸式VR 技術2 種類型。沉浸式VR 技術通過頭盔立體顯示器、圖形眼鏡等一整套外部設備來實現，美軍“標槍”飛彈模擬器就是基於該技術；非沉浸式VR 技術主要依賴軟體技術來實現，通過對某型飛彈的運動軌跡建模，按照其導引規律生成數據後導入飛彈攻擊的視景仿真中。視景仿真包括對飛彈及敵我雙方作戰平台進行仿真。
另一種思路是研製基於嵌入式技術的飛彈模擬器，簡稱嵌入式飛彈模擬器。作為飛彈武器系統的重要配套訓練裝備，用於檢查武器發控系統或自動測試設備工作正常與否，亦可用於飛彈日常的發射訓練以及技術準備訓練，節約訓練成本。此類模擬器具有實彈的外形，但內部的結構及功能比實彈簡單，採用通用元器件，價格低廉，資源豐富，研製生產和維護成本低，能夠實現實彈用於檢測和教學訓練過程中的基本功能。模擬器內部嵌入數位訊號處理器，可以根據教學訓練需求模擬多種不同型號的飛彈，智慧型化程度高，通用性強，能有效解決軍隊日常訓練需求與裝備供給之間的矛盾。
嵌入式飛彈模擬器的研製根據用途不同一般分為2 類：用於武器發控系統的飛彈模擬器和用於地面檢測設備的飛彈模擬器。武器發控系統及地面檢測設備均屬於飛彈武器系統的組成部分。根據這2 個分系統對飛彈的功能需求可知，用於替代飛彈完成這2 個系統日常訓練的飛彈模擬器既有共性也有差異。
共性主要包括：
1) 都具有實彈外形(彈體)；
2)都是對飛彈在各個系統中輸入輸出關係的模擬。
差異主要是用於發控系統的飛彈模擬器在射前檢查和發射控制過程中與雷達導引頭、駕駛儀、高度表等裝置聯繫不緊密，所以此類飛彈模擬器一般只包括數位訊號處理器及其外圍電路，而用於地面檢測設備的飛彈模擬器則需要雷達導引頭模擬器、駕駛儀模擬器等，才能完成技術準備訓練。
關鍵技術
基於 VR 技術的飛彈模擬器和基於嵌入式技術飛彈模擬器的關鍵技術既有共性又有差異，這是由它們的結構及功能決定的。基於VR 技術的飛彈模擬器關鍵技術主要是可視化技術及人機互動技術等，這2 種技術都是VR 技術的基礎；基於嵌入式技術的飛彈模擬器則以嵌入式技術為關鍵。而網路化、模組化和通用化技術則是這2 類飛彈模擬器共同的關鍵技術。
（1）可視化技術
基於沉浸式 VR 技術的飛彈模擬器需要提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬。而其中關於視覺方面的模擬，就依賴於計算機可視化技術。以某型地空飛彈戰鬥場景可視化為例，實現防空戰鬥場景可視化通常分為2 個步驟：1) 利用3DMax軟體建立武器系統各單元、空襲兵器和戰場地形模型；2) 利用 Unity 3D 軟體來驅動所建模型。在武器系統各單元 3 維建模方面，採用3DMax創建原始模型，再用Creator 軟體進行簡化、貼圖，並構建出符合仿真需求的運動機制。
（2）人機互動技術
人機互動技術是受訓者成功使用基於 VR 技術的飛彈模擬器進行訓練的關鍵。模擬器通過給受訓者提供視覺、聽覺、觸覺等感官來實現人機互動，具體的實現技術包括廣角立體顯示技術、對受訓者頭、眼和手的跟蹤技術、觸覺/力覺反饋、立體聲等。在模擬器中，採用廣角立體顯示技術，使受訓者雙眼看到的不同圖像分別產生並顯示在不同顯示器上，這樣的視差就會產生立體感；對受訓者頭、眼和手的跟蹤則通過數據手套和數據衣等設備實現，將人的動作反饋給模擬器，使得模擬器作出相應調整；觸覺/力覺反饋是通過在數據手套內層安裝一些可振動的觸點來實現；立體聲效果則通過受訓者左右耳聽到在不同位置錄製的不同聲音來實現。
（3）嵌入式技術
嵌入式技術是嵌入式飛彈模擬器的核心，而嵌入式技術的核心是數位訊號處理器，簡稱DSP。嵌入式飛彈模擬器要替代實彈在武器發控系統、檢測設備中完成模擬發射或測試任務，就需要控制系統來實現模擬器、武器發控系統以及檢測設備之間的信號交聯和模擬器內部信號的處理，實現該功能的核心就是DSP 及其外圍電路。
（4）網路化、模組化和通用化技術
模擬訓練系統的發展趨勢是網路化、模組化、通用化。通過網路化技術可以實現存儲資源、數據資源的共享，獲得更全面、準確的訓練數據；通過模組化技術可以將複雜系統分解成多個獨立又相互作用的組件，從而降低整體故障率；通過通用化技術可以最大限度地減少模擬訓練系統各零部件在設計和製造過程中的重複勞動，降低維修成本。
美軍“標槍”飛彈模擬器
美軍“標槍”飛彈是一款反坦克飛彈。為了降低飛彈的訓練成本，美軍指定雷神公司和洛克希德公司共同研製出一款“標槍”飛彈模擬器，名稱是“‘標槍’基本技能練習器”。它可以為美軍士兵提供反覆操作“標槍”飛彈的經驗，屬於基於沉浸式VR 技術的飛彈模擬器。500 台“標槍”飛彈模擬器正分布於美軍各地的軍事訓練基地中。“標槍”飛彈模擬器通過一套精密的計算機系統將虛擬敵情與現實圖像融合，並通過頭盔顯示器和數據手套實現人機互動。受訓士兵在模擬器的幫助下可以進行反覆訓練，獲得操作“標槍”反坦克飛彈系統的經驗。
美軍“愛國者”飛彈模擬器
“愛國者”飛彈是美軍一款經典的防空飛彈。2015 年美國陸軍防空炮兵學校開始配備一定數量的“愛國者”防空飛彈模擬器。該模擬器和“標槍”飛彈模擬器同屬於基於沉浸式VR 技術的飛彈模擬器，由雷神公司研製，採用最新的Unity 3D 軟體和Rift 頭盔，可以構造一個虛擬的飛彈操作環境。一套飛彈模擬器可以同時訓練15 名士兵，這些士兵均分為3 組，相互間通過手勢信號和語音進行交流，併合作完成模擬器設定的特定任務，例如“愛國者”飛彈著火後迅速移除霰彈筒並卸載發射器的任務。在訓練過程中，模擬器會跟蹤並紀錄受訓者每一個動作，判斷是否按照固定程式安全操作，並最終給出成績評定。
