国防实验室为何要利用实时仿真技术扩大验证规模

与传统方法相比，国防实验室正在转向实时仿真，以更快、更安全的方式验证复杂的自主系统。当工程师仅仅依靠物理原型和现场试验时，他们会遇到预算紧张、场景危险以及测试无法涵盖所有边缘情况等问题。A 前五角大楼一位前五角大楼测试主管甚至将武器研发成本上升和延误的部分原因归咎于未能充分利用建模和仿真。我们相信，实时仿真 必须在开发早期就集成进来，这样你就可以测试每一种情况，而不会增加风险，使每项创新都真正为任务做好准备。

传统测试无法满足复杂防御系统的要求

传统的验证方法难以跟上现代军用无人机、车辆和武器系统的复杂性。现场测试和物理原型验证具有固有的局限性：

• 覆盖场景有限：驾驶新型自动驾驶汽车行驶数十万英里或驾驶无人机穿越每一种可能的任务条件都是不切实际的。许多极端情况--从恶劣天气到多重威胁作战场景--都无法在现实生活中重现。
• 每次试验成本高昂：在试验场或实地建造全尺寸原型并进行实战演习的成本极其昂贵。每增加一个场景往往都需要新的设置或资产，从而使预算迅速增加。
• 试验期间的安全风险：在实际测试中将系统推向故障可能会危及人员和设备。某些故障模式或紧急状况在使用真实硬件进行试验时过于危险。
• 缓慢的迭代周期：安排实地演练或原型制造需要时间。等待数周才能获得靶场可用性，或等待数月才能获得定制原型，都会拖慢研发速度。关键的设计缺陷可能在项目后期才会显现。
• 不完整的数据和控制：现场测试对条件的控制有限，而且只能获取一次数据。在实验室环境之外，很难复制精确的场景或重复测试结果。

传统方法让国防工程师担心一些隐藏的软件缺陷或集成问题会在部署前漏掉。对每种边缘情况进行手动测试根本不现实--在无数种情况下对车辆进行物理测试既耗时又耗钱。这些缺陷为更好的方法奠定了基础，这种方法可以彻底测试复杂的系统，而不会受到同样的限制。

实时仿真 提供了一个安全的高保真测试平台

实时仿真 和硬件在环（HIL）测试为国防团队提供了一个可控的实验室环境，以将系统推向极限。在 HIL 设置中，飞行控制器或传感器等实际组件在实时虚拟仿真 中运行，该虚拟仿真 高保真地反映了战场条件。通过这种方法，您可以验证嵌入式软件和硬件在任何情况下的表现，而无需冒险使用现场资产。国防工程师可以引入传感器馈送，以应对刺眼的沙尘暴、电子干扰信号或多架敌方无人机，然后观察系统如何实时响应。最重要的是，在这些试验中，士兵或昂贵的原型机都不会受到伤害。

现代仿真 工具所实现的逼真度意味着测试远非简单的视频游戏近似。高保真物理模型和传感器仿真复制了飞行、地形和车辆的真实动态。因此，团队可以确信，如果系统在模拟测试中幸存下来，那么它在现实中也能正常运行。事实上，实时 仿真 平台可以 模拟作战动态，而无需承担现场试验的成本和风险。每一种危险的边缘情况--空中碰撞、导弹锁定警告或自主导航车队遭遇伏击--都可以在实验室中反复演练。这种安全而逼真的试验场能及早暴露弱点，因此早在设备部署之前就能进行修复。

在不增加成本或风险的情况下提高测试复杂性

实时仿真 从根本上改变了测试覆盖率与资源之间的等式。有了强大的仿真 平台，国防实验室就可以在不增加成本、时间或风险的情况下，大幅增加验证方案的数量和复杂性。有几项功能使这成为可能：

几乎不受限制的场景

仿真允许工程师背靠背运行数百甚至数千个不同的场景。您可以轻松改变地形、威胁行为和系统故障模式等参数。硬件在环测试可以执行无数种场景，而无需花费时间和费用重复进行物理测试。这意味着验证不再受范围时间表或原型可用性的限制--如果你今天想到一个新的边缘案例，明天就能仿真 出来。

并行和自动测试

与传统的逐次现场测试不同，仿真 平台支持自动化和并行执行。测试脚本和自动化框架可串联运行多个模拟，将过去需要数月的时间缩短为数天。先进的实验室甚至可以利用基于云的 HIL 场通宵运行多个测试，让机器处理重复的测试周期，这样您的团队就可以专注于分析结果和改进设计。这样就能加快开发循环，及早发现并解决问题，从而保证项目如期进行。

通过虚拟原型降低成本

每个虚拟测试场景的成本仅为同类实战演练的一小部分。不需要额外的原型车辆、燃料、弹药或损耗维修。工程师 验证设计在虚拟环境中验证设计，快速迭代，而无需承担物理组件的经济负担。更少的物理原型也意味着更少的代价高昂的意外--任何基本的设计缺陷都有可能在仿真中被发现并修复，避免了项目后期代价高昂的返工。总之，HIL 测试可以帮助团队更快、更经济高效地交付新的国防技术，最大限度地减少现场试验和错误的浪费。

安全探索边缘情况

实时仿真使国防实验室有能力探索极端和危险的场景，否则就无法进行测试。可以对自主无人机群进行电子战攻击或全球定位系统欺骗的压力测试，而不必冒险使用真正的飞机。地面机器人可以在虚拟环境中经受简易爆炸装置爆炸或传感器停电的考验，以确保它们的故障保险装置启动。由于不会暴露人员，也不会毁坏硬件，工程师可以自由地真正找到故障点。这种全面的覆盖范围建立了信心，当系统在实际操作中面临混乱时，它不会遇到完全未经测试的情况。

通过这些功能，仿真 将国防系统验证的彻底性提高到了一个新的水平。通过提高实验室测试的复杂性，项目经理可以避免在进行更多测试与保持预算或安全限制之间进行令人讨厌的权衡。每增加一个模拟场景，都能在不增加风险或成本的情况下提高任务准备度。

通过严格的实验室模拟，成功完成任务

当国防项目采用严格的实时仿真时，其回报就体现在任务结果上。在实验室中发现软件错误或控制逻辑错误，可以避免在现场发生灾难性故障。工程师们 多次发现为了节省时间或金钱而跳过彻底的 HIL 测试，往往会在部署过程中导致代价高昂的超支或故障。另一方面，经过详尽模拟试验的系统往往能在关键时刻发挥预期性能。早期的实验室验证意味着在战场上更少的意外--自动驾驶汽车能可靠地执行命令，无人机能在任何条件下正确识别目标，因为它们事先经过了无数次变化测试。

高保真仿真 还能促进迭代改进的文化。国防团队可以根据模拟测试结果对算法和硬件进行微调，从而稳步提高可靠性。当一项新技术最终到达士兵或飞行员手中时，它基本上已经在虚拟试验中进行了数十次任务预演。结果就是信心。从人工智能无人侦察机到下一代战车，从项目工程师到军事领导层，每个人都知道该系统经过了各种可以想象到的场景的检验。这种信心直接转化为任务的成功，因为作战人员可以相信他们的装备即使在不可预测的情况下也能做出可预测的行为。

OPAL-RT 为国防实验室提供实时仿真支持

基于严格的实验室仿真的重要性，OPAL-RT 可帮助国防工程师尽早有效地集成实时仿真 。我们的团队在提供开放式高性能 HIL 测试平台方面拥有数十年的经验，可以让您在现实条件下验证复杂系统。我们的实时数字仿真器 和软件工具允许国防实验室将实际的航空电子设备、传感器单元或车辆控制器连接到虚拟战场或飞行场景中。与全球领先的实时仿真 公司合作，您的组织可以在面对真实任务之前，针对各种场景（从自主无人机演习到电子战威胁）测试创新成果。

这些解决方案可根据您的需求进行扩展和调整，这在航空航天和国防领域至关重要。工程师可以快速制作控制策略原型，然后使用我们的硬件在环平台对其进行严格验证，同时满足严格的可靠性和安全性标准。因此，开发周期更短，最终产品更强大。许多领先的航空航天和国防项目都信赖我们的仿真 能力，以确保他们的飞行器和人工智能系统可随时执行任务。与我们合作，您将获得一个致力于推进创新，同时又不影响安全、进度或性能的合作伙伴。