英国皇家海军使用基于模型的设计开发舰上训练仿真器

MathWorks近日宣布，BAE Systems 已使用基于模型的设计为英国皇家海军的 45 型驱逐舰开发新的舰上训练器 (OBT)，以便让舰员在入役前能够在复杂的战舰上接受更加有效的训练。新的舰上训练系统使舰员能够在各种故障和受损情况下实时控制、重新配置和恢复战舰的推进系统、发电系统和辅助系统。

OBT 可通过总计大约 4,000 个输入和输出来仿真 16 个相互关联的系统来创建逼真的舰员训练环境。它还可以对因泄漏产生的压力下降以及由此造成的舱室浸水等故障进行建模，确保受训人员在入役前做好应对实际条件下所有可能情况的准备。BAE Systems 设计团队使用 Simulink 和 MATLAB 来简化 OBT 物理模型的创建。

开发和验证物理模型后，创建实时仿真系统并将其与战舰的舰上控制系统集成。BAE Systems 的工程师自动生成了 90,000 多行用于 OBT 的 C 代码。借助更为高效的 C 代码，所产生的实时仿真过程仅使用了 2% 的中央处理器 (CPU) 时间，远远控制在 20% 的使用率指标之内，为计算机处理器留出了能力来处理同时进行的其他任务。从总体来看，仿真工具的开发时间相对于此类的典型项目缩短了一半。

BAE Systems Maritime 海军战舰部门首席工程师 Peter Worthington 说：“若没有 MathWorks 工具，我们当时根本无法借助我们拥有的有限资源完成训练器的开发。如果使用传统技术，OBT 项目将需要两到四倍的额外工作量才能成功完成。但是，借助基于模型的设计，我们得以简化设计流程，最终只需三位工程师参与，便完成了战舰的物理系统建模和仿真并生成训练系统的产品级 C 代码。”

由于 OBT 中的 MATLAB 和 Simulink 模型是在其仿真的系统全部设计好之前创建的，因此 OBT 设计团队能够在初期发现与系统交互相关的问题并将其传达给 45 型战舰项目团队的其他成员。这项能力确保了能够在早期阶段发现并解决重大设计问题，从而避免在设计过程后期发现问题时需要进行的返工。

MathWorks 航空航天与国防业市场营销经理 Jon Friedman 说：“随着各大公司意识到基于模型的设计在改进其设计工作方面的作用，这种方法将在全球范围内继续保持商业和国防工业领域首选工程方法的地位。BAE Systems 的工作进一步诠释了基于模型的设计在改善复杂项目的设计团队之间的沟通以及在设计过程早期发现和解决设计问题方面的强大能力。”

有关 BAE Systems 在舰上训练仿真器的开发过程中使用基于模型的设计的详细信息，请阅读此用户案例。