破局复杂装备验证难！凯云分布式 HIL 联合仿真解决方案重磅来袭

在高端装备制造业向电动化、智能化、集成化深度转型的当下航空、航天、轨道交通、汽车、船舶等关键领域的核心装备正朝着多系统耦合、多控制器联动的复杂架构演进。传统单一 HIL硬件在环测试平台受限于单机算力、接口以及虚实适配难题已难以满足行业发展需求。凯云推出分布式 HIL 联合仿真系统解决方案依托自研 ETest 和 SimuRTS 产品组合打造多机分布式协同、虚实设备无缝切换的仿真测试体系成为推动高端装备自主化研发的核心支撑为复杂装备多控制器联合验证提供全新解法。01核心逻辑两大自研产品构建联合仿真核心架构本方案的核心是基于凯云自研的测试系统集成开发环境 ETest和实时仿真软件 SimuRTS的协同工作二者各司其职、高效联动搭建起分布式 HIL 联合仿真的基础框架。▲ETest与SimuRTS联合工作原理示意图SimuRTS主打模型加载搭配接口板卡实现虚拟设备搭建同时支持硬件 / 软件硬实时仿真可实现微秒级甚至纳秒级的高精度实时仿真完美替代国外同类软件。ETest聚焦测试用例的设计与执行完成信号监控、激励、采集还能通过 API 对 SimuRTS 进行功能调度大幅降低半实物仿真测试设备的开发难度。二者的深度融合让虚拟模型与物理实体的协同仿真成为现实为复杂装备的全流程验证筑牢技术根基。02五大核心特性直击仿真测试行业痛点凯云分布式 HIL 联合仿真系统之所以能适配高端装备领域的严苛要求核心在于其五大独有的产品特性精准解决传统仿真测试的各类瓶颈问题1. 多源异构无缝对接面对不同厂商、不同技术架构的子系统系统实现跨类型、跨协议、跨格式全面兼容既能接入真实控制器、传感器等硬件也能加载虚拟模型适配多种总线通信协议支持 MATLAB/Simulink、Dymola 等主流建模工具的模型导入实现物理 - 虚拟双向高效数据交互。2. 虚实一致精准映射坚守 “以虚补实” 的核心价值从模型、环境、数据三方面保障虚实设备 / 系统的一致性虚拟模型精确映射物理实体特性误差控制在允许范围虚拟场景复刻真实物理规则交互数据保持时序和数值保真避免因虚拟数据失真导致误判。3. 高同步高效协同基于统一时钟基准实现微秒级时间同步优化数据交互链路控制延迟保障多子系统间严格的时序要求避免时序偏差影响测试有效性。4. 灵活扩展动态适配采用 “核心引擎 插件化模块” 的模块化架构新增子系统仅需添加对应插件无需重构整个系统支持可视化界面参数化配置减少代码修改同时兼容并行测试完美匹配高端装备 “子系统逐步加入、功能持续扩展” 的动态集成迭代需求。5. 数据追溯迭代优化记录虚拟模型状态、物理实体反馈、交互指令等全量数据并关联时间戳搭配数据回放、时序分析、异常标记等可视化追溯工具实现测试数据的完整记录与高效追溯让故障原因分析、子系统协同逻辑优化有迹可循。03直击行业需求痛点适配全生命周期验证分布式 HIL 联合仿真系统聚焦多控制器协同工作的复杂工业装备体系仿真验证精准匹配航空、航天等高端装备领域的核心需求针对性解决行业长期面临的四大痛点跨阶段验证成本高打通模型在环MIL到实物验证的链路实现虚实灵活切换避免跨阶段验证的数据偏差减少实物设备损耗和研发周期成本极端工况验证难在安全可控的前提下融合虚拟模型与部分实物设备精准复现极端工况的多因素耦合特征填补虚拟与实物测试在极端场景的空白实物体系组建复杂无需大量定制化开发配套陪测设备兼容不同接口协议、信号类型的控制器降低跨团队协调与设备调试成本提升体系搭建灵活性场景构型切换繁支持仿真环境的快速构型切换可根据模型标定、功能验证、实物适配等不同阶段目标灵活调整虚实设备部署模式满足高频次构型切换需求。➤以某无人飞行器体系验证为例▲某无人机体系验证场景示意图该方案覆盖机身动力学、航电、飞控、机电四大核心模块飞控计算机、操纵台、配电等关键设备按需部署实物起落架、燃油管理等采用虚拟模型同时通过转台、大气模拟器等陪测实物为航电系统提供真实物理输入。整个验证流程可根据阶段目标灵活切换构型有效解决多控制器耦合验证的复杂度与成本问题大幅提升研发效率与验证可靠性。04灵活配置按需搭建专属仿真环境凯云分布式 HIL 联合仿真系统采用软件自研 硬件灵活组合的配置思路基于 ETest 和 SimuRTS 的优秀可伸缩性所有硬件要素数量均可扩展用户可根据实际仿真需求搭建专属的联合仿真环境核心配置涵盖七大维度▲硬件组成要素示意图1.上位机自主可控灵活适配场景可选择海光、飞腾、龙芯等 CPU / 平台搭配麒麟、统信等官方适配的操作系统满足自主可控要求同时可根据使用场景选择移动工作站便携灵活或桌面工作站性能更优。2.服务器按需选配应对大数据处理当工作站无法满足大数据量处理需求时可配置独立服务器若有自主可控要求可参考上位机配置标准。3.下位机三类异构机型混合适配需求分为计算密集型高级工作站 / 服务器适配复杂高精度模型、I/O 密集型可扩展工控机满足多接口需求、高实时型凯云自研 TesterRT BoxSoCFPGA 设计微秒级甚至 100ns 级步长仿真支持三类机型混合使用适配多样化仿真需求。同时下位机板卡可从凯云 300 余款货架产品中任选涵盖模拟量 / 数字量 I/O、各类外部通信总线高频信号处理可搭配信号发生器、示波器等程控仪器仪表满足通信、雷达、导航等相关测试需求。▲产品硬件配置决策示意图4.三大网络各司其职可按需合并协同网连接多台下位机建议选工业以太网对延迟敏感场景可选用光纤反射内存网控制网连接上位机、服务器与下位机一般选用以太网可与协同网共用时统网实现多模型时间同步选用支持 IEEE1588 的工业以太网同步误差小于 100μs广域分布场景可搭配北斗 / GPS 授时设备亦可与其他网络合并。55.辅助设备定制化配置快速集成针对特定项目需求可配置程控电源、断连箱、调理箱等辅助设备ETest 提供强大的协议配置工具可实现辅助设备的快速集成。05行业价值新质生产力支撑赋能高端装备研发作为新质生产力的重要支持性工程技术HIL 仿真技术的市场规模正持续扩大而多控制器协同验证需求已成为行业核心增长引擎。凯云分布式 HIL 联合仿真系统解决方案不仅突破了传统 HIL 测试平台的技术瓶颈更实现了高端装备研发、测试、迭代全生命周期的仿真验证覆盖其技术成熟度与应用深度将直接助力各行业缩短高端装备研发周期、提升核心竞争力为我国高端装备制造业的自主化、智能化发展注入强劲动力。凯云将持续深耕分布式仿真领域以技术创新为核心打造更贴合行业需求的仿真测试解决方案与高端装备制造领域企业携手共筑行业发展新生态。