گامی نوین در ‌اجرای پروژه‌های مهندسی

بسیاری از این شرایط در عمل قابل تحقق نیستند یا این‌که تهیه آنها با صرف هزینه‌های گزاف و زمان زیاد میسر می‌شود. همچنین تکرارپذیر نبودن شرایط تست در محیط، اعتبار و نتیجه‌گیری از چنین تست‌هایی را دچار مشکل می‌کند. با در دست داشتن یک شبیه‌ساز محیط و اهداف می‌توان در یک دنیای مجازی بسیاری از مشکلات ریز و درشت در یک رادار را چه از دیدگاه طراحی و چه از دیدگاه پیاده‌سازی و ساخت پیدا و به رفع آن اقدام کرد. چنین شبیه‌سازی کاربرد چند منظوره خواهد داشت. کاربرد آن از سویی مختص کارفرمایان پروژه‌های راداری است که بدون چنین شبیه‌سازی مجبورند در فضایی مبهم و با صرف هزینه‌های سنگین تست و تحویل‌گیری رادار مورد نظر خود را انجام دهند و از سوی دیگر نزد مجریان پروژه‌های راداری است. اسماعیل وحدتی‌خواجه، کارشناس ارشد رشته الکترونیک و مدیر یکی از شرکت‌هایی است که با مفهوم مراکز رشد شکل گرفته است. وی به اتفاق گروهی از همکارانش موفق به طراحی و ساخت دستگاه شبیه‌ساز محیط و اهداف راداری شده‌اند. گزارش حاضر مروری کوتاه بر طراحی این دستگاه است.

شبیه‌سازی یا Simulation به معنی تقلید یک واقعیت فیزیکی در دنیای مجازی است. شبیه‌سازی امروزه در علوم مهندسی جایگاه ویژه‌ای دارد و به عنوان یکی از مراحل اصلی در انجام پروژه‌ها مطرح است. اهمیت شبیه‌سازی به آنجا برمی‌گردد که اولاً فرآیند طراحی را آسان‌تر می‌کند و ثانیاً باعث صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در هزینه و زمان طراحی می‌شود. از این گذشته با استفاده از شبیه‌سازی میزان موفقیت در طرح‌های مهندسی افزایش چشمگیری پیدا می‌کند.

شبیه‌سازی به صورت نرم‌افزاری

شبیه‌سازی دو بخش دارد: بخش نخست آن مدل کردن پدیده فیزیکی مورد نظر و بخش دوم ساختن آن مدل در دنیای مجازی است. اگر چه مدل کردن پدیده‌های مختلف با استفاده از تعداد محدودی از پارامترها بیانگر تمام واقعیت نیست، با وجود این در بسیاری از کاربردها، استفاده از چنین مدل‌هایی کافی است. به عبارت دیگر هر چه دقت مدل بیشتر باشد، پارامترهای دخیل در آن نیز بیشتر خواهد شد که این کار باعث انطباق بیشتر مدل بر واقعیت می‌شود ولی ساختن چنین مدلی مقرون به صرفه نیست. لذا در مدل کردن پدیده‌ها باید به پیچیدگی مدل توجه کرد.

بخش دوم شبیه‌سازی عبارت از پیاده‌سازی مدل به دست آمده از مرحله قبل است. بسته به نوع کاربرد، لازم است دو بحث مهم را در پیاده‌سازی مدل شبیه‌سازی لحاظ کرد. بحث نخست زمان‌ واقعی یا real time بودن شبیه‌سازی است و بحث دوم امکان اعمال تغییر در پارامترها در حین شبیه‌سازی است. پیاده‌سازی یک مدل را می‌توان به صورت نرم‌افزاری و سخت‌افزاری انجام داد. در مواردی که پدیده مورد نظر شبیه‌سازی ذاتاً دارای پیچیدگی زیاد باشد، لازم است از پیاده‌سازی‌های موازی یاparallel  در سخت‌افزار استفاده شود.

اکوهای رادار، شبیه‌سازی می‌شوند

علاوه بر انگیزه‌هایی که برای کاربرد شبیه‌سازی عنوان شد، یعنی کاهش هزینه و زمان طراحی، می‌توان موارد دیگری نیز اضافه کرد. مورد اول این است که امکان دارد ایجاد برخی شرایط برای تست یک دستگاه در عمل بسیار هزینه‌بر یا زمان‌بر باشد. ضمن این‌که تکرارپذیر بودن تست براحتی در شبیه‌سازی امکان‌پذیر است، ولی در عمل این گونه نیست. مورد دوم این است که با استفاده از یک شبیه‌ساز می‌توان شرایط مختلفی را برای آموزش اپراتورها ایجاد کرد که در عمل ممکن نیست. به عنوان مثال در سیستم‌های دفاعی و رادار می‌توان از این ویژگی بهره برد.

اسماعیل وحدتی، طراح و سازنده سیستم شبیه‌ساز راداری در ارتباط با کاربردسیستم طراحی شده خود می‌گوید: معمولاً طراحی، تست و تحویل‌گیری سیستم‌های راداری نیازمند انجام یک سری آزمایش‌های تکرارپذیر و قابل ارزیابی است. برای این منظور دستگاه سخت‌افزاری شبیه‌ساز محیط و اهداف در شرکت ما ساخته شده است و می‌تواند اکوهای راداری را شبیه‌سازی کرده و به صورت سیگنال‌های الکتریکی تولید کند. از آنجا کهreal time  بودن شبیه‌سازی و امکان تغییر پارامترها در این کاربرد کاملاً لازم است، لذا این ویژگی در دستگاه مورد نظر وجود دارد.

صنعت رادار کشور، متکی بر توان داخلی

وحدتی در ارتباط با قابلیت‌های سیستم  شبیه‌ساز رادار ساخته شده می‌گوید: در دستگاه ساخته شده امکان تغییر همه پارامترها در پالس‌های ارسال شده وجود دارد. همچنین امکان شبیه‌سازی سیگنال‌های متناظر با سکوهای ثابت و متحرک نیز در دستگاه تعبیه شده است. مشخصات محیط و اهداف از جمله نوع هدف، مکان و سرعت هدف به عنوان ورودی به دستگاه داده می‌شود. از سوی دیگر ساختار رادار تحت تست و مشخصات قسمت‌های مختلف از جمله آنتن، فرستنده و گیرنده، توان تشعشعی، شکل پالس ارسالی و نرخ ارسال پالس، فرکانس کریر به عنوان ورودی به شبیه‌ساز داده می‌شود. ساخت این دستگاه و دانش و توان فنی به کار رفته در آن علاوه بر ایجاد اطمینان بالا در نزد کارفرماهای پروژه‌های راداری، باعث صرفه‌جویی زیادی در هزینه‌های انجام شده برای خرید و طراحی این سیستم‌ها می‌شود. صنعت رادار در واقع گرانیگاه سیستم‌های دفاعی در کشور است و لذا نباید در تکیه بر توان داخلی هیچ شکی به خود راه داد.

سیستمی مفید برای کارفرمایان و مجریان پروژه‌های راداری

طراحی و ساخت دستگاه شبیه‌ساز محیط و اهداف راداری سه کاربرد عمده دارد: 1)‌ تست رادار در مرحله طراحی و پیاده‌سازی (در شرکت‌های سازنده رادار)، 2)‌ ارزیابی و تحویل‌گیری رادار (کارفرمایان پروژه‌های راداری یا خریداران سیستم‌های رادار)، 3)‌ آموزش اپراتورهای رادار.

وحدتی تاکید می‌کند: با در دست داشتن یک شبیه‌ساز محیط و اهداف می‌توان در یک دنیای مجازی بسیاری از مشکلات ریز‌و‌درشت در یک رادار را چه از دیدگاه طراحی و چه از دیدگاه پیاده‌سازی و ساخت پیدا و به رفع آن اقدام کرد. چنین شبیه‌سازی کاربرد چند منظوره خواهد داشت. کاربرد اول آن مختص کارفرمایان پروژه‌های راداری است که بدون چنین شبیه‌سازی مجبورند در فضایی مبهم و با صرف هزینه‌های سنگین تست و تحویل‌گیری رادار مورد نظر خود را انجام دهند و چه بسا پس از تلاش زیاد به اطمینان کافی نیز نمی‌رسند.

کاربرد بعدی آن هم نزد مجریان پروژه‌های راداری است. در مراحل مختلف طراحی و ساخت یک رادار لازم است عملکرد آن در مقابل سیگنال‌های دریافت شده از محیط مورد سنجش و تست قرار بگیرد. مجریان پروژه‌های راداری ممکن است برای رفع عیب‌های پیش پا افتاده یا گرفتن یک اکو از محیط مدت‌ها وقت و هزینه صرف کنند. در صورتی که شبیه‌ساز هدف و محیط در اختیار مجری باشد، قادر خواهد بود درصد زیادی از تست‌های میدانی را در آزمایشگاه به انجام برساند.

پونه شیرازی