發布日期：2022-04-17 點擊率：363
本文作者：于化龍，MathWorks 中國區航空航天國防行業銷售總監
題目寫的很正式，但還是想從一個簡單問題開始這個話題。
MATLAB在全球最大的用戶是誰？他用 MATLAB 干什么？
答案是：洛克希德馬丁公司，也就是我們經常提到的世界級的明星國防企業“洛馬”。在MATLAB 的用戶中，“洛馬”幾乎一直都是最大的。是不是有些意外，MATLAB，一個數學仿真軟件，一個大學里幾乎人人都會用的軟件，她的最大商業用戶居然是設計了 F35 的“洛馬”。是的，MATLAB 在“洛馬”公司有著非常廣泛和深入的應用，而且 MATLAB 排在前幾名的商業用戶幾乎都是航空航天國防企業，世界排名前十的航空航天國防企業（如：波音、雷神等）也全都是 MATLAB 的用戶，商業航天藍色起源已經是 MATLAB 的企業級用戶。那這樣看來，MATLAB 也許并不是我們通常認知的通用數學仿真軟件，MATLAB 在航空航天國防領域到底有著怎樣的應用，洛克希德馬丁公司又是怎樣將MATLAB應用到他的產品設計中的呢？
總結一下MATLAB和Simulink在洛克希德馬丁公司的應用現狀：
●MATLAB和Simulink已經應用于“洛馬”公司產品設計流程的各個階段，從需求分析、系統設計、代碼生成到分系統測試和最終的系統同集成測試。
●從公開的案例來看，“洛馬”采用MATLAB和Simulink研制開放的系統包括戰斗機飛行控制系統，航天器導航制導與控制系統，衛星通信系統，飛船電力系統，預測性維護系統等等。
●“洛馬”公司采用MATLAB和Simulink工具鏈，構建了一套完整的基于模型的設計體系，包括基于模型的設計流程，模型設計規范及其自動檢查項，高安全代碼生成配置項，專業算法和對象模型庫等等。
●MATLAB和Simulink已經成為“洛馬”公司的基礎研發平臺，在航空和航天多個領域都有應用，也是技術創新和研發的必備工具。
無圖無真相，放兩個洛克希德馬丁MATLAB和Simulink的典型應用案例：
Lockheed Martin洛克希德馬丁公司建立離散事件模型來預測F-35機隊性能
Lockheed Martin 洛克希德馬丁公司使用多域電力系統模型仿真獵戶座飛船任務
進入正題，MATLAB 和 Simulink 在航空航天國防行業的應用。
了解在一個行業的應用，首先要了解MATLAB和Simulink的功能，一張圖說明問題，并牢記三個關鍵詞：CDA，SPC，LTC。這是MathWorks產品體系的三駕馬車，也是MATLAB和Simulink的三個主業：控制設計和自動化，信號處理和通信，計算技術的語言（大數據和人工智能）。
●國防行業中，做控制的（不管啥控制），做雷達的，做圖像識別的，做無人機的，做預測性維護的，做啥啥啥的，總之都用的到吧！— 編者
●千萬別忽視MATLAB 本身就是編程語言的特性，靜靜想想什么仿真軟件還自帶開發語言的？基于 M 語言，工程師完全可以開發出自己的工業APP！（留個伏筆，待續：）— 編者
下面這個關鍵詞就更加的重要，MBD（Model based Design），基于模型的設計是航空航天國防行業廣泛采用的設計模式，這里只做簡要說明，四句話了解MBD 的核心思想。
●可執行的需求描述。
●通過仿真進行迭代設計。
●自動代碼生成。
●持續的測試與驗證。
MBD的核心是模型，這里所講的自然不是三維結構模型，也不是有限元模型，而是Simulink模型。這里Simulink模型是SystemComposer+Simulink+Stateflow+SimEvent+SimScape這五種模型的統稱，分別代表了系統設計中的架構模型，動態模型，邏輯模型，離散模型和物理模型。在統一的模型設計環境下，可以實現從系統架構模型到系統實現模型的傳遞，并涵蓋的系統描述的各個層面，實現多域模型的設計和集成仿真。
MBD的價值是從模型設計到代碼實現的自動化，有效提高產品開放的效率。以及持續的測試驗證，特別是模型的早期驗證，可以大大提高產品設計的質量。
“基于模型的設計使我們對系統的功能設計有了更高的可見度。我們還比以前更早地完成了需求驗證，并仿真了多個同時發生的組件故障，因此我們知道會發生什么，并對控制邏輯有信心來處理異常。“—Christopher Slack,Airbus
再次進入正題，MATLAB和Simulink在航空航天國防行業的應用。
我想從三角度探討這個話題，MATLAB和Simulink應用領域的視角，具體客戶技術專業的視角，國防細分行業的視角。
MATLAB和Simulink在航空航天國防行業的應用領域（重點來了：-）
上面已經提到，世界上很多航空航天國防公司都在使用MATLAB和Simulink，從原型設計到最重要的高安全和任務關鍵系統，幾乎覆蓋了所有的航空航天國防產品及其技術開發流程。MATLAB和Simulink被用于航空航天國防各個領域的重點項目，如F-35聯合攻擊戰斗機和火星探測車等，并且在很多新技術領域幫助企業加速研究和開發的效率，自主系統，高超聲速飛行器，先進無線系統，以及混合動力和電動飛機等領域。
數字化工程采用基于模型的設計，可以在性能、時序和系統集成等多個層面通過早期模型設計仿真和自動代碼生成來減少項目實施的風險。Simulink中的系統工程應用可以在統一的環境中建立數據流，提供需求、架構、設計、自動生成的代碼和測試之間的可跟蹤性。這確保了設計的完整性，并且簡化了復雜系統設計中的變更管理，最終要的是所有這些工作都是在相同的開發環境中進行的。
在人工智能領域，科學家和工程師可以使用MATLAB和Simulink開發人工智能解決方案，進行早期預測系統和決策系統的研發。開發團隊可以使用MATLAB和Simulink整合各種數據源，并加快機器學習、深度學習和數據科學算法的實現，甚至可以將其人工智能的應用程序部署到硬件或云中。
MATLAB的應用領域為什么這么廣泛？仔細思考下當今最流行的高科技，比如全電飛機，自動駕駛，人工智能，無線通信，圖像識別等等，這些科技的基礎都來源于數學（是不是有些后悔大學里沒有學好數學）。那就不難理解了，MATLAB作為“MatrixLaboratory”的代言人，既是先進的仿真軟件，又是數學編程語言，在加上基于MATLAB的眾多工業應用APP的加持（比如大家熟知的控制算法優化APP，六自由度飛機航空APP等），廣泛應用于航空航天國防這個高科技的Leading領域也就順理成章了。—編者
MATLAB和Simulink已經不再是傳統意義上的仿真軟件，而是建立在MATLAB和Simulink基礎框架之下的工業應用平臺，各種專業的工業應用APP集成在統一的框架下，真正站在工程師的角度解決工程師的具體問題，這才是MATLAB和Simulink工業應用APP的價值所在。
既然說了這里是本文的重點，那就在下一期中對MATLAB和Simulink工業應用平臺在航空航天國防的幾大應用領域再做一點展開。
系統工程
飛行和發動機控制
無人機設計
無線系統
人工智能
...
且聽下回分解！
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