基于Google Earth的三维航迹监视及六自由度飞行仿真

提出了一种利用Google Earth二次开发能力实现飞机三维航迹监视和六自由度飞行仿真的新方法.使用KML语言描述飞机三维航迹和飞行姿态,通过Google Earth提供的可扩展接口引入飞机监视数据得到Google Earth上的飞机实时三维航迹及六自由度飞行仿真.系统采用B/S架构,客户端采用Google Earth 浏览器,全部开发都在服务器端.提出了一种用飞机前后两个位置点空间连线矢量提取飞行姿态算法.用这种方式得到三维航迹简单直观,既可以用于三维航迹研究分析、实时航迹监视、六自由度飞行仿真,还可以作为一种新的航班动态查询工具.     

ADS-B监视下的场面冲突检测算法研究

ADS-B是国际民航组织推荐使用的一种重要监视技术,可用于航路和场面监视。本文提出一种基于ADS-B高精度监视数据下的场面短期冲突检测算法,通过对场面冲突场景分析,采用区域划分进行跑道入侵检测和计算两机之间的预计冲突时间和距离进行停机坪和滑行道冲突检测,最后通过场面冲突检测仿真程序验证了算法的有效性。     

基于元胞自动机的机场场面交通仿真模型

随着我国民用航空的迅速发展,机场负荷不断加大,给机场管理带来较大的压力,建立机场场面交通仿真系统是一种有效的措施.本文针对机场场面复杂路网的交通特性,在NS模型的基础上,重新设定了元胞的属性,将机场转化成多一维元胞自动机模型.并对机场场面交通进行了模拟仿真.结果表明该模型能较合理的表现机场上飞机的行为规则.     

一种高任务可靠性雷达架构设计

场面监视雷达被用于机场监视和为机场交通管制的可靠工具,需要具有极高的系统任务可靠性以保证机场的安全运行.针对一种场面监视雷达的设计需求,通过分析系统中分机以及模块的薄弱环节,提出了一种高任务可靠性的混合冗余设计架构.可靠性建模和分析计算表明,基于该架构设计的场面监视雷达能够安全执行机场保障任务.     

实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现

航天器地面综合测试时,为了在测试数据显示基础上,动态展示航天器交会对接过程,验证交会对接飞行方案的正确性,为航天员手控交会对接训练提供支持,设计航天器交会对接仿真系统,给出交会对接仿真平台设计架构。通过对航天器建模、虚拟场景装配、模型驱动方法、阳照区/阴影区绘制、姿态和星下点轨迹计算方法研究,开发实现航天器交会对接仿真平台。平台由实时测试数据驱动,在航天器地面静态测试下,可以实时显示航天器三维飞行状态及星下点轨迹。目前,仿真平台已经应用于航天器地面综合测试过程中,同时,平台可以扩展支持航天器在轨飞行动态展示,丰富了航天器测试和监视手段,具有较高工程应用价值。     

机场地面飞机自动监视车载装置的设计与研究

为了有效地降低机场特种车辆与地面飞机存在的严重危险（如碰撞、气流冲击和损坏等）,采用广播式自动相关监视（ADS-B）和地面飞机的ADS-B报文解析和筛选算法、监视信息（位置、航向和速度）解码算法、安全区域数据库、触摸屏图形显示算法等关键技术,设计了一个主要具有自动监视地面飞机、动态显示地面飞机安全区域图形功能的机场特种车辆车载装置,为驾驶员提供可视化图形的辅助和指示。经试验和测试表明,自动监视结果清晰、准确、有效。     

基于航天飞行器仿真的三维动态演示系统

介绍基于航天飞行器仿真的三维动态演示系统的开发背景、意义以及系统的具体实现方法。介绍了开发所需要的建模软件MultiGen Creator和仿真软件Vega。并使用MultiGen CreaA0r建立了三维模型(火箭、航天飞行器以及发射场、着陆场和地球)；使用Vega创建了仿真的环境(包括载入三维模型、云层、雾和火焰等特殊效果)：最后在Windows2000下，采用Visual C 6．0平台，根据实际的导航模型产生的位置和姿态数据驱动航天飞行器模型，实时更新飞行场景，仿真飞行的整个过程，实现全过程的3D图形化显示。     

机场场面监视雷达目标检测新方法

机场场面监视 雷达可得到高分辨率实孔径图像,常规的雷达目标检测方法难以检测出其中的目标。本文首 先分析了场面监视雷达目标检测中的问题,然后根据场面监视雷达回波信号的特点,提出了 一种基于数字图像处理思想的目标检测新方法。给出了算法处理的基本流程和主要模块的具 体实现方法。国内机场实测数据的处理结果表明本文算法可靠地检测出目标区域,目标团簇 凝聚处理可有效消除孤立虚警点并填充目标区域内部漏警块。本文提出的方法对于场面监视 雷达系统的研制有一定借鉴意义。     

基于OSG惯性平台运动仿真系统的研究与应用

为了可视化仿真惯性平台初始对准过程和运动规律,利用实时建模工具MultiGen Creator（Creator）建立了惯性平台的模型,并采用渲染引擎OpenSceneGraph（OSG）进行驱动渲染,实现了一个惯性平台运动仿真系统。根据惯性平台运动方程输入激励,运行结果表明,所建立的仿真系统能够完整演示惯性平台初始对准过程和运动规律,三维显示效果逼真度高,且能实时响应用户操作。     

ADS-B延迟时间计算方法的可行性分析

广播式自动相关监视(ADS-B)的延迟时间对监视精度有较大的影响,为了提高ADS-B的监视精度,提出一种精确计算每个ADS-B报文延迟时间的方法。根据ADS-B报文的接收时间和报文内容,可计算两相邻报文的时间间隔和对应报文中飞机两相邻位置的时间间隔,通过对两种时间间隔求差可得到ADS-B两相邻报文的延迟时间差,在初始报文中或者间隔一定时间发送飞机位置测量时刻的条件下,可计算其后所有报文的延迟时间,从而对延迟时间进行修正。最后在15min、25min和45min的ADS-B报文中分别随机选取1架飞机的报文利用Excel对该方法的可行性进行了分析。分析结果表明,采用该方法ADS-B的监视精度得到了很大的提高,在场面滑行的情况下,监视精度小于10m,满足场面监视的需要。     

空战战法训练系统目标机飞行轨迹实现

空战战法训练系统是运用仿真手段对指挥员和飞行员进行空战战法训练的虚拟系统,在该系统中,目标飞机的运动及其飞行轨迹生成是关系到系统成败的关键环节。首先分析确定了生成基于现有战法的目标飞机飞行轨迹的步骤;然后针对敌方飞机数据缺乏的实际状况,结合训练系统设计,在保证系统要求的前提下给出了考虑飞行极限参数的简化目标机仿真模型;根据现代空战特点选定了空战机动动作集,并设计了动作库;最后给出了根据时间步长推算的飞行轨迹简化计算模型。经实际检验,该模型可以有效地满足空战战法训练系统的需要。     

一种飞机的航迹模拟仿真算法

飞行仿真中,飞机航迹模拟没有考虑飞机是匀速还是变速,一般由简单的直线和圆组合来表示,这种表示算法较为理想化或简单化。为了建立逼真空情,实现复杂多样的飞行动作模拟,本文对飞机运动的数学模型进行研究,归纳总结飞机直线飞行算法,针对飞机转弯航迹过于理想和简单化提出一种新的模拟算法来模拟飞机转弯航迹。将飞机匀速和变速转弯用一种算法实现,增加新的转弯方式并提高飞机航迹多样性。最后将新算法替代老算法在航管模拟训练系统中进行应用与仿真,与真实飞机航迹数据对比,证实新的算法可以模拟出变速转弯航迹,并使整体航迹更加接近真实。     

D-P算法的改进及其在飞行轨迹回放中的应用

飞行参数记录了飞行器飞过的位置、姿态和飞行状态,飞行结束后,对飞行参数进行可视化回放,无论是实际的飞行训练中,还是飞行仿真中都是必不可少的,但在回放时,如果逐点显示这些数据,将会消耗大量的系统资源.本文提出一种基于限定俯仰角和航向角变化率的道格拉斯—普克(Douglas-Poiker,D-P)压缩算法对将要显示的轨迹点进行压缩,并对算法进行了验证,效果良好.     

飞机俯仰运动自抗扰控制器设计

提出了利用自抗扰控制器在大包线范围内设计飞机俯仰运动控制器的新方法．利用二阶自抗扰控制器补偿系统模型扰动和外扰，实现了纵向运动俯仰角变量的跟踪控制．自抗扰控制器直接依据飞机的非线性模型，符合飞机动力学模型摄动大的特点，在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数，简化了飞行控制律的设计过程．大包线范围内的仿真结果表明，系统具有良好的动态和稳态性能，控制器具有很强的鲁棒性，为解决大包线范围内的飞行控制问题提供了一种有效的新途径．     

飞行姿态控制系统半物理仿真平台开发

飞行姿态控制系统作为飞机姿态控制的重要组成部分，对飞机起降、空中姿态调整具有重要影响。为快速建立液压作动系统数值计算模型、飞行员操纵及控制单元、舵面及起落架演示单元等实验实物环节，基于 Automation Studio液压设计及仿真专用软件，设计与开发了某型飞机飞行姿态控制系统的半物理仿真实验平台。给出了飞行姿态控制系统半物理仿真平台软总体方案、硬件组成、工作原理及开发和实验流程。最后，以飞机方向舵为例，开发了包括液压油油箱、液压马达、控制阀门、作动筒及管道、溢流阀、限位开关等装置的数值计算模型，液压阀位置数字PID调节器，结合舵面及其加载演示系统PLC控制程序，配合现场人员的实际操控动作，开展了方向舵液压作动随动控制系统半物理仿真实验研究，试验并分析了飞机机翼液压作动系统位置随动过程中的运行工况，并记录关键的实验数据曲线，为飞行姿态控制系统研究提供了一种直观的仿真及分析实验方法。     

Cooperative surveillance systems and digital-technology enabler for a real-time standard terminal arrival schedule displacement

As the backbone of Communications, Navigation and Surveillance Systems for Air Traffic Management (CNS/ATM), Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) is a surveillance technology and digital-technology enabler relying on the Global Navigation Satellite System (GNSS). The onboard ADS-B Out system broadcasts the aircraft’s real-time digital information such as position and ground speed periodically (every 0.5–2 s), which is more frequent than the radar system. Taking this advantage, situational awareness and flight efficiency can be highly improved. In this paper, a novel heuristic search method based on ADS-B is proposed for the Aircraft Landing Problem (ALP) with the objective of reducing flight time while maintaining the time separation standards mandated by the International Civil Aviation Organization (ICAO). The recorded ADS-B data in Shanghai Hongqiao and Pudong international airports are adopted to demonstrate the performance of the proposed method. Results show that there is an obvious decrease in the total flight time. Besides, the heuristic search method can achieve continuous and real-time ALP updates, satisfying the requirements for air traffic control. While highlighting ADS-B-based applications, this study also provides some basic implications for the updated model in air traffic management.     

Estimation fusion with radar and ADS-B for air traffic surveillance

The surveillance sensor that has been mainly used for target tracking in air traffic control (ATC) environment is radar. The automatic dependent surveillance — broadcasting (ADS-B), which is based on the technologies of global navigation satellite systems, is recently participating in ATC systems. Although ADS-B provides more accurate measurements than does radar, it needs careful considerations for the application of the ATC systems. This is due to the fact that the reliability of ADS-B measurements is dependent upon each aircraft whereas that of radar is not. This study proposes a system for the estimation fusion of multiple heterogeneous sensors, which includes radar and ADS-B, whose measurements and sensor characteristics are different from one another. A centralized fusion architecture based on three-dimensional earth-centered earth-fixed (ECEF) common coordinate system is adopted to process the data received asynchronously from multiple heterogeneous sensors. In case of the ADS-B, the validity of the sensor data for each aircraft is checked using not only the accuracy and integrity information of the aircraft, but also a comparison of the ADS-B data with the radar data. This study also proposes variable-sized measurement vectors and matrices for the tracking filter in order to dynamically reflect the availability of the additional measurements from the downlinked aircraft parameters (DAP) which can be obtained from mode-S radar and ADS-B. The simulation results indicate that the proposed fusion system can improve the tracking performance with the advantages of different types of surveillance sensors.     

基于AFSMC算法的飞机飞行姿态自适应滑模控制系统

传统飞机飞行姿态滑膜控制系统,存在飞机飞行姿态自适应系数稳定性差的问题,在控制过程中会受到多重因素影响,导致飞行姿态可控误差系数增大,需要辅助控制系统修正才能完成飞行姿态的控制操作;针对上述问题,提出基于AFSMC算法的飞机飞行姿态自适应滑模控制系统;系统硬件基于PID自适应滑模控制器,对飞机飞行姿态控制器进行结构设计;软件部分通过引入自适应滑模控制策略,对PID控制器姿态控制变量进行适配;引入AFSMC算法计算姿态控制器当前时间点下的运动控制方程,得到飞行姿态自适应滑模控制的最优量,完成基于AFSMC算法的飞机飞行姿态自适应滑模控制系统设计;实验结果表明,所设计系统能够在不同飞行工况下,对飞机飞行姿态作出准确控制,系统的整体控制精度范围为90%~97.4%,飞机飞行控制稳定性较好,有效提升了系统对飞机飞行姿态的控制准确度。     

Adaptive backstepping sliding mode trajectory tracking control for a quad-rotor

A quad-rotor aircraft is an under-actuated,strongly coupled nonlinear system with parameter uncertainty and un-modeled disturbance.In order to make the aircraft track the desired trajectory,a nested double-loops control system is adopted in this paper.A position error proportional-derivative(PD) controller is designed as the outer-loop controller based on the coupling action between rotational and translational movement,and an adaptive backstepping sliding mode control algorithm is used to stabilize the attitude.Finally,both the numerical simulation and prototype experiment are utilized to demonstrate the effectiveness of the proposed control system.