一种新的导航系统仿真轨迹设计方法

飞行轨迹动态参数是验证捷联惯导系统、组合导航系统等算法有效性的重要依据。利用飞行控制原理设计了一种通用的飞机飞行仿真轨迹,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了飞行轨迹仿真软件。该仿真软件产生的数据有效地测试了某型导航系统导航参数的误差精度,验证了捷联惯导算法的正确性。     

基于VS的捷联惯导系统仿真器设计

针对在实验室环境下实时获取飞机真实动态数据难度大的问题,借助飞行控制原理设计了飞机实际的飞行轨迹,并利用飞行轨迹产生的真实数据解算惯导误差及惯导参数,模拟了对惯导系统的动态导航.利用模块化设计思想,建立了捷联惯导系统的仿真轨迹模块、惯性器件参数输入模块、导航参数计算模块、视景仿真模块等,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了捷联惯导系统仿真系统.用户界面直观简洁,通用性较强,可以实现人机交互、实时仿真等效果.仿真结果与惯导系统误差特征一致,验证了仿真器所用捷联惯导系统算法的正确性.     

通用惯导测试仿真系统的设计与实现

惯导性能测试一般在地面实验平台上进行,只能得到离散状态的测量结果,不能满足分析整个系统性能要求。建立飞行仿真系统能模拟各种飞行模态,并能够对惯导性能进行动态连续飞行轨迹下测试,在工程应用上具有重要意义。提出了惯导性能测试仿真系统的结构框架,并进行了系统功能分析与硬件设计,采用模块化设计思想,构造了基于控制律的飞控仿真模块及惯导反解算、通信等软件模块,给出了详细的设计及实现方法,并使用VC进行算法、系统实现。与惯导系统的联合仿真证明,为惯导测试系统的设计提供有效的平台。     

游移方位捷联惯导系统软件测试与仿真

用C语言实现了游移方位捷联惯导系统的实时软件仿真;分别以圆球和参考旋转椭球体作为地球模型进行导航参数计算;用圆球模型下的飞行轨迹数据对圆球模型,椭球模型,加惯性元件误差的椭球模型下的捷联惯导系统导航参数进行测试;提出将速度通道和高度通道联立求解的方法.以提高速度,高度计算的准确性;并解决了导航参数解算中出现的计算周期同步问题;分析了误差来源,比较了圆球和参考旋转椭球体之间的差异;验证了该惯导系统仿真的正确性,证明了该测试方法的可行性。     

巡航导弹惯导系统数学仿真

针对常用惯导仿真方法对模拟长时间复杂条件下工作的巡航导弹惯导系统存在一定难度的问题,在分析平台惯导系统数学模型的基础上,通过设计巡航导弹典型飞行航迹,建立惯导器件误差仿真模型,对含有误差的惯导系统进行导航解算,构建了完整的巡航导弹惯导系统仿真模型 .利用MATLAB/Simulink工具对模型进行了仿真与误差统计分析.得到的导航位置误差和速度误差与实际情况基本相符,证明仿真模型建立正确,方法使用得当.为进行惯导及组合导航研究提供了一种实用方法.     

捷联惯导系统测试中仿真轨迹的设计与分析

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,而各类导航系统性能测试又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数.针对捷联惯性导航系统进行测试的飞机仿真飞行轨迹的设计方法.方法将飞行轨迹分解成若干任务段,根据实际需要,通过自由组合这些任务段,得到一条完整的飞行轨迹.据此设计了一条仿真轨迹并对该轨迹进行了性能分析,结果表明设计方法不仅能够较好的模拟飞机的实际飞行状态,更能有效的检验捷联惯性导航算法的精确性和可靠性,应用效果令人满意.     

飞机飞行轨迹仿真系统设计与实现

捷联惯导软件测试中,一般难以得到真实的航迹数据和飞行器的各种参数,针对要获得飞行轨迹数据和惯性器件输出参数,设计飞行轨迹仿真系统利用LabVIEW虚拟平台,将战斗机各种典型的飞行动作进行模块化处理,自由组合成一条飞行轨迹用于实时仿真测试.系统中的轨迹建模以几何算法为主,避免了采用差分算法时产生的计算误差,实现飞行航迹各参数的实时动态显示.对飞行中空气阻力对轨迹的影响进行了分析,加入空气阻力并建立新的模型,得到误差曲线.实验结果表明,系统能够实现轨迹的动态特性,同时空气阻力的影响也与理论相符,可以得到有用测试数据.     

基于labview的平台惯导模拟器的设计与实现

在航天测量船的惯导模拟器设计的研究中,在平台惯导系统的正常测试维护工作中出现成本高、效率低、繁琐且耗费大量人力等问题.为解决上述问题,研究设计了一个基于虚拟仪器技术的快速平台惯导模拟器,建立了具有导航系统测量功能的平台,并对模拟器进行了功能分析、模块划分、体系结构设计,并给出了系统中每个模块的数学模型,实验结果证明图形化编程软件摒弃了传统开发平台编程复杂、扩展性差的缺点.仿真结果表明,建立的惯导模拟器实现了对惯导系统的正常测试,并降低了测试维护成本以及缩短测试维护周期.     

无人飞行器的北斗卫星组合导航算法研究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,为促进北斗卫星系统在导航方面的运用,降低我国导航方面对GPS的依靠,从而进一步降低成本,提高无人飞行器的导航精度,本文对捷联式惯性导航系统（INS）和北斗定位导航系统的组合导航算法进行了研究,通过惯性导航系统的原理和导航解算的过程,选择惯导系统和北斗系统的速度、位置差值作为观测量,建立组合导航系统的状态方程和观测方程,利用无迹卡尔曼滤波得到惯导系统状态量和惯性敏感器的误差,对惯导系统进行误差补偿,从而实现无人飞行器的高精度导航控制.并使用Matlab进行仿真,得出高精度的模拟输出轨迹.     

捷联式惯性导航仿真研究

捷联式惯性导航因其系统独立、性能稳定、设备简单等特点在军用及民用导航领域上受到青睐.利用惯性导航原理编写捷联式惯性导航程序,对惯性器件进行建模.为了对程序进行测试,结合真实飞行轨迹的方法与数学解析式设计了载体运行的路径及姿态角.利用设定的路径、姿态角与惯性导航算法算出的路径、姿态角进行对比分析主验证导航算法.说明改进算法是一种简单实用的飞行路径生成办法,同时验证了所写的导航算法的正确性.     

基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题,提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台,以实时ADS-B监视数据为驱动,以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计,飞机、航站楼、塔台三维建模,地形数据生成,对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息,提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波,然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动,实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明,该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计,该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。     

基于加噪算法的航迹模拟仿真技术研究

针对某军事外教训练系统中目标航迹模拟的特点和不足,提出了一种基于加噪算法的航迹模拟仿真方法,系统模型采用三种基本的目标运动方程模拟目标航迹,并用符合扰动分布规律的随机数进行加噪处理,实现模拟航迹的实时产生。结果证明,该方法模拟的航迹更符合目标的实际运动特性。     

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。     

多约束复杂环境下UAV航迹规划策略自学习方法

在多约束复杂环境下,多数无人飞行器（UAV）航迹规划方法无法从历史经验中获得先验知识,导致对多变的环境适应性较差。提出一种基于深度强化学习的航迹规划策略自学习方法,利用飞行约束条件设计UAV的状态及动作模式,从搜索宽度和深度2个方面降低航迹规划搜索规模,基于航迹优化目标设计奖惩函数,利用由卷积神经网络引导的蒙特卡洛树搜索（MCTS）算法学习得到航迹规划策略。仿真结果表明,该方法自学习得到的航迹规划策略具有泛化能力,相对未迭代训练的网络,该策略仅需17%的NN-MCTS仿真次数就可引导UAV在未知飞行环境中满足约束条件并安全无碰撞地到达目的地。     

基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制

飞行模拟器转台伺服系统是导弹飞行的重要模拟设备,用于获取实验数据。针对飞行模拟转台伺服系统在跟踪控制过程中存在参数不确定性、非线性摩擦等不确定性问题,提出了一种基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制方法;考虑系统在跟踪控制过程中存在不确定性问题,设计了微分观测器来估计复合不确定扰动;设计非线性控制器来控制飞行模拟转台伺服系统,使得系统可以收敛到期望位置转角信号;通过李雅普洛夫稳定性证明控制器作用在系统条件下的鲁棒性;通过MATLAB/Simulink仿真试验平台验证了文中提出的控制策略能够使系统有效跟踪期望位置转角,具有一定工程应用价值;     

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。     

运载火箭飞行控制系统双机仿真技术研究

运载火箭飞行控制系统的研制要求越来越高,需要有一项新的仿真技术及方法,全面验证飞控计算机软硬件设计的正确性,并能在实验室和火箭发射场环境下进行半实物仿真试验。该文对这项技术及方法进行了研究,提出了双机仿真技术方案：双机仿真系统组成、对飞控计算机软硬件设计要求、双机同步仿真方法、伴随仿真方法。这项技术及方法,已在试验实践中得到了很好的应用,满足了运载火箭飞行控制系统越来越高的研制要求,已成为一项十分有效的试验手段。     

基于AeroSim的先进无人机仿真平台的设计与实现

在无人机飞行仿真研究方面,存在所建立的模型具有专用性强及可重用性差等问题,文中介绍了一种基于AeroSim模块集所开发的无人机全数字仿真平台,使用了MATLAB/Simulink作为仿真软件的开发环境;在综合考虑了各类影响飞行性能的因素后,根据飞行器建模的通用方法,构建了无人机的全量非线性方程;以模块化的思想进行了仿真子系统的建立,描述了各模块间的关联及功能;在控制律的验证方面,设计了一种非线性动态逆控制器;仿真结果表明,该平台直观性强,所设计的控制器能够保证无人机姿态稳定,并准确地跟踪预定航线,具有较好的模拟效果。     

一种空间曲线轨迹跟踪的无人机自适应导航控制算法

随着固定翼无人机飞行任务复杂化,为了实现高精度的空间曲线导航控制,基于L1-Navigation非线性导航控制算法,设计自适应模糊控制器优化固定翼无人机跟踪空间曲线导航控制方法。以球面上的空间八字曲线为例,对八字曲线建模,通过坐标转换求得目标航点位置来计算无人机飞行加速度。为了优化加速度控制无人机跟踪空间曲线性能,在L1-Navigation导航控制器中,针对增益系数设计一个双输入单输出模糊控制系统,以轨迹误差和轨迹误差变化率为输入量,以计算横向加速度的增益系数常数为输出量。最后,在Ardupilot飞控中进行飞行模拟实验,飞行实验表明,所提出方法能够精确跟踪空间曲线路径,并且有很好的自适应性。