小型无人机飞控系统半实物仿真平台实时性研究

实时仿真是半实物仿真的基本要求。为了评价某小型无人机飞控系统半实物仿真平台的实时性,提出了实时性的评价指标,研究了仿真平台各组成部分对实时性的影响,并给出了实验数据。该数据对评价无人机飞控系统半实物仿真结果的可信度有一定参考价值。     

实时多任务航空通用测控系统数字仿真软件的研究与实现

介绍了在实时多任务多用户操作系统ＱＮＸ支持下，实时多任务航空通用测控系统数字仿真软件的设计目的、要求、组成和功能，重点讨论了实时多任务数字仿真软件的实现和解决的技术关键。     

利用实时内核开发嵌入式多任务程序

嵌入式系统应用日益复杂化,传统的前台/后台程序开发机制已经不能满足需求,目前更多地采用抢占式实时内核开发嵌入式多任务系统.实时内核为多任务应用程序提供最基本和最重要的服务.本文介绍实时内核和多任务,并提出利用实时内核进行系统开发时,根据系统功能合理构造任务的方法.     

电除尘器仿真培训软件的实时多任务调度系统

阐述了电除尘器仿真培训软件的实时多任务调度系统的组成以及基于WindowsNT4．0环境下实时多任务调度系统的设计与实现。     

信号量在μC/OS-Ⅱ中的应用

实时多任务操作系统在嵌入式系统中的应用越来越受到开发者的重视,信号量做为任务之间的通信手段之一,在实时多任务操作系统中广泛使用;文章首先介绍了实时操作系统中的信号量及其类型,然后介绍了μC/OS-Ⅱ中信号量的管理,并重点分类讨论了信号量的作用、工作原理以及具体的实现方法,最后给出了μC/OS-Ⅱ中信号量在无人机系统中的应用。     

无人机地面方向综合控制实时仿真研究

针对无人机地面方向综合控制进行研究,在Matlab环境下,采用xPC Target方案建立了实时仿真平台.通过分析,分别建立了刹车系统、前轮转弯系统及方向舵系统的模型,设计了各系统的控制律,结合整个无人机模型,主要进行了侧风及湿跑道条件下的实时仿真试验,反映了无人机在外部激励下的六自由度运动特性,取得了无人机地面方向综合控制比较好的半物理仿真效果,为无人机地面方向综合控制研究提供了依据.     

分布式可视化无人机虚拟遥控仿真研究

研究了一种采用网络分布计算,具有三维动态显示、实时操纵和人机闭环的无人机虚拟遥控仿真系统。文中讨论了系统的构成和开发,提出了分布式虚拟三维动画显示的方法,并借此解决了实时模型计算和数据传送,同时保证实时飞行三维显示等关键技术问题,从而成功地在通用个人计算机上实现人机闭环的无人机虚拟遥控仿真。讨论了在飞行器仿真中可视化与网络技术的进一步应用     

实时多任务系统的TPCQ建模方法

本文提出了一个基于定时的Ｐｅｔｒｉ网和立方体队列网络的实时多任务系统的建模方法－ＴＰＣＱ，它特别适合于描述含有同步、通信和立方体队列调度的复杂的实时多任务系统，也可以描述一般的实时多任务系统。文中讨论了ＴＰＣＱ模型，并且给出了一个建立实时多任务系统的ＴＰＣＱ模型的例子。     

支持无人机互操作的多数据链互连网关设计

针对目前多种数据链并存和烟囱式的发展现状,提出多数据链互连网关设计方法,用于提高无人机互操作及其与多种作战平台协同作战的能力。采用美国无人机互操作接口标准——STANAG 4586设计了多数据链互连战术报文,并在嵌入式实时多任务环境VxWorks下,实现报文转换和接口通信的程序设计。仿真试验表明网关满足功能设计要求,且具有较高的实时性,可用于多数据链互连及其相关技术的研究。     

实时仿真设备驱动程序开发技术研究

传统仿真、设计方法不能很好地结合在一起,降低了工作效率。基于XPC的实时物理仿真平台完成系统的设计、仿真比用传统方法方便快捷很多,但支持的实时仿真设备很少,很难采购,使用受到很大限制。利用一种新的实时物理仿真设备的驱动开发技术快速开发了PCL-816H数据采集卡的驱动程序,通过滤波算法有效地降低了采样噪声,提高采样精度,实时性强,占用资源少,最大限度地挖掘了系统的性能,达到设计要求。成功应用于某型号无人机的半实物仿真试验,大大加快了该型号无人机的研发进程,节省了研发费用。     

某小型无人机飞控系统的中断控制器设计

为了提高无人机飞行控制系统对外部事件快速响应及实时处理的能力,中断是一种非常有效的实现手段;文章针对以TI公司DSP芯片TMS320LF2407A为核心的某小型无人机机载计算机系统,提出并实现了基于复杂可编程逻辑单元(CPLD),对无人机飞控系统外部中断端口进行扩展和管理的设计方案,详细给出了中断控制系统的硬件接口设计、程序设计及仿真结果;该设计已成功应用于某小型无人机飞控系统中,提高了无人机飞控系统对外部中断事件的管理和实时处理能力。     

基于VxWorks的无人机半物理仿真研究

为满足无人机飞控/导航控制律参数调节的需要,提出了新的基于MATLAB/Simulink/RTW和嵌入式实时操作系统VxWorks的无人机半物理仿真方法。建立无人机仿真模型,给出了仿真模型配置的关键技术。该系统的硬件平台采用PC/104总线的体系结构,利用RTW接口下载飞机数学模型到VxWorks操作系统。仿真结果表明,系统具有良好的性能和稳定性。     

四旋翼无人机飞行过程孪生仿真研究

为了满足无人机在实际飞行过程中的虚实交互、实时响应和精确控制等要求,以四旋翼无人机的飞行过程作为任务需求,提出基于数字孪生技术的四旋翼无人机飞行过程仿真研究。搭建了四旋翼无人机飞行数字孪生系统架构,分析了数字孪生体仿真数据的流向及其作用,并对四旋翼无人机飞行数字孪生系统的功能和意义进行了介绍。从几何、物理、行为和规则等四个方面融合构建了四旋翼无人机的数字孪生体模型。最后进行了四旋翼无人机巡航过程的案例研究,通过仿真案例中的各项参数分析,考察了虚实无人机之间的交互性,证明了数字孪生体模型的精确性,验证了四旋翼无人机飞行数字孪生系统的可行性。     

无人机自主空战战术决策仿真系统设计与实现

为满足无人机自主空战战术决策方法研究的需求,设计开发了一套用于战术决策算法验证的仿真系统。根据OODA空战理论提出了仿真系统的功能要求,设计了仿真系统的工作原理、多层次模块化的技术方案和各功能模型之间的数据交互关系。采用基于DDS的分布式仿真技术开发了仿真系统的整体架构,建立了无人机、雷达和导弹等核心模型,通过C++编程完成了仿真系统开发。实验结果表明,该仿真系统模块化程度高,数据交互的实时性和稳定性强,能够为无人机空战战术决策算法的开发和验证提供高效可靠的支撑。     

Real-time Implementation and Validation of a New Hierarchical Path Planning Scheme of UAVs via Hardware-in-the-Loop Simulation

We present a real-time hardware-in-the-loop simulation environment for the validation of a new hierarchical path planning and control algorithm for a small fixed-wing unmanned aerial vehicle (UAV). The complete control algorithm is validated through on-board, real-time implementation on a small autopilot having limited computational resources. We present two distinct real-time software frameworks for implementing the overall control architecture, including path planning, path smoothing, and path following. We emphasize, in particular, the use of a real-time kernel, which is shown to be an effective and robust way to accomplish real-time operation of small UAVs under non-trivial scenarios. By seamless integration of the whole control hierarchy using the real-time kernel, we demonstrate the soundness of the approach. The UAV equipped with a small autopilot, despite its limited computational resources, manages to accomplish sophisticated unsupervised navigation to the target, while autonomously avoiding obstacles.     

基于消息总线结构的某无人机仿真平台的研究

为了解决飞行仿真平台系统的重用性、扩展性和维护性,设计了基于消息总线结构的无人机仿真平台,给出了该系统的结构模型,重点讨论了系统设计中消息类型、消息分发机制及数据通讯接口等问题。实践证明,采用消息总线结构设计的无人机仿真平台极大地提高了系统的可扩展性和软件的重用性。     

基于VxWorks的1553B仿真开发系统

一种应用于强实时系统开发的1553B总线仿真开发系统，采用双微机结构，下住机基于386EXCPU和VxWorks实时嵌入式操作系统，用户界面基于PC机。该系统可实现对有严格时序要求和容错要求的基于1553B总线的网络的仿真和测试．对该开发系统的设计和实现方案进行了介绍，包括基本原理的介绍和VxWorks程序以及用户应用程序的开发。     

无人机遥控遥测软件地图功能的实现

介绍了一种地图功能的实现,遥控遥测软件可以利用地图功能显示无人机仿真过程的飞行航线.本文对仿真系统结构、遥控遥测软件结构以及地图知识作了简要的介绍,并详细讲述了栅格地图实现的地图功能.该功能已经成功应用在某型无人机仿真中.     

某小型无人机飞控系统串行通信程序的设计

介绍了以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心的某小型无人机机载计算机系统硬件组成;针对某小型无人机飞控系统串口通信复杂、强实时性等特点,使用了混合编程、模块化、循环缓冲和帧分类技术设计了通用串口中断程序和帧提取程序,分别实现了串行数据收发和控制指令的识别及其提取,并给出了部分流程图;阐述了系统联调中出现的问题和解决办法;经过长时间的运行测试表明,程序可靠性高,实时性强,满足了无人机飞控系统对串行通讯程序的性能要求.     

无人机飞控软件系统建模与测试用例生成研究

软件规模与复杂度的迅速增长已成为设计与检验现代高质量无人机飞行控制软件(FCS)系统的重要挑战。采用模型驱动工程(MDE)的框架,使用嵌入式实时系统建模语言(MARTE)建立起某型无人机飞控软件系统的模型,给出了基于时间自动机的系统动态行为的形式化模型实例;结合无人机FCS系统的应用背景,建立了基于时间自动机模型的测试用例生成方法,包括建立测试用例生成框架、测试用例生成规则以及用例生成策略等;对某型无人机飞控软件系统中的主控模块进行了建模与测试用例生成的实例分析研究。