基于飞控半物理仿真平台的模拟座舱及虚拟仪表系统的研究

模拟座舱及其虚拟仪表作为飞控半物理仿真系统中用户和系统交互的设备,具有重要的作用;利用Visual C++/GL Studio联合开发了虚拟仪表显示界面,并采用Socket通讯接收来自飞行仿真计算机的仿真数据,驱动程序根据相应的数据驱动仪表界面进行演示,向用户反馈飞行器的飞行状态;同时,通过模拟座舱的控制输入设备,将模拟操纵信号输出给实时网络,实现对飞行器操纵的目的;试验表明,该系统具有良好的人机交互界面,使仿真人员产生身临其境的"真实"感觉。     

基于dSPACE的高超声速飞行器实时仿真平台

围绕高超声速飞行器模型与控制器设计问题,提出具有实时性能的高超声速飞行器仿真平台。该平台基于分布式架构,集成了主控计算机、dSPACE设备和视景计算机。针对dSPACE自带监控软件的缺点,主控计算机采用MFC框架,基于TRC文件解析和Clib API技术,集成了dSPACE设备实时仿真功能,自主开发了仿真监控软件;视景计算机基于OpenGL技术实现了实时显示与驱动飞行器视景动画的功能。在上述功能设计的基础上开发的实时仿真平台实现了对飞行器模型或控制器算法的实时仿真验证、抗干扰功能验证及可视化视景显示功能,使对高超声速飞行器的研究结论更加可靠。     

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     

飞行仿真系统数据可视化设计与实现

研究飞行仿真系统结果数据可视化,为验证分析飞行仿真系统结果的正确性,需要对仿真系统输出的飞行性能数据进行实时在线观测并与标准数据进行对比分析。针对飞行仿真系统对飞机飞行数据实时观测的需求,设计了一种可实时观测的飞行仿真数据可视化方案。在建立仿真系统模型的基础上,为了提高系统的可靠性和优化数据结构,提出了新的数据结构和曲线生成算法绘制实时曲线,实现了数据的可视化观测,避免了实时绘制过程屏幕的闪烁和曲线出现的锯齿。并结合飞行仿真特点,利用MapX组件技术加载了具有导航台的全国地图,对传统的电子地图显示进行了改进,实现了飞机在地图上的实时航迹观测。仿真结果表明,系统能够实时观测仿真结果并分析系统误差,实现飞行仿真数据的可视化,并可验证飞行仿真系统的正确性。     

飞行仿真转台的软件控制系统设计

飞行仿真转台作为航空、航天领域中进行半实物仿真和测试的关键设备,在飞行器的研制过程中起着非常关键的作用。以五轴飞行仿真转台为研究对象,介绍了系统的软硬件平台设计体系,然后根据软件控制系统的基本原则,采用模块化设计,以通用性、安全性为出发点,采用面向对象的程序设计思想,分别从模式选择、实时显示、数据保存、精度补偿、状态监控、安全保护和网络通讯等7个方面阐述了其设计思想。该系统经过实际的联机测试和控制实验,证明稳定可靠,界面友好,达到了理想的效果。     

小型空间飞行器集成化遥测系统设计与实现

传统遥测系统存在组成设备多、重量重、安装空间大、接口和电缆网复杂等不足，无法满足小型空间飞行器对重量、尺寸、飞行时序的灵活设计、遥测数据的事后处理等新的需求。针对该问题，提出了一种小型空间飞行器集成化遥测系统设计方法。该方法采用综合电子集成技术、循环下传设计、混合编帧和事后数据拼接处理方法，设计并实现了一种小型集成化遥测系统。地面及飞行试验表明，该系统降低了重量、尺寸和功耗，极大地降低了数据丢帧率，提高了无线传输系统的可靠性。该技术对于体积和重量要求苛刻的小型空间飞行器，具有良好的应用前景和推广价值。     

基于VxWorks的飞行器模飞测试方法研究

在传统飞行器综合测试中,特别是模飞测试中,通常侧重于电气系统的接口匹配性测试,但对飞行控制软件、飞行时序和控制参数的正确性考核不够充分,往往需要依赖半实物仿真试验来进行验证。为解决飞行器传统模飞测试中测试覆盖性不足、测试效率较低的问题,在某型飞行器的测试过程中,采用闭环实时仿真的设计思路,设计了一套基于VxWorks的飞行器模飞综合测试系统。结合某飞行器电气系统综合试验开展了设计验证工作,试验过程模拟了多种工况下的飞行轨迹,能够验证和覆盖所有飞行时序动作,所有硬件系统均能按照设计流程工作,各项技术指标能够满足设计要求。试验表明该方法能够有效提高对飞行控制软件和时序动作的测试覆盖性并能提高整个飞行器的测试效率。     

多数据融合在导弹遥测监控视景仿真的应用

针对目前传统遥测系统在获取导弹的姿态参数、环境参数和工作状态数据显示不够直观且不利于监控和显示飞行轨迹的问题,设计了遥测监控视景仿真系统。该系统通过卫星通信模块将采集到的弹道姿态参数信息利用卡尔曼滤波算法进行数据融合后传输到用户终端,实时驱动视景仿真系统中导弹三维仿真场景以便直观形象真实地显示导弹运动状态。实验结果表明了该系统可多次多视角重复观测导弹飞行状态,可实时再现导弹飞行发射过程,有利于提高导弹研发效率并显著降低研发成本。     

一体化飞行器在线模拟飞行仿真系统设计

传统Web三维飞行模拟一般采用Flash、Siverlight等插件的方式。针对插件技术兼容性差，加载效率慢等问题，以Web端为载体，基于WebGL第三方图形库Three.js技术，研制一体化飞行器在线模拟仿真飞行系统。该系统无需安装任何插件，能够快速直接实现三维运动渲染。系统以气动数据为驱动，按控制时序模拟一体化飞行器飞行轨迹、飞行姿态，并同步展示各参变量曲线；系统通过粒子模型模拟飞行器尾焰，通过多视角变化实现飞行器不同姿态的展示，以增强飞行器仿真的效果。经X-51A虚拟飞行仿真测试，本系统能够辅助一体化飞行器轨迹设计，且能够在一般计算机上获得较好性能体验，能够为飞行器设计仿真研究提供参考。     

微型飞行器飞行仿真软件开发

该文简要介绍了微型飞行器飞行仿真软件的总体结构和模块划分。首先建立了飞行器的三维结构模型，根据飞行器的扑翼运动规律进行了运动仿真。采用随机分形技术生成的具有真实感的地形为仿真飞行提供了一个虚拟环境。在此基础之上讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法。仿真软件中的三维图形实时显示采用Visual C 和Open GL来共同完成。     

基于USB HID和nRF24L01+的飞行器无线调试系统

为了通过上位机实时采集飞控数据、在线调试飞行器,设计了一种基于 USB HID和nRF24L01+的无线地面调试系统。系统接收飞控数据,并将数据发送到上位机,用于动态显示飞行器状态和后续研究分析;同时系统可以将上位机的控制信号发送给飞控系统,实现在线调试、上位机控制。测试结果表明,该调试系统成本低、实时性好,满足四旋翼飞行器的开发需要。     

民机试飞遥测地面实时数据处理软件设计与研发

为了满足大型民机试飞实时监控的需求,针对遥测数据设计研发了一套实时处理软件,软件包含后端解析服务和前端显示软件两大部分;后端解析服务采用多线程调度技术,实现实时处理及数据回放等不同工作模式下IRIG 106 CH10数据的接收、PCM数据的解析和数据的实时存储;前端显示软件基于WPF框架采用MVVM设计模式开发,包括任务管理、参数配置、算法处理和数据同步等子模块;经实际测试,软件实现了国产某大型客机不少于8000个遥测数据和多路视频的实时解析、分析和转发,满足了试飞过程中的实时监控需求,为试飞任务的安全开展提供了有力保障。     

机载电源在线监测系统的研制

机载电源的供电质量对飞机的安全飞行和机载用电设备的正常工作至关重要。在电子试验机试飞环境中,各机载用电设备处于不同的工作状态,可能会影响机载电源的供电质量,因此,需要对试飞中的机载电源进行持续的在线监测,评估其供电质量。针对此,研制了一种机载电源在线监测系统,对115V/400Hz三相交流、28V直流电源的多工作特性参数进行持续的在线监测。该系统基于高性能专用计算机和高速同步数据采集卡,对机载电源电压和电流进行实时采集,采用相关数据处理算法,对多工作特性参数进行快速实时运算,并显示和存储,并对异常工作点的电压、电流进行录波,以便后期分析。该系统在某型电子试验机上进行了实验,监测结果实时、准确,对机载电源提高可靠性和故障分析定位具有重要的意义。     

机组告警信息地面实时监控系统设计

机组告警信息对于保障民机飞行安全有着至关重要的作用,为了保障民机试飞地面安全实时监控任务,需要开发一套系统能够在试飞过程中精确地给出机组告警信息.机组告警信息内容来源于机上多个子系统,重点研究了如何从遥测接收的PCM流中精确解析出告警信息以及地面实时系统各个模块间的通信及功能设计.采用了典型的C/S (Client/Server)结构来搭建系统,通过对告警信息进行分类判决和设计虚警抑制机制实现了机组告警信息的正确解析.经多个飞行起落验证,该系统运行稳健,告警信息与机上显示内容相符,可满足地面指挥和试飞工程师的监控需求.该系统为民机试飞任务的顺利进行提供了保障,值得后续民机型号借鉴.     

基于VAPS的FMS CDU 实时仿真系统开发

基于VAPS建立了飞行管理系统控制显示组件（CDU）实时仿真系统。在满足真实性和可靠性的前提下,给出了基于VAPS的CDU设计方法。建立了一个通用的、基于网络连接的飞行管理系统的CDU模型。在满足实时性要求的前提下,实现了飞机管理系统中控制显示组件的动态图形仿真以及在实时环境中飞行计划的生成。对飞行计划的生成进行了讨论,解决了仿真中的一些关键技术,并实现了在实时运行环境中的故障处理、数据传输及通信功能。为达到一个完整的FMS仿真系统打下了基础。     

C919机载数据实时处理系统设计

对于无人机在输电线路杆塔精细化巡视的路径规划问题,提出了对杆塔巡视路径和杆塔间避障路径的两阶段优化策略。针对利用传统旅行商问题(TSP)求解杆塔巡视路径,在多项式时间无法求得全局最优解问题,研究了基于双调欧几里得TSP求解杆塔最优巡视路径的优化数学模型,以及基于动态规划算法的求解方法。在此基础上,进一步基于人工势场法建立了避开巡视路径障碍最优路径的优化模型及其求解方法。仿真结果表明,利用双调欧几里得TSP确定的巡视路径具有偏转角小、最优路径求解时间短的特点,利用所提两阶段优化策略确定的巡视路径长度较短且能有效避开障碍,有利于实现无人机安全高效巡视杆塔的目标。     

基于Hadoop的海量数据管理系统

飞机系统日趋复杂化,使得需要处理的飞行数据规模越来越大,对数据读取速度的要求越来越高。本文设计了一个海量数据管理系统,该系统基于Hadoop分布式平台,采用的Linux集群技术使存储容量易于扩充,分布式计算框架可以达到高速处理数据的要求。本系统具有数据规模易扩展、处理速度快、安全性高、容易实现等特点,能够较好地满足飞行数据存储管理的要求。     

基于超高速线程并行处理技术的民机试飞数据预处理系统设计

试飞数据作为民机试飞过程中最重要的产物,是表明符合性、验证设计合理性的依据。传统模式下,需要在航后卸载机载记录器中的原始数据,通过4-5小时的预处理才能完成试飞数据的工程量转换,耗时耗力,严重影响试飞效率;立足于实际试飞场景,提出了在机载环境下实时进行试飞数据预处理的理念,采用超高速线程并行处理技术,集成了IoTDB时序数据库,设计研制了机载数据在线完全预处理系统;经实验测试,系统实现了国产某大型客机200 Mbps试飞数据流的实时接收、预处理和数据库存储,将以往的预处理周期压缩至20分钟,支持了高强度、大密度试飞要求。     

通用飞机验证试飞智能辅助测试系统需求研究

根据当前通用飞机验证试飞测试的实际需要,针对通用飞机体积小、重量轻、试飞周期短等特点,基于人工智能技术提出了一套适用于通用飞机验证试飞的智能辅助测试系统需求,为通用飞机验证试飞智能辅助测试系统构架研究提供支撑。智能辅助测试系统需求包括从采集记录、座舱影像记录等环节提取的机载试验设备需求和从数据传输、数据存储、数据处理等环节提取的地面智能辅助系统需求两大部分,依据该需求构建的系统可实现对测试数据进行实时综合分析评估并反馈,辅助试飞工程师和试飞员全面掌握验证飞行情况,及时调整飞行状态、操作程序,从而为试飞适航验证提供技术支持,并实现提高试飞效率、缩短CCAR23部类通用飞机型号科研试飞与适航验证试飞周期、降低试飞成本的目的。