飞艇飞行控制仿真系统设计

随着Matlab/Simulink开发平台在飞行控制研究中的大量应用,飞行控制仿真系统已成为飞行器飞行控制研究的重要手段。介绍了基于模型的飞艇飞行控制仿真系统的工作原理、硬件设计、软件设计,采用一体化设计思想,将仿真系统设计成根据需要可随意扩展的综合性仿真系统。该仿真系统利用Matlab/Simulink平台,搭建飞艇飞行控制相关的各运动及控制模型,在实时通信网络和虚拟视景工作站的支持下,能实现全数字仿真、半物理仿真、人-机交互仿真等实时仿真,可用于飞艇飞行控制系统的方案设计、研制、试验等全开发过程。     

平流层演示验证飞艇实时仿真平台设计

在平流层飞艇的设计和研究中,飞行仿真可以有效验汪飞艇的动力学模型、控制器设计,检验飞艇的操纵性、飞行稳定性。同时,实时仿真技术可以提高飞艇性能,缩短研制周期。为解决上述问题,提出通过搭建飞艇的实时仿真平台,实现飞行仿真和实时仿真技术的统一。针对上海交通大学"致远一号"平流层演示验证飞艇,使用xPC target搭建了飞艇的实时仿真平台,完成了利用Simulink软件的动力学建模和控制系统设计,同时利用Flightgear飞行模拟器为仿真系统设计开发了视景仿真系统。进行仿真的结果显示,系统较好的实现了飞艇从上升到返回全过程飞行任务,视景系统直观准确地显示了飞艇在仿真过程中的状态变化,并可以为后续研究工作提供了依据。     

装配式实时飞行视景仿真平台研究

介绍了基于装配式数据结构的视景平台的开发背景及其意义,给出了装配式飞行视景仿真数据结构的思想,其中包括视景资源的装配式结构,以及三维模型及其特效等驱动数据的装配。并基于SBS实时网络实时从网上接收仿真数据,驱动三维模型运动。采用Vtree视景引擎,通过Vc＋＋6.0平台建立了实时飞行视景仿真软件平台。     

基于Plib的飞艇飞行视景仿真设计

由于飞艇体积大、密度小,受附加惯性力显著,其动力学特性与常规飞行器有较大不同。所以。为了直观全面地了解飞艇的飞行特点,对飞艇进行飞行视景仿真是必要的。为此首先介绍了视景仿真开发工具Plib和仿真系统总体框架,然后,应用机理分析方法建立了飞艇运动模型。在此基础上,调用Plib的类方法创建三维仿真环境,重点研究了天空海洋绘制、模型导入、视点变换、图形用户界面资源及键盘鼠标响应控制等关键技术。最后应用该系统对飞艇纵侧向扰动运动进行了仿真,展现了飞艇受扰后的飞行状态和各种运动模态的变化过程,结果表明该仿真系统真实感强,实时性好,可以为飞艇的后续研制工作提供参考和帮助。     

制导武器半实物仿真的可视化系统设计

可视化系统是某制导武器半实物仿真系统的重要组成部分,对制导武器的研制与评估具有重要意义.针对半实物仿真实时产生数据的特点,分析了组成该系统的各功能模块,提出了利用多线程技术和基于TCP/IP网络的双机仿真结构来实现数据驱动的设计方法,这两种设计方法将解决半实物仿真实时性要求与数据可视化系统占用计算机资源之间的矛盾,节省系统资源.在Windows平台下以MFC和OpenGL实现了该制导武器的二维飞行参数变化曲线显示和的三维视景显示,其中详细介绍了两种数据驱动方式的实现方法,及三维视景显示的实现技术.该可视化系统具有图像逼真,信息准确,实时性好的特点,已成功应用于某制导武器的半实物仿真.     

下视景像匹配仿真系统中的数据生成

为了对下视景象匹配算法的性能进行评估,需要构建完善的下视景像匹配仿真系统.针对下视景像匹配仿真中的数据生成问题,全面考虑了实际下视景像匹配系统的数据生成原理及流程,引入了ICCD误差模型、雾景误差模型和姿态畸变模型等噪声和误差模型对实时图生成过程进行仿真.并模拟了实际系统工作时的航线及飞行姿态等相关数据的生成过程,考虑了飞行器实际航线及飞行姿态对各项生成数据的影响,最后提出了一种仿真程度较高的实时图序列及相关数据生成系统.     

基于Creator和Vega的红外飞行视景仿真

目前,红外飞行视景仿真已成为飞行仿真的一个重要研究方向,具有重大的军事和经济意义.针对视景仿真技术对于在夜视条件下也可以进行飞行仿真的问题,文中提出利用Creator建立三维地形模型;基于Vega仿真软件环境开发天空、地面背景和飞机效果;利用Vega中的SensorVision模块讨论了红外飞行视景生成技术,模拟在夜视条件下红外飞行视景环境,以及观察到的红外景象;利用C 编程,调用Vega API函数,开发了视景仿真程序,最后基于MFC完成了对于红外飞行视景仿真的软件界面的开发.开发和应用结果表明,该系统灵活通用,比基于OpenGL图形库开发的红外视景仿真提高了画面逼真度,缩短了开发周期.     

基于Multigen Creator某飞行器视景仿真模型优化设计

根据飞行视景仿真和某飞行器模型的特点,利用Multigen Creator对导入的三维机械模型进行重新建模和优化。从如何修改模型数据库结构和减少模型复杂度和尺寸等方面入手,对飞行器的视景三维仿真模型的建立和优化方法进行了研究,解决了模型的逼真度和视景仿真的实时渲染速度之间的矛盾,最后对优化前后的模型通过在飞行视景仿真实验中的调用得到对比参数,表明了这种优化策略对提高复杂模型驱动速度、仿真效果和节省计算机资源开销有着很大必要性。     

基于OGRE的无人机全轨迹实时视景仿真系统

通过构建无人机全轨迹实时视景仿真系统,用于无人机全轨迹实时视景显示和运动模拟。该系统以开源的OGRE图形引擎作为基础,并结合建模软件3ds max,开源场景编辑器Ogre SE,及导入工具Ogremax,构建了全轨迹视景仿真所需要的三维机体模型,以及起飞阶段,巡航阶段和降落阶段的三维场景模型。通过编写解析函数库在OGRE图形引擎中解析和渲染场景。运用基于轴对齐包围盒(Axis-Aligned Bounding Box-AABB)的射线碰撞检测算法进行无人机投弹和击中目标爆炸效果模拟。通过开源的CEGUI图形界面库进行系统的人机界面的设计与构建,用于飞行数据的显示和人机交互。同时运用基于UDP的通信方式与d SAPCE实时运算主控机进行通信,使得视景系统能够实时地展示无人机飞行状态。最后通过联合实验验证视景系统的各项功能。     

直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现

以开发一套直升机飞行视景仿真系统为目的,提出了一种基于Multigen Creator和Vega软件的三维视景仿真系统解决方案.利用三维图形开发软件Creator对座舱仪表模型进行可视化建模,使用自由度设置(DOF)技术实现仪表指针的动态交互.将模型加载到Vega的环境中,在VC++环境下,基于MFC实现了仪表的驱动程序,给出了具体的实现方法,设计了座舱仪表仿真界面.最后在Vega场景中仿真直升机的飞行状态,直观形象地反映直升机的飞行特性.实际仿真显示,该视是景系统的仿真效果形象逼真,令人满意.     

某型直升机半物理仿真视景系统设计

仿真视景系统能将所采集到的数字式自动驾驶仪系统信号全面显示,并且模拟发送自动驾驶仪半物理仿真系统所需信号.视景系统集成了基于硬件采集的数据收发系统,并且通过软件实现数据接收、存储与发送.在地面半物理仿真中进行联调试验,研究探讨了该系统的技术要点,给出了系统硬件、软件设计,并对所存数据进行分析.结果表明该系统具备工程应用要求,真实的反映直升机半物理仿真试验过程.     

进排气调压系统半物理仿真程序的设计与实现

半物理仿真是仿真领域研究的热点和难点,在研究系统性能和控制策略时非常有用;为构建一个实时性较强的进排气调压半物理仿真系统,结合高空台调压系统的特点,提出了上位机、下位机+实物部件的形式组成半物理仿真系统,在上位机开发了仿真程序,基于PLC(Programmable Logic Controller)开发了此系统的下位机程序;实现了模型计算、数据采集、上下位机数据通讯及系统参数控制等功能;仿真试验表明,该系统的上下位机程序具有很好的实时性、精确性和稳定性。     

基于半实物仿真的效能评估系统设计

针对通信系统的效能评估提出了一种半实物仿真系统的设计及实现方式,综合分析了国外半实物仿真系统的发展状况和研究成果。提出了一种可行的半实物仿真系统的总体框架和系统组成,详述了半实物仿真系统中核心设备一节点云模拟器和电台半实物仿真设备的设计和实现思路,最后描述了以此半实物仿真系统为基础构建的通信系统效能评估系统,并给出系统所具备的测试能力。     

雷达半物理仿真系统中的目标角度跟踪

雷达半物理仿真系统对雷达性能研究具有重要作用.在雷达半物理仿真系统中,用数字方法实现了角度跟踪.将雷达接收到的信号转换成数字信号,根据等信号法的振幅和差法,结合相位法,对数据进行分析和处理,模拟雷达的搜索跟踪过程.结果证明,用该方法实现角度跟踪满足精度要求.     

基于防摇吊具的集装箱起重机半物理仿真系统

针对集装箱起重机学员培训周期长、安全性差等问题,提出一种基于3D图形渲染引擎（OGRE）的虚拟现实技术,实现集装箱起重机半物理仿真操作培训的方法。设计集装箱起重机司机室硬件操作平台,使用OGRE渲染引擎驱动集装箱货场的三维虚拟场景;建立防摇吊具摆动的动力学模型,模拟起重机吊具的残余摆动;并用以太网通讯实现起重机联动台等实物硬件与虚拟现实仿真软件的信息交互。解决仿真操作系统中的虚拟场景的驱动、吊具残余摆动的模拟、实物硬件与虚拟软件的实时通讯等关键问题。实验结果表明,该半物理仿真系统真实感强,对集装箱起重机驾驶训练有重要价值。     

分布式ATP仿真测试系统的关键技术研究

ATP是现代铁路信号系统中不可缺少的核心部分,对列车的运行安全、提高行车效率起着重要作用。该文论述了一个分布式城市轨道交通ATP仿真测试系统所采用的仿真钟推进策略和集成环境。系统采用了先进的半实物仿真和分布式交互仿真技术,能够为ATP设备提供一个拟实工况,从而测试设备的准确性和可靠性。针对半实物仿真和分布式仿真的要求,在全数字仿真和半实物仿真中分别采用混合机制的事件驱动策略和墙钟驱动策略。由于 CORBA相对于其他分布式仿真集成环境具有功能和价格的相对优势,所以利用CORBA集成各子系统。     

一种航电系统接口软件的架构设计

在机载雷达系统研制过程中多采用半实物仿真验证雷达功能,通常由航电系统在半实物仿真平台与雷达系统之间完成数据的传输交互.为了适用于不同型号的雷达系统,在半实物仿真平台与航电系统之间需要一个接口适配环节.基于上述需求设计了一种航电系统接口软件,通过采用层次化和模块化的开发模式和接口配置、协议配置、流程配置等方法,实现了半实物仿真平台与航电系统之间的接口适配.同时该软件具有数据的收发和存储等功能,并确保数据传输的实时性和正确性.     

卫星地面试验系统半物理仿真通信机制研究

以实际卫星项目的研制过程为基础,对卫星地面试验系统中的半物理仿真通信进行了研究.给出了具有数据保障和同步机制的通信方案,实现了在含有通信机制的半物理仿真环境下的卫星通信软件框架,实现了数据的中断实时收发,保证了数据正确有效传输.半物理仿真阶段,将实际的电器接口和硬件通信机制引入到模型仿真之中,采用与卫星上相同的软硬件接口,运行相同的星上协议,可以在这个阶段进行实际卫星上大部分软件的设计,保持软件系统的稳定性和可移植性.     

卫星通信数传半物理仿真试验平台的构建与应用

提出了卫星通信数传半物理仿真试验方法,介绍了卫星通信数传半物理仿真系统平台的功能及设计原理.提出的卫星通信数传半物理仿真试验平台通过对仪器设备的控制来模拟卫星通信时不同工况的数传信号,将基于结构相似度的图像评价方法应用于数传质量评估中,实现系统信道数据传输质量的量化分析.在EMC实验室中,系统成功实现了数传链路的仿真试验,试验中的传输数据使用真实的卫星遥感图像,并采用与卫星上相同的数据处理方法,运行相同的星上协议.经试验验证,所提出的卫星通信数传半物理仿真试验方法能够有效建立数传链路各项参数与数据传输质量的模型,对影响数传能力的因素进行地面研究,并为数传故障分析提供依据和试验方法.     

基于Animation的6-DOF无人飞行器可视化半实物仿真

MATLAB中Aerospace工具箱的6DOF Animation模块，是飞行仿真可视化的方便工具。然而，由于不支持定步长运算，使得它无法直接应用于半实物仿真的可视化。该文分析了半实物仿真平台的需求，并根据其需求改写了6DOF Animation模块，使得它能够支持定步长运算。将这个模块应用于6-DOF无人飞行器半实物仿真的三维动画演示，能够满足仿真实时性、时间确定性的要求。