运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现

运载火箭的飞行力学环境随着飞行过程不断发生变化,而当前无论是基于实物试验还是基于数值分析,火箭的飞行力学环境分析大多针对特定飞行状态和工况而无法给出动态变化信息,因此开展了飞行力学环境虚拟试验及可视化技术研究。基于特征代理模型采用Fortran语言设计了场数据快速预测算法,在采样数值仿真的基础上实现了火箭在大气飞行过程中的动态气动力与气动热环境虚拟试验;采用C++开发了实时分站载荷算法,实现了火箭飞行期间的载荷环境虚拟试验。开发了与运载火箭飞行仿真配合的总线通信接口,并基于EnSight开发了分布式动态可视化系统,通过共享内存的进程间通信方式实现了飞行力学环境的动态显示。结果表明,该系统可以给出火箭飞行力学环境的全局和关注点信息的动态变化,为飞行力学环境精细化分析和直观可视化研究提供了手段。     

基于HLA航电仿真系统成员的设计与实现

HLA技术框架能够满足航电系统仿真平台所要求的互操作性、重用性、可扩展性。分析了航电仿真系统的逻辑结构,研究了仿真系统联邦成员之间的数据传输关系,重点介绍了航电仿真系统中联邦成员的设计流程,并给出了联邦成员的具体的代码实现。     

两层式RTI设计与实现

原有的航天飞行训练模拟器采用组播方式实现分布式仿真中的信息通信,无法继续适应大规模复杂仿真训练任务的需求,该文目的在于将先进的分布式仿真技术引入航天训练仿真领域,具体设计并实现了一个跨平台的两层结构RTI(ISMERTI:航天医学工程研究所(Institute of Space Medico-Engineering)的缩写).首先介绍了所设计的ISMERTI的两层式体系结构和基于自适配网络通信环境(Adaptive Communication Environment,ACE)、libxml(开源的XML开发包)及STL包的跨平台实现技术,阐明了基于上述开发包的底层支持类的实现方法、ISMERTI接口调用方式以及ISMERTI服务的通信流程设计思路,接着将其应用到航天训练仿真中的交会对接视景仿真中.应用结果证明ISMERTI能够运行在Windows和Linux平台,能够较好实现基于HLA技术的航天训练仿真,对航天飞行训练的平台建设有重要意义.     

机载运载火箭飞行程序设计及仿真

关于载机和运载火箭分离程序的优化设计问题,为实现机载运载火箭飞行程序设计保证运行姿态稳定性,并进一步提高系统模型的可信度,在传统分析方法的基础上.考虑了箭机分离过程中载机与火箭飞行程序之间的相互作用,建立了载机与运载火箭的分离多体动力学模型,研究了影响飞行姿态的主要因素.开发了集仿真计算、三维视景演示和可视化结果分析为一体的机载运载火箭飞行程序设计仿真系统,实现了机载火箭飞行程序设计,性能分析以及三维飞行演示等功能.仿真结果表明系统提高了机载运载火箭飞行性能,并能为飞行程序设计的可行性与可靠性提供了科学依据.     

建模与仿真系统的体系结构问题探讨

建模与仿真体系结构描述和确定系统各部分之间的关系。本文分别讨论仿真系统体系结构和仿真支撑平台体系结构。仿真支撑平台体系结构由管理层、资源层、通讯层、应用层和基础设施层组成。应在资源——通讯——应用三维空间研究建立建模与仿真支撑平台协同环境。     

仿真网格体系结构及关键技术的研究与实现

网格是一个集成的资源与计算环境，是当前信息领域的研究热点。基于网格技术构建协同建模/仿真环境以及仿真网格，能在更大程度上支持各种仿真软硬件资源的共享，成为复杂系统建模与仿真的重要技术与工具。该文基于网格和Web技术构建层次化的仿真网格原型系统体系结构，对原型系统各个层次中涉及的仿真网格支撑平台技术、仿真网格仿真资源网格化技术、仿真网格服务管理技术以及仿真网格应用门户技术及其实现途径进行了研究与实现。     

基于共享内存机制的分布式飞行仿真研究

该文详细分析了适用于分布式飞行仿真的共享内存机制的原理，实现方法和性能特点，利用它可以设计出一种比较通用的适用于连续系统分布仿真的软件平台，在中小型仿真规模和粗粒度模型情况下，其性能能够满足分布式实时仿真的需要。     

使用QualNet实现联合仿真

对通信仿真工具QualNet做为HLA架构中的联邦成员同其它仿真软件实现联合仿真进行了研究.介绍了HLA体系结构中联邦的建立过程;各联邦成员仿真场景的建立过程;联邦成员使用RTI进行事件发布,消息定购,对象属性更新;描述了联合仿真的执行过程并给出了实体间通信结果的统计数据.通过对仿真过程的描述和对仿真统计结果的分析,验证了QualNet实现基于HLA架构联合仿真的可行性和实用性.     

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。     

基于HLA的导弹与飞机对抗计算机仿真

以高层体系结构High Level Architecture(HLA)为计算机仿真标准,利用国防科技大学开发的HLA建模与开发工具KD-RTI、KD-OMDT等开发了一套某型号的飞机和国产某型号地空导弹的对抗仿真系统。当飞机进入地空导弹火力范围内时发射地空导弹,可以击毁来袭的飞机。     

运载火箭大姿态调姿段全数值飞行仿真

以国产CZ系列运载火箭为研究对象,建立了大姿态飞行段全量数学模型,包括控制方程、箭体运动以及数字校正网络和非线性开关函数.并利用Matlab/Simulink仿真环境对大姿态调姿系统进行了全数值仿真研究.在仿真过程中,采用模块化思想建模,先将系统分解为一系列功能相对独立的子系统,再进行仿真模型集成,构建出大姿态调姿系统的总体模型.还对仿真模型进行了验证,分析了其在给定输入条件下的输出情况,仿真结果表明:模型建立正确,调姿系统的性能指标均满足技术要求,能够较好的完成调姿功能.最后对仿真模型进行了精度分析并提出了进一步研究方向.     

飞行器三维动画仿真

本文介绍了基于微机和图形加速卡的飞行器三维动画仿真，讨论了真实感三维实体动画的实现方法。利用飞行器三维动画仿真系统可方便建立飞行器实体模型，选择飞行器实体及运动数据，交互地观察飞行器运动画。     

运载火箭速率陀螺故障分析与仿真

以某典型运载火箭为例,在速率陀螺的结构及工作原理分析基础上,对故障模式进行分析并建立了正常及故障数学模型,应用Matlab/Simulink软件进行仿真,得到了系统正常信号与故障信号,为故障诊断中的样本数据产生与获取问题奠定了基础。同时也为姿控系统中其它部件故障模式仿真分析提供一定参考。     

全数字通用飞行仿真平台的设计与实现

针对作战训练并验证先进飞行控制律,设计一种全数字通用飞行仿真平台。介绍该平台的总体结构,在建立飞机动力学模型和通用飞行仿真数据库的基础上,阐述各模块的功能和创建方法,以某型无人机为例,对平台进行仿真验证。结果表明,该平台直观性强,输出参数准确,能较好地模拟真实飞行。     

基于网格技术的仿真系统互联与互操作

当前国内基于HLA/RTI开发的大多数仿真系统都是在局域网内构建单联邦,实现联邦内各联邦成员之间的互联与互操作。该文将网格技术与HLA/RTI相结合,实现广域网内多个仿真系统之间的互联与互操作,完成联邦级或系统级的功能共享和重用,并对基于网格技术互联的系统体系结构及关键技术进行了介绍。     

运载火箭载荷主动减缓控制律的设计与仿真

该文的研究内容包括两个方面,一方面讨论了高空风的抑制方法,设计了加速度反馈的载荷主动减缓控制律;另一方面,文中建立了运载火箭姿态控制系统仿真模型,研究在MATLAB环境下对一类复杂的时变系统仿真的问题。利用MAT LAB模型对载荷主动减缓控制律进行仿真,结果表明,此控制律能有效地抑制高空风,尤其是减小切变风引起的气流攻角。     

快速机动发射运载火箭测发控系统的设计分析与展望

快速机动发射运载火箭担负着快速进入太空的使命,其配套的测发控系统需要适应快速机动发射运载火箭总体的简易、快速响应体制,达到短时间内实现快速测发的目标。通过对国内现有的XX-11、XX-1A、ZQ-1、XX-6等具有代表性的快速机动发射运载火箭测发控系统进行分析,总结归纳其技术特点,并对快速机动发射运载火箭测发控系统的未来发展作出展望。     

基于HLA/局域网的异构仿真系统实现

高层体系结构(HLA)通过一套标准接口将异构的仿真节点封装为具有同样接口形式的联邦成员,支持异构模型的协同仿真。目前还没有统一的方法将不具备足够开放性、不能封装为HLA联邦成员的仿真节点集成到整个基于HLA框架的仿真系统中。为解决该问题,设计HLA/局域网混合的异构仿真结构,并按设计构建初步的仿真系统。测试证明系统稳定可靠,可满足仿真要求。