军机仿真系统的系统设计与先进技术

该文归纳了现代军机飞行仿真训练系统的任务和特点，提出并分析了现代军机飞行仿真训练系统顶层设计重点关注的功能和要求，以一个全任务型军机仿真系统实例阐述了仿真系统的系统构成，提出并论述了一些关键系统的新技术。最后，对军机仿真软件进行了归纳和划分。     

飞行仿真系统的确认、验证和认证研究

根据飞行仿真系统的实际需求给出了确认、验证和认证(VV&A)的新的定义。应用新的VV&A定义结合全功能飞行仿真系统的特点提出了适用的VV&A过程模型,另外,还提出了主输出带置信度评估方法。上述VV&A的理论与方已成功地在“J5QM-2型飞行仿真系统”和“直升机旋翼自转着陆飞行仿真系统”的置信度评估过程中应用，收到了良好的应用效。     

基于PC的武装直升机编队飞行训练仿真系统

现有武装直升机飞行模拟训练设备价格昂贵、功能单一,因而其应用受到限制。为此,系统地研究了基于PC机和虚拟现实技术的武装直升机飞行仿真互联系统的关键技术,开发了基于PC机的武装直升机编队飞行训练仿真系统,为武装直升机编队飞行模拟训练及反坦克战术训练提供了一种经济实用的仿真训练手段。     

基于UML-ARENA的建模与仿真方法研究

为开发出便于复用、扩展的离散事件仿真系统,提出了一种新的建模与仿真方法——UML-ARE-NA。该方法利用统一建模语言UML对系统建模,利用仿真软件ARENA对所建模型进行仿真。该方法不仅规定了仿真系统的开发步骤,还设计了对象模型转换规则以及ARENA映射规则。整个开发过程分为建模与仿真两个阶段。在建模阶段,首先通过对系统进行概念分析,设计出系统的功能模型和动态模型。然后利用对象模型转换规则将功能模型和动态模型转化为对象模型。在仿真阶段,利用ARENA映射规则将对象模型转化为ARE-NA仿真程序。通过飞行保障过程的一个仿真实例对该方法的有效性进行了检验。     

基于Flightgear模拟器的实时可视化飞行仿真系统

针对国外某型无人飞行器,建立了非线性六自由度飞行模型和自主导航控制系统,在此基础上,利用Flightgear飞行模拟器外部数据输入/输出接口,将飞行仿真数据通过网络实时传递,驱动Flightgear可视化引擎,实现飞行仿真中,飞行姿态、天气条件和地理环境的三维实时可视化显示。仿真试验表明,该可视化飞行仿真系统可扩展性强,开发周期短,系统建设简单,使用方便,为今后的深入研究打下了良好基础。     

综合飞行/火力控制系统动态仿真综合技术研究

重点介绍了现代攻击机实现综合飞行/火力控制系统过程中,飞行控制系统和综合航电火控系统动态仿真综合的目的、仿真综合原理、仿真综合构成和关键技术,最后阐述了动态仿真综合的意义。     

一种研究型民机飞行模拟器设计与实现

飞行模拟器是一个复杂的人-机实时仿真系统,已被广泛用于飞行训练和飞机研制.首先论述了民机飞行模拟器的发展特点,然后介绍了本实验室研制和开发的研究型民机飞行模拟器.采用可扩展结构框架、模块化设计方法.重点研究了飞行管理计算机系统的飞行计划控制、导航计算和信息显示功能,完善了自动飞行控制系统、发动机系统的建模,设计并实现了综合电子显示系统的显示方案.最后,进行了总结.     

直升机旋翼系统仿真建模研究

以某型直升机飞行模拟器为背景,阐述了如何建立直升机旋翼系统的仿真数学模型.运用旋翼的空气动力学理论,分析了其中的技术要点,有针对性地讨论并设计了一种旋翼系统仿真模型的建模方法,其中根据直升机模拟器飞行动力学仿真的需要对旋翼系统模型进行了适当简化,降低了模型的复杂性.仿真结果表明该模型能够较逼真地模拟直升机的动态特性,实际应用效果验证了所述理论及方法的有效性.     

一种基于光纤网络实时飞行仿真系统

提出了一种基于广播内存光纤网的分布式无人机实时飞行仿真系统,通过对系统数据交换网络和功能节点的设计克服了一般的网络环境中存在通信延迟和有限带宽等缺点,使系统实时性和扩展能力都得到保证。系统按照节点功能分为无人机动力学、运动学特性仿真,传感器的仿真,实时仿真飞行数据、飞行轨迹、三维视景显示与数据记录和遥控/遥测与地面检测等部分。半物理实时飞行试验结果表明系统设计正确,满足新型无人飞行器飞行控制系统的内、外回路动态控制功能和性能测试与验证要求。     

实时仿真飞行管理系统的研究

对在基于网络的实时仿真系统上建立可行的仿真飞行管理系统进行了研究。在满足实时性要求前提下，实现了飞行管理系统中控制显示组块（ＣＤＵ）的动态图形仿真。对横向飞行剖面的生成进行了讨论，并实现了实时运行环境中横向飞行计划的生成。给贞了一种航线导航的控制率设计方法。建立了一个通用的、基于网络连接的飞行管理系统模型。     

空空导弹飞控软件实时仿真系统研究

飞控软件仿真技术已经成为现代化数字空空导弹研制的关键,如何对飞控软件进行验证是空空导弹研制的重点。分析了空空导弹飞控软件实时仿真系统实现的关键技术,建立Windows XP RTX实时操作系统平台和DSP嵌入式飞控软件调试系统,利用双口RAM实现数据交互,并采用外部硬件中断源协调各功能模块。以此为基础,设计了一套飞控软件仿真系统,联调测试表明,该仿真系统很好地解决了飞控软件的动态实时仿真问题。     

伪随机编码调相8mm连续波雷达

为测量低空飞行目标,研制了伪随机码调相(PN-BPSK)8 mm连续波雷达.其信号模糊函数在二维(τ,ωd)平面内逼近冲击函数,有利于减小海杂波干扰和提高对目标的分辨率.目标回波信号接收,采用最大似然估值技术的雷达接收机,在正交开环的近似最大似然估值器中同时完成时延、多普勒频率估值,这种方法保证接收机能够跟踪高动态目标.通过对雷达进行模拟检测和现场试验表明,可以在信号电平有20 dB波动的条件下,实现对海面背景下高动态低信噪比,低空飞行目标的稳定跟踪测量.     

机场助航灯光强动态检测仿真系统的实现

针对机场助航灯具光强检测车调试时随机误差多和工作状况不稳定的问题,构建了机场助航灯光强动态检测仿真系统。仿真系统以机场助航灯具光强检测车检测软件为基础,应用数字仿真技术,对机场助航灯具光强检测车各硬件设备和助航灯光进行了数值仿真。建立了测距系统、照度和颜色检测系统、助航灯光、行驶系统、助航灯定位系统的仿真模块,应用多线程技术与检测软件配合,实现了在单个计算机上的实时仿真。实际应用表明,该仿真系统能够实时仿真机场助航灯具光强检测车对助航灯的检测过程,逼真度高,实时性好,使用方便,完全消除了随机误差对系统调试的干扰,对机场助航灯具光强检测车的研制具有重要的辅助作用。     

串置翼垂直起降无人机过渡机动飞行控制

针对新型串置翼布局推力矢量无人机在垂直起降、过渡机动飞行过程中强非线性、强耦合及控制冗余的问题,采用动态逆控制方法设计全局控制系统,无需针对不同飞行模式切换控制策略。在此基础上,提出二级递进式控制分配策略,将序列二次规划、链式递增方法相结合,对航迹回路和姿态回路的控制量进行综合优化分配。同时,根据任务需求及飞行状态,基于离线数据库在线实时更新直接力控制分配目标函数权值。采用松弛约束策略,局部放宽非线性优化问题约束,增加优化求解速度。仿真结果表明该控制器能够有效跟踪高机动目标航迹。     

微型涵道飞行器的自适应逆控制方法

微型涵道飞行器可以悬停、垂直起降和前飞,且安全性高、结构紧凑、噪声低。但是,微型涵道飞行器由于大飞行包线、特殊气动布局、低速度、小尺寸和复杂飞行环境,所以具有明显的非定常和非线性飞行力学特性。针对这一问题,研究了应用动态逆控制律的新方法--神经网络自适应逆。采用动态逆控制器、神经网络补偿器、比例微分(proportion-derivative,PD)补偿器和伪控制补偿器构建了微型涵道飞行器飞行控制系统。仿真结果表明,相比动态逆 比例积分微分(proportion-integral-derivative,PID控制系统,本文设计的自适应逆控制系统具有更强的稳定性和鲁棒性。     

动态飞行仿真系统高载荷训练研究

介绍了动态飞行仿真系统的总体设计，结合现代军机的高载荷（高G值），飞行特点，详细介绍了高载荷飞行仿真的当前状况，从飞行仿真技术原理方案和载人离心机原理方案出发，采用了实时飞行仿真技术，直接力矩控制技术和交流同步电机驱动主心机的伺服调速体制，实现了高载荷（高G值）模拟飞行训练。     

用于大机动飞行仿真的四元数改进算法

传统的四元数和欧拉角之间的转换只在[-90o,90o]之间取值,且仅是对体轴系下的姿态角进行处理,并没有考虑与航迹轴相关的航迹角的转换问题,这样在大机动飞行仿真中不仅会使飞机方程的解出现奇异,且不能正确表示飞机的姿态。提出了一种新的改进算法,使用该算法,不仅能够实现全角度的四元数与欧拉角之间的转换,也对航迹角的解算进行了相应的处理,使仿真结果与姿态角和航迹角的定义及定义域吻合,能够正确描述飞机的飞行状态。经过对多种大机动飞行动作的仿真,验证了本方法是正确、实用的。     

结冰条件下人机环复杂系统分布式仿真方法

飞机结冰严重影响飞行安全,基于人机环的飞行仿真是研究结冰飞行动力学特性与飞行安全的重要手段。针对复杂飞行仿真系统对实时性要求较高的特点,分析了反射内存网的组网构建方法与实时性工作方式,改进了结冰气动导数模型,开发了包括外部环境、气动力计算、风险评估与边界保护等7个网络节点的分布式仿真系统,为结冰飞行事故重现和飞行控制律验证提供了可靠的平台。提出了基于人机环实时仿真的飞行安全分析方法,包括结冰条件下飞行安全窗和基于相平面的稳定域,对提高驾驶员的情景感知能力,保障飞行安全具有参考价值。     

伸缩翼飞机变形飞行的建模与滑模变增益控制

研究了伸缩翼飞机变形飞行过程的动力学建模与鲁棒控制问题,以分析机翼变形对飞机性能的影响机理,并实现机翼变形时的平稳飞行。首先通过气动仿真分析构建了伸缩翼飞机气动参数与机翼变形的关联函数,进而建立了变形飞行的动力学模型。在此基础上提出了一种新的滑模变增益控制(sliding mode gain scheduled control,SMGSC)策略,更好地保证闭环系统的全局稳定和鲁棒性能。仿真结果表明,机翼伸缩能直接改变飞机的气动特性和运动模态;SMGSC能更好地保持伸缩翼飞机变形飞行时的状态稳定,并消除复合干扰的影响;伸缩翼飞机通过机翼变形可以减少50%的燃油消耗实现同样的飞行任务,具有重要的性能优势。