空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台方案研究

在研制空间飞行器导航系统的过程中,搭建导航仿真平台能够有效地节约成本并缩短研发周期.在模块化、通用化和标准化设计原则的指导下,利用多台计算机和相应的数据总线开发了空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台.在空间飞行器导航系统特性分析的基础上,提出了捷联惯性导航系统、GPS、脉冲星导航系统、磁强计和星敏感器组合导航方案,设计了仿真平台的结构,论述了仿真平台的硬件设计、软件开发和算法,并探讨了仿真平台的扩展性能.试验表明该仿真平台能够逼真地模拟空间飞行器导航系统,并为设计者提供有益的建议.     

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。     

伏尔(VOR)导航动态模拟应用研究

为进行ＶＯＲ导航系统地面仿真试飞实验,设计了ＶＯＲ导航信号动态模拟器,它可模拟动态的ＶＯＲ导航信号。本文介绍了其工作原理及组成,进行了地面全实物动态仿真试飞实验,并经空中试飞验证了该仿真方案。     

歼击机飞行员三轴加速度过载建模与仿真研究

持续载荷飞行仿真平台是一种新型飞行模拟器,为了能够精确控制该模拟器的运动系统,需要解决飞行员的三轴加速度过载的计算问题。通过对模拟器运动系统以及飞行员的运动规律分析,运用理论力学的知识,推导出歼击机飞行员三轴加速度过载的数学模型。最后对该模型进行了数字仿真,并用实验方法对仿真结果进行了检验,显示该数学模型正确合理,能够作为解决上述问题。     

战斗机飞行仿真系统HLA互联系统

随着军用仿真模拟器的发展和普及,对模拟器互联以便实现更复杂的仿真任务成为当前需要研究的问题。对战斗机飞行仿真系统HLA互联系统的设计、开发和调试进行了总结。介绍了飞行模拟器的一般系统构成和现有的几种分布仿真标准,选择HLA标准开发了分布仿真训练系统,通过设置HLA网关将各个模拟器联接起来,组成一个联邦。联网系统中各个模拟器内部结构保持不变,并且系统的软件修改很少。文中对系统的交互数据进行了描述,讨论了HLA网关的结构和功能以及联网系统的开发和调试过程。     

飞行模拟器发动机系统建模方法研究

发动机系统建模是飞行模拟器建模的重要组成部分,发动机模型的准确度直接影响了飞行模拟的逼真程度。首先研究了飞行模拟器发动机系统的建模方法,对分排气式双轴涡轮风扇发动机进行了建模,在与真实发动机特性进行比较的基础上对模型进行了修正,在飞行模拟器其他系统配合下进行了调试验证,得到了仿真结果。并对飞行模拟器建模所特有的故障设置和ATG试验的实现方法进行了讨论及仿真验证。     

飞行模拟器协同训练网络互操作仿真

研究了模拟器协同训练网络和飞行模拟器系统的互操作构架和接口,用于飞机模拟器和商品货架飞行仿真软件的互操作.开发接口代理将不同协议、不同接口的飞行模拟仿真系统(如飞机模拟器、微软模拟飞行X、FlightGear)互联,实现分布式网络飞行模拟训练.将某型飞机飞行模拟器与MSFSX和FlightGear等飞行仿真系统互联演练,验证了提出的互操作构架、接口和代理机制的可行性,对推进构建模拟器协同训练网络具有重要意义.     

持续载荷飞行模拟器运动系统研究

首先介绍了一种新型具有持续载荷特性的飞行模拟器的原理及系统组成,在此基础上,推导了其运动系统稳态数学模型,最后以某型载人离心机为运动平台进行了飞行模拟器验证实验,结果证明运动系统模型的正确,离心机运动平台能够满足持续载荷飞行模拟器提供载荷要求,且系统响应速度可以满足持续载荷飞行仿真要求。     

卫星星座导航数学仿真系统及其关键技术研究

为了研究卫星导航系统的星座覆盖性能,信号链路、时间系统等关键技术和性能指标,有必要建立导航星座仿真系统,完成导航星座系统在各种模式下的工作状态模拟并对其结果进行分析和评估.论述了基于高层体系结构(HLA)仿真平台下的卫星星座导航数学仿真系统的总体设计,介绍了卫星导航星座分系统以及仿真支撑环境的功能.在此基础上,分别对仿真时间的推进策略、数据分发管理、仿真时间同步以及卫星轨道确定等关键技术进行了分析与研究.试验结果表明,本文设计的仿真系统及采用的若干关键技术,能够很好的满足仿真与评估的需求,对我国北斗卫星导航系统的研制具有重要的参考价值.     

景像匹配导航系统全局仿真技术研究

提出了开展“景像匹配导航系统全局仿真技术研究”的四个重要环节,即纯计算机仿真、半实物仿真、飞行实验仿真和系统评估仿真,并详细介绍了北航“地形匹配/景像匹配-211工程重点实验室”以此为基础开发的五种仿真平台,为景像匹配导航系统的全局仿真研究提供了一个总体框架。     

飞行仿真器导航系统建模与仿真

飞行仿真器导航系统仿真技术的研究是飞行仿真器研究开发的一个重要部分,导航系统为飞行仿真器的其他系统提供重要的相关信息,包括飞机的位置、高度、速度、加速度以及飞机当前姿态等参数。首先研究了真实导航系统的基本原理,然后分析了导航系统在飞行仿真器中如何进行参数解算,以及如何与其它系统进行信息交互模拟真实飞行器的导航过程。所采用的导航方式是无线电导航和惯性导航组合的方式。     

分布式INS/GPS组合导航仿真器开发

在研制INS/GPS组合导航系统之前建立INS/GPS组合导航仿真器系统是节约研制成本和缩短开发周期的有效途径,利用多台计算机搭建分布式组合导航仿真器能够更逼真的对系统进行仿真。该仿真器由GPS仿真子系统、INS仿真子系统和INS/GPS组合导航仿真子系统三大部分组成,对该系统之间的硬件接口设计、算法和软件开发进行了论述,对比较难解决的系统同步问题提出了解决方法。最终的设计方案已成功的应用于某飞机仿真系统中。     

INS/双星组合导航系统仿真平台研究

建立了INS／双星组合导航系统仿真研究平台，提出了双星系统中2种误差的建模方法，即定位信息滞后误差和接收机定位零偏的建模方法，并详细地介绍了跑车试验方案、软件设计和测试，为INS／双星组合导航系统的仿真／半物理仿真研究提供了一个仿真平台。     

中低纬度下惯导极区性能模拟测试方法

针对惯性导航系统极区性能试验难以实地开展的问题, 研究了一种模拟测试的方法, 并基于横向坐标系编排给出了以组合导航系统作为测量基准的惯导模拟测试方案。首先分析了模拟测试技术研究的必要性, 然后根据轨迹形变最小原则详细推导了基于横向坐标系编排的极区模拟测试转换公式, 之后针对测试中采用不同基准的情况, 提出了相应的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)转换算法, 并提出以惯性导航系统/全球导航卫星系统(inertial navigation system/global navigation satellite system, INS/GNSS)为参照基准的一种具体测试方案, 最终完成了仿真实验, 验证了模拟测试理论的正确性。结果表明, 在基准误差不计的情形下，试验导航参数误差与惯导实地横向编排解算误差相当。初步验证了所提方法替代极区实地试验进行精度性能评估的可行性, 为后续极区模拟测试评估研究奠了定理论基础。     

多系统组合导航仿真器设计

通过分析多种导航系统各自的特点,从对惯性导航系统误差状态的可观测性出发,考虑到校正方式的自由选择、滤波算法的不同采用以及信源的有效性检验等因素,建立了多系统组合导航模型,并采用Simulink工具搭建了该系统仿真器模块。仿真器能够自动地将处于工作状态的导航子系统按照最优准则组合起来,不但能够独立地执行,而且可以与其它导航系统仿真器一起集成在RT-LAB实时环境下正确运行。仿真结果表明,在满足精度的前提下,该系统具有导航信息的冗余性、互补性、容错性等良好性能。

Abstract：

By studying on observable of INS error states and the characteristic of each navigation system,considering the choice of the revision way,the adoption of different filtering algorithms and the verification of the information source,a multi-system integrated navigation model was built.The simulator module of this model was constructed by Simulink tools in MATLAB,which could integrate all active navigation subsystems automatically.The simulator not only could execute independently,but also could run accurately on RT-LAB real-time environment combined with other navigation system simulators.The simulation result indicates that the simulator has many good performances which include the flexibility in integration pattern of navigation systems,the redundancy and complementarity of navigation information,the fault tolerance of the whole system,etc.     

自主式水下潜器导航仿真系统研究

基于Windows网络平台用VC 语言开发出了自主式水下潜器(简称AUV)导航仿真系统,论述了仿真系统的体系结构、网络通信和数据交换;详细介绍了仿真系统中运动载体计算机和导航设备计算机的软件实现方法和关键技术;对重力匹配和地形匹配算法也作了相应的介绍;对仿真平台进行了仿真验证分析。结果表明,该仿真系统结构合理可靠,各子系统采用的数学模型和仿真算法正确可信。该仿真系统可作为演示、验证和评估AUV导航系统正确性、有效性和实用性的先进手段和科学方法,并已得到实际应用。     

六自由度飞行模拟器体感模拟算法及仿真实现

针对国内首台直九飞机六自由度模拟器，研究了与之相应的体感模拟算法，并应用MATLAB及VC 建立了模型。在此模型的基础上，对一组实际飞行数据进行了仿真计算和分析。结果表明，该算法为充分发挥六自由度模拟器模拟能力提供了一种有效的方法。     

一种飞行模拟器音响仿真系统的研究与实现

为了使飞行仿真更加逼近真实飞行，给飞行模拟器配置相应的音响系统是十分必要的。提出了一种基于波表合成技术的声音建模方法，和通常在频域建模或插值的方法相比，该方法具有处理速度快、计算简单、编程实现容易、能够方便处理大量声音样本等特点。给出了基于该方法的直升机座舱噪声环境仿真方案并设计实现了基于上述方案的数字音响仿真系统。实验证明，该系统能够较好的模拟直升机飞行过程中座舱内的声音环境从而提高了飞行模拟的逼真度。