一种基于VxWorks的飞行仿真实时管理系统

结合北京航空航天大学自动控制系开发的某大型工程飞行模拟器系统，介绍了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks和多处理机系统的仿真系统结构及其开发环境。首先介绍了VxWorks的特点。然后介绍了飞行仿真系统的总体结构及管理系统的主要功能。最后讨论了实时管理系统实现中的关键问题，包括多任务管理在不同开发环境下的实现以及分布式仿真系统的实时数据通讯等。     

基于CANbus的网络控制系统仿真平台

传感器、控制器与执行器的数据经网络进行传输与交换的闭环控制系统称为网络控制系统。网络控制系统是随着计算、通信和控制发展起来的新一代控制系统。目前针对网络控制系统的研究已愈来愈受到业内人士的关注，但是大都是通过软件模拟的方法。网络控制系统作为应用型的领域，软件模拟忽略了实际中的不确定性，因此有局限性。本文介绍基于CAN总线的网络控制系统仿真平台，包括硬件和软件，在现实的网络环境下解决网络控制系统中的种种问题。同时通过一个在此仿真平台所做的实例，以证明网络引起的时延会引起控制系统的不稳定。     

基于微型核的双星编队实时仿真系统

为了测试微型核的实时软/硬件性能,利用两个微型核原理样机及dSAPCE实时仿真器构建了双星编队实时仿真验证系统。在实时系统构建的过程中,分别解决了两个微型核之间的时间同步、dSAPCE与微型核原理样机CAN总线双向数据转换以及dSAPCE实时串口数据如何驱动STK场景实时动画显示等问题。利用建立的实时仿真系统,进行了双星编队姿态协同控制算法仿真,仿真结果表明基于微型核的双星编队实时仿真验证系统的软/硬件的正确性。     

基于处理器在回路的卫星编队仿真验证系统

为了验证星载计算机的软/硬件性能,建立了以两个星载计算机为核心的卫星编队仿真验证系统。介绍了该系统的软、硬件构成,重点解决了动力学仿真机与星载计算机CAN总线双向数据传输、动力学仿真机以及星载计算机的进程同步、星载计算机的无线通信以及实时驱动STK场景动画显示等问题。在成功实现系统的基础上,进行了双星编队自主维持控制仿真。仿真结果校验了系统设计的合理性以及软硬件接口的正确性。

Abstract：

To verify the software and hardware performance of the on-board computer, a demonstration simulation system for formation flying satellites was established based on two on-board computers. The software and hardware architecture of the simulation system were introduced, and the key problems of the data communication between the dynamic simulation computers and the on-board computers via CAN bus, the synchronization of the dynamic simulation computers and the on-board computers, the wireless communication of the on-board computers, and the real-time visualization animation by driving STK were solved. Based on the developed processor-in-the-loop simulation system, the autonomous formation keeping control for dual satellites was performed. The simulation results demonstrate the validity of the simulation system and the correctness of the software and hardware interfaces.     

基于CAN总线的分布式无人机实时仿真设备研究

CAN总线在汽车与工业过程控制领域应用广泛,并扩展到航空航天领域.设计了一种基于CAN总线的小型分布式实时仿真设备,用于在外场开展无人机半物理实时飞行仿真试验.根据实时仿真设备对CAN的实时性需求,提出了一种基于时间触发的,并充分发挥了CAN本身位仲裁机制优点的CAN总线高层协议.实验表明该协议完全满足实时仿真设备的实时性要求;同时也表明其提高了总线的带宽利用率达80%以上,适合于需要在较短周期内传输大量数据的应用.     

基于MATLAB的卫星姿态控制半物理实时仿真平台

介绍了利用MATLAB的实时工具箱RTW和xPC Target，建立包括一台宿主机和两台目标机的卫星姿态控制系统半物理实时仿真平台的方法。系统仿真结果表明实时仿真结果与数学仿真结果基本一致，仿真系统实时性符合要求。该平台不但适用于系统的全数字实时仿真，扩展相应的硬件后还可用于卫星姿态控制系统的半物理实时仿真。     

反导半实物雷达与数学仿真模型的实时集成

基于VxWorks和高层体系结构(HLA),采用射频注入式仿真方法,对反导防御系统对目标进行探测、跟踪、识别、拦截和数据通信的全过程进行实时仿真集成。实验中干扰机为实装设备,雷达为半实物设备,其它均采用数学仿真模型。按照实时性约束采用三层体系结构:非实时层、弱实时层和强实时层。给出了系统的设计框架,重点分析了各关键数学模型的工作原理。实验结果表明,采用该体系结构能够有效地将实物设备、半实物设备和数学仿真模型集成起来,具有低成本、高效率、实时性和可靠性的特点。     

基于RTW和VxWorks的飞行控制系统实时仿真

介绍了一种使用Simulink/RTW建模工具和Tornado/VxWorks嵌入式实时操作系统进行飞行控制系统快速原型的方法。首先对一个非线性的纵向短周期运动的飞机模型进行了线性化后的动态逆控制系统的设计。该控制系统满足C^＊准则。然后使用Simulink的模型代码自动生成技术,生成经优化的可直接在VxWorks系统上实时运行的应用程序,并且能够实时监控目标机的运行状态以及对Simulink模型实现在线调参。接着,以Pentium4处理器微机为目标机,在以太局域网的环境中下载可执行模块,实时运行和监控目标机的运行。最后,将实时仿真的结果与Simulink的数字仿真结果进行了对比分析。     

基于CANbus的分布式实时系统仿真平台

分布式实时系统的理论分析沿用了实时任务调度理论中的结果，但在分布式实时系统中，为了满足系统中事务的实时性要求，不仅要合理分配每个结点中的任务的优先级，而且还要考虑网络数据帧的优先级。在对分布式实时系统进行研究中，软件的模拟忽略了实际中的不确定性，因此有局限性。本文着重介绍基于CAN总线的分布式实时系统仿真平台，包括其硬件和软件，并且介绍了一个利用此仿真平台所作的关于节点之间时钟差异的仿真实例。     

分布式实时仿真系统的实时性验证

实时仿真系统满足实时性要求是仿真结果可信的前提条件，要验证实时仿真系统的可信性首先要分析、验证实时仿真系统的实时性。由于分布式实时仿真系统组成复杂、类型多样，并且位置分散，其实时性分析更加复杂。重点分析了影响分布式实时仿真系统实时性的主要因素，提出了六个指标来分析其实时性，同时给出了各指标的定量计算模型，所提出的指标结合综合评估模型，可以判断具体系统是否满足实时性要求及满足实时性要求的程度。     

基于实时网络的半实物仿真集成平台研究

半实物仿真试验是制导武器系统研制过程的重要手段。半实物仿真集成平台的构建是对原有仿真系统的扩充和升级,集成平台包括了DOS、Windows 2000和LABVIEW RT三种操作系统,反射内存和广播内存两类实时通讯网络。介绍了集成平台的硬件构成和主要设备功能,解决了半实物仿真集成平台中的实时网络性能指标测试、实时数据采集和LABVIEW RT下利用反射内存进行实时数据传输、实时网络接口计算机设计等关键技术问题。目前,该半实物仿真集成平台已经成功运用于某制导武器的半实物仿真试验中。     

实时协同仿真平台

介绍了基于CSCW结构的新型仿真平台：GPRTS。首先介绍了系统的总体结构，实现原理及建模环境，Agent技术在信息挖掘和网络服务等领域得到了广泛的应用，但在仿真及建模领域却很少涉及，本文介绍了Agent技术引入系统实现的数据管理和传输，并给出了系统实现的关键技术。     

基于xPC的小卫星半物理仿真验证平台

介绍了小卫星控制系统地面半物理仿真验证平台的系统软硬件设计,并进行了姿态控制系统仿真验证.xPC实时仿真机作为平台核心,在气浮台上与星载计算机、敏感器、执行机构等实物组成闭环控制回路.引入数据库系统对仿真数据统一管理,联合地面显示终端实现了仿真数据的可视化及仿真过程的回放.利用建立的实时仿真系统,进行了卫星三轴姿态控制半物理仿真,结果表明本仿真验证平台系统软硬件结构的正确性.     

卫星热控系统实时仿真研究

对卫星热控系统的动态特性进行实时仿真,关键是寻找快速简便且具有足够精度的算法。计算星载仪器和设备时采用双层集总参数法;计算星外设备的外热流时,将积分简化为代数运算;计算星外设备与卫星本体之间对外来辐射的相互遮挡关系时,将卫星本体简化为球体。仿真结果较准确地反映出卫星在轨实时运行期间星外部件所接收外热流及星内外设备平均温度变化规律,同时满足实时性要求。