基于UML语言的航空电子系统快速原型设计

航空电子系统中的快速原型设计主要涉及航空电子系统的快速原型设计,作战飞行软件的快速原型设计和座舱显示系统的快速原型设计等,主要提出用UML语言描述航空电子系统设计的方法以及航空电子系统、作战飞行软件和座舱显示系统一体化设计开发过程,并以一个典型的综合航空电子系统为例进行了分析、设计、建模、仿真和演示验证。     

模型驱动的复杂反应式系统顶层设计与验证

为克服复杂系统传统丈档驱动式设计方法的不足,实现复杂系统的全数字化设计,研究了用于数字化设计顶层环节的模型驱动式系统设计与验证方法.该方法强调在复杂系统设计的初期即对系统进行建模,建立系统的电子样机(可执行模型),并通过仿真消除其中的歧义和错误,验证设计满足用户的要求,避免将系统开发早期引入的错误带入后续开发过程中;以某型无人机飞控系统为实例,利用模型驱动开发平台设计其电子样机.设计实例表明该方法能显著缩短研发周期,提高研发质量,降低研发成本,对实现复杂系统全数字设计具有重要意义.     

机载图像处理引擎实时仿真平台

针对航空电子系统中图像处理模块数字化设计的趋势,建立了一个完整的机载图像处理实时仿真平台。该平台以电子系统级设计（ESL）方法为基础,利用Handel-C语言将视频处理系统中关键算法模块抽象为知识产权核（intellectual property core）,同时进行系统级仿真与验证,并通过FPGA实现。解决了单纯用软件实现算法实时性差、难以协同设计验证的问题。座舱综合显示和视景增强子系统被用来作为案例在该平台上实现,验证了平台仿真的实时性。     

星载电子系统数字化设计仿真平台

针对卫星数字化设计的趋势,建立起面向任务化、功能化、用户化,集设计、仿真验证、开发于一体的星载电子系统数字化设计仿真平台。该平台以SoC设计方法学为基础,吸收了现有的SoC体系结构研究的成果,将星载电子系统抽象为IP模块并借助FPGA验证平台对系统设计进行验证,集合软件开发平台进行系统开发以及相应的应用软件设计。该平台的建立使星载电子系统数字化设计仿真更为灵活,同时加强对复杂设计的管理,有效的降低星载电子系统设计中的风险,缩短设计周期,降低设计成本。     

基于微型核信息电子系统卫星姿态控制半实物仿真

提出了分布式卫星系统子星通用核心模块“微型核”的概念,设计了“微型核”关键部件信息电子系统,并结合dSPACE实时仿真机进行了小卫星姿态控制半实物仿真。信息电子系统能够进行参数采集,数据处理,信息提取和各种具体控制模式的实施等任务,是整个卫星的管理中心,简化了卫星结构造型,提高了整星可靠能力。为了验证信息电子系统的设计方案,将系统的原理样机接入卫星姿态控制闭环系统进行半实物仿真。仿真结果表明了该信息电子系统设计的正确性和有效性     

基于HLA的森林灭火仿真系统的关键技术研究

针对虚拟森林灭火仿真需要多种不同要素同时参与灭火仿真的功能需求,提出了一种基于HLA的可扩展的分布式森林灭火仿真体系结构。由于涉及大范围三维场景仿真,系统同时需要实时逼真的显示效果。从项目需求出发,就系统设计、开发过程中的关键技术,如FOM/SOM设计、联邦成员框架结构设计,联邦成员内部的多线程软件设计等分别作了深入研究,在此基础上实现了森林灭火仿真原型系统的设计与开发。     

星载软件在环的GNC快速原型仿真系统设计

为了实现复杂航天器导航、制导与控制(guidance navigation and control,GNC)系统的快速设计与仿真验证,加快GNC系统从算法设计到产品实现的过程,解决数字仿真与实物仿真一致性的问题,提出了一种基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统。通过虚拟GNC计算机处理器内核和硬件接口的方式实现星载GNC计算机原型,解决了快速原型仿真系统GNC软件代码与实物星载计算机软件代码的一致性;利用Simulink/Matlab进行航天器动力学/运动学建模和GNC系统测量部件及执行部件的数字化建模,基于实时扩展(real time extension, RTX)系统和功能硬件板卡实现数字化模型与实物的转化,解决数字仿真与实物仿真GNC系统内部接口特性、时序和逻辑一致性的问题。应用实例表明,基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统仿真数据与GNC半物理仿真系统仿真数据高度一致,证实了仿真系统设计的有效性;同时基于该仿真系统可以实现GNC系统软件、算法和单机产品的并行开发,缩短系统研制周期。     

虚拟多功能显示系统设计

简单介绍了座舱显示系统的发展及现状,并详细介绍了虚拟多功能显示系统的设计原理以及关键问题的解决方法。系统采用面向对象的程序设计方法和模块化设计思想,利用OpenGL和GLS等仿真软件,完成了虚拟座舱的“一平三下”多功能显示系统设计,通过触摸屏的虚拟按键实现信息输入和显示模式切换,并开发了基于Socket的通讯接口,通过接收任务计算机数据,该系统可以实时显示飞机的飞行、导航、机载设备、火控、发动机等参数,满足仿真任务的需求。     

基于快速控制原型的风力发电半实物仿真系统

为提高风力发电MPPT控制器设计与测试验证的快捷有效性,提出了基于LabVIEW FPGA的MPPT快速控制原型(RCP)系统。在LabVIEW RT实时运行平台上,采用PXI-FPGA架构设计了风速、风力机和PMSG的实时仿真模型,以及MPPT快速控制原型。将功率变换器、实时仿真模型和MPPT快速控制原型相连接,构造出半实物仿真(HIL)闭环测试系统。通过渐变风速和自然风速的实时仿真测试,验证了所述快速控制原型系统设计的正确有效性,为风力发电系统的进一步深入研究提供了一套有效的实时仿真和半实物测试平台。     

基于DSPN的浮标布阵系统建模与仿真

浮标布阵系统是航空电子系统中典型的实时嵌入式系统,系统性能评价是其发展的重要理论基础和支撑技术。以浮标布阵系统为应用背景,研究了航空电子系统原理和特点,并对航空电子系统周期性消息进行了研究。给出了一套完整的基于确定与随机Petri网的性能评价模型。通过对模型的仿真,得到了系统的性能指标总线利用率随系统运行时间变化的规律,通过对性能曲线分析,可对航空电子系统的设计和完善提供重要的理论依据。     

航电系统体系贡献率权重演化动态综合评估

随着应用需求的发展,航电系统建设的体系特征日益明显,开展航电系统体系贡献率评估成为引导其迭代更新与优化设计的关键。针对专家知识随时间积累以及蜂群、协同等作战场景变化带来的指标体系权重演化问题,提出了一种适用于航电系统体系贡献率多阶段评估的动态综合方法。基于航电系统任务能力要素,构建了体系贡献率评估指标体系,并应用粒子群优化算法实现了有效评估阶段的时间加权。与传统静态单次评估、基于熵权法(entropy weight method, EWM)的动态评估以及逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)的动态评比等对比,所提方法充分体现权重分配信息并统筹兼顾阶段时序差异,能够更准确地反映指标贡献权重和能力贡献分布等评估结果,从而为航电系统发展论证提供更可靠和更灵活的决策方法支持。     

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。     

航空电子综合化仿真系统的设计与实现

讨论了航空电子综合化仿真系统的设计与实现 ,主要探讨了此仿真系统的软硬件开发、系统组成以及整个系统的总线信息流。仿真系统的设计是采用某型飞机的总线拓扑结构 ,将各个子系统连接起来 ,以达到综合显示、综合处理、综合控制、数据综合传输、资源共享的目的。各个子系统分别用一台计算机进行数字仿真 ,以代替其实体     

飞行模拟器计算机与接口系统的发展

飞行模拟器是以计算机系统为核心的人机回路的控制、仿真系统。本文主要讨论计算机与接口系统的发展。在人的视觉、声音、动感以及被模拟的飞机仪表、操纵等复杂系统的仿真需大量的接口,特别是先进的民航与军用飞机有大量的数字式综合仪表,需要通信、驱劝和在多模拟器联合的作战系统之间的数据通信。     

惯导仿真系统的设计

介绍一种采用1553B总线、429总线和以太网三种接口的惯导仿真系统设计与实现的方法。首先对该仿真系统的内容和功能进行介绍，然后给出具体的软件和硬件实现方法。在航电仿真系统中联试证明，该惯导仿真系统的设计是可行的。     

一种基于机载航电的信息融合仿真系统

信息融合是现代机载航空电子系统的关键技术之一。对此作了探讨，提出一种基于机载航电的信息融合仿真系统框架，进一步提出并详细分析了其中的信息融合功能模型。该系统采用集中式结构，包含信息采集、跟踪、识别、态势评估与威胁估计、传感器管理等功能。仿真初步验证了框架的可行性。     

基于混合网络环境的航电模拟器的设计与实现

在飞控系统半实物仿真中,航电系统与地面其它模拟系统涉及多种网络联接,如何选择并协调相关网络通信、构建它们相互之间数据流的实时转发平台并实时驱动航电仪表是设计航电模拟系统的关键。为了满足某型飞机飞控系统实时仿真试验的需要,综合应用实时网、1553B和以太网等三种网络方法并结合虚拟现实技术开发了飞机航电模拟器,既加快了开发进度和节省了开发成本,又比传统的航电系统更具扩展性,应用效果良好。     

机载语音警告仿真数学模型的建立

在飞机上,语音警告优化了人机系统的关系。通过对现代民航机载语音警告系统的研究,建立了其中有代表性的几种报警边界的数学模型。所建立的数学模型及其相应于飞行控制的物理解释,构成了现代民航语音警告系统的理论体系。由于它是一个数字系统,而数字系统的研究需要数学模型和一套相关的理论体系的指导。所建立的数学模型对自动语音导航系统的自主性深层开发,提供了有益的参考。它还使系统维护更主动、水平更高。通过该模型,导航员和驾驶员可以提高对安全高度与速度的综合认识。     

基于粗糙神经网络的航空电子传感器故障诊断

针对航空电子传感器系统是由多个子系统所组成的复杂大系统且很难量测系统输入,传统故障诊断方法难以评估这类系统的问题,提出了一种基于粗糙神经网络的航空传感器故障诊断方法。该方法首先运用Kohonen网络对航空电子传感器测量得到的连续数据进行离散化,然后用粗糙集理论进行知识规则的提取,最后用提取的知识作用于一步预测神经网络,用该网络预测结果与航空电子传感器实际输出进行阈值比较,进而进行故障检测。仿真实验和实际应用表明,该方法可行并能有效地检测传感器故障,且故障诊断率高。