本發明專利技術涉及一種固定翼飛行器實時仿真系統及仿真方法。本發明專利技術的固定翼飛行器實時仿真系統，包括下位機、上位機、地面站單元、儀表單元、視景單元和參數接口單元；所述下位機用于在所述實時嵌入式系統中運行飛行器模型；所述上位機用于將飛行器模型應用程序編譯進實時嵌入式操作系統中，并將編譯后的實時嵌入式操作系統發送到所述下位機中；用于實時修改飛行器模型的PID控制參數、監測控制所述飛行器模型的運行狀態；所述參數接口單元用于向所述下位機發送指定的飛行器模型參數以實現指定的固定翼飛行器的實時仿真。本發明專利技術實時地模擬飛行場景并提高飛行器仿真系統的通用性，避免了復雜的編程及調試工作，降低了仿真成本。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固定翼飛行器仿真領域，尤其涉及一種。
技術介紹
傳統的飛行器設計、生產、試飛驗證是一個復雜而漫長的過程，現有的飛行器試飛技術風險和試驗成本都非常高。現在最基本的方法是對所設計的飛行器模型進行全數字仿真，現有的全數字仿真實時性差、通用性差。首先，MATLAB/Simulink仿真技術是欠實時或者超實時的，由于飛行器模型過于復雜，數字仿真一般都是欠實時仿真，仿真時間極其緩慢；其次，傳統的飛行器仿真技術僅適用于單一型號的飛行器，如果直接對MATLAB/Simulink中的飛行器模型進行C語言代碼改寫不僅要進行正確的離散化處理，還要用C代碼編寫控制算法以及飛行器模型的各個環節，這將面臨的是極其繁重的代碼編寫，不但增加了開發周期，而且代碼的質量也不能保證，后期的調試工作也極其復雜，增大了仿真成本。為了能和真實時間同步，就要對飛行器進行實時仿真，就需要利用實時操作系統。為了避免復雜的編程及調試工作，就需要設計通用性的飛行器實時仿真系統。因此，如何使飛行器仿真系統驗證設計的控制算法、實時地模擬飛行場景并提高飛行器仿真系統的通用性、降低仿真成本成為亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是:現有的飛行器仿真技術中實時性差、通用性差、仿真成本高的問題。為解決上述技術問題，本專利技術提出了一種固定翼飛行器實時仿真系統，該系統包括:下位機、上位機、地面站單元、儀表單元、視景單元和參數接口單元；所述下位機用于在所述實時嵌入式系統中運行飛行器模型；所述上位機用于將飛行器模型應用程序編譯進實時嵌入式操作系統中，并將編譯后的實時嵌入式操作系統發送到所述下位機中；用于實時修改飛行器模型的PID控制參數、監測控制所述飛行器模型的運行狀態；所述地面站單元包括控制模塊、數據模塊和地圖模塊，所述控制模塊用于發送控制指令至所述飛行器模型，所述數據模塊用于接收所述飛行器模型發送的飛行狀態數據，所述地圖模塊用于根據所述飛行器模型的飛行狀態數據實時記錄所述飛行器模型的飛行軌跡；所述儀表單元用于根據接收到的所述下位機發送的飛行狀態數據判斷所述飛行器模型是否正常飛行；所述視景單元用于根據接收到的所述下位機發送的飛行狀態數據顯示所述飛行器模型的飛行狀態；所述參數接口單元用于向所述下位機發送指定的飛行器模型參數以實現指定的固定翼飛行器的實時仿真。可選地，所述上位機具體用于:控制所述飛行器模型的啟動和停止，修改所述飛行器模型的PID控制參數，接收所述下位機發送的飛行器模型的飛行狀態數據并顯示。可選地，所述控制模塊具體用于:發送初始化數據至所述下位機，所述初始化數據包括機場三維坐標、機場方位角、燃油重量和飛行器載重量；設置所述飛行器模型的任務模式，所述飛行器模型的任務模式包括手動模式和自動模式；發送導航點和導航指令至所述下位機。可選地所述上位機，具體用于:根據選定的飛行器型號，搭建Simulink模型；利用實時工作箱RTW技術將所述模型編譯生成C代碼，在C代碼中增加所述上位機和所述下位機通信的代碼，生成飛行器模型應用程序，將飛行器模型應用程序編譯進Vxworks 系統。可選地，所述下位機、所述上位機、所述地面站單元、所述儀表單元、所述視景單元和所述參數接口單元通過路由器組成局域網。可選地，所述下位機還包括半物理仿真接口，所述下位機通過所述半物理仿真接口與半物理仿真系統相連；所述上位機還包括傳感器仿真模塊，所述傳感器仿真模塊用于根據所述半物理仿真系統檢測到的真實飛行器的飛行狀態數據調整所述飛行器模型的飛行參數和大氣參數。本專利技術還提出了一種固定翼飛行器實時仿真方法，包括以下步驟:上位機發送編譯后的實時嵌入式操作系統至下位機，重新啟動所述下位機；所述上位機發送啟動指令至下位機中的飛行器模型，所述飛行器模型在所述實時嵌入式操作系統中運行；地面站單元的控制模塊發送控制指令至所述飛行器模型；所述下位機向所述上位機、地面站單元、儀表單元和視景單元發送飛行狀態數據。可選地，所述上位機發送編譯后的實時嵌入式操作系統至下位機之前，該方法還包括:利用路由器搭建局域網，所述局域網包括下位機、上位機、地面站單元、儀表單元、視景單元和參數接口單元；在所述上位機中搭建飛行器模型；配置所述儀表單元和所述視景單元的參數；在所述上位機中將所述飛行器模型編譯進實時嵌入式操作系統中，所述上位機將編譯后的實時嵌入式操作系統發送到所述下位機中。可選地，固定翼飛行器實時仿真方法還包括:參數接口單元發送飛行器模型的參數至所述下位機，以進行指定型號的固定翼飛行器實時仿真。可選地，固定翼飛行器實時仿真方法還包括:所述上位機向所述下位機發送飛行器模型的PID控制參數。本專利技術提供一種，直接對設計的控制算法進行驗證，驗證通過后，接入地面站單元、儀表單元及視景單元構成實時仿真系統，實時地模擬飛行場景并提高飛行器仿真系統的通用性，避免了復雜的編程及調試工作，降低了仿真成本。本專利技術利用實時工作箱RTW技術實現在飛行器模型運行時調整PID控制參數，脫離了 Simulink外部模式實時調參的功能。利用本專利技術能在飛行器生產前發現問題，優化設計，降低試驗成本及風險。【附圖說明】通過參考附圖會更加清楚的理解本專利技術的特征和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本專利技術進行任何限制，在附圖中:圖1示出了本專利技術一個實施例的固定翼飛行器實時仿真系統圖；圖2示出了本專利技術一個實施例的固定翼飛行器實時仿真方法圖；圖3示出了 RTW(Real-Time Workshop，實時工具箱)技術原理圖；圖4示出了固定翼飛行器中參數接口單元的界面；圖5示出了基于Vxworks的實時仿真程序；圖6示出了上位機單元界面；圖7示出了地面站單元界面。【具體實施方式】下面將結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細描述。圖1示出了本專利技術一個實施例的固定翼飛行器實時仿真系統圖。如圖1所示，該固定翼飛行器實時仿真系統包括:下位機1、上位機2、地面站單元3、儀表單元4、視景單元5和參數接口單元6 ;下位機I用于在所述實時嵌入式系統中運行當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種固定翼飛行器實時仿真系統，其特征在于，包括下位機、上位機、地面站單元、儀表單元、視景單元和參數接口單元；所述下位機用于在所述實時嵌入式系統中運行飛行器模型；所述上位機用于將飛行器模型應用程序編譯進實時嵌入式操作系統中，并將編譯后的實時嵌入式操作系統發送到所述下位機中；用于實時修改飛行器模型的PID控制參數、監測控制所述飛行器模型的運行狀態；所述地面站單元包括控制模塊、數據模塊和地圖模塊，所述控制模塊用于發送控制指令至所述飛行器模型，所述數據模塊用于接收所述飛行器模型發送的飛行狀態數據，所述地圖模塊用于根據所述飛行器模型的飛行狀態數據實時記錄所述飛行器模型的飛行軌跡；所述儀表單元用于根據接收到的所述下位機發送的飛行狀態數據判斷所述飛行器模型是否正常飛行；所述視景單元用于根據接收到的所述下位機發送的飛行狀態數據顯示所述飛行器模型的飛行狀態；所述參數接口單元用于向所述下位機發送指定的飛行器模型參數以實現指定的固定翼飛行器的實時仿真。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：代志強，胡光初，
申請(專利權)人：成都前沿動力科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51
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