[发明专利]基于网络通信的FlightGear和VC混合系统开发方法

说明书

技术领域：本发明涉及了一种多机编队飞行模拟仿真系统的开发方法，特别是指基于网络通信的FlightGear和VC混合多机编队可视化联合飞行仿真的开发方法，属于将算法研究、工程验证和可视化仿真技术相结合的技术领域。

背景技术：目前国内外已经有很多科研机构将FlightGear(模拟飞行软件)用于飞行仿真研究项目当中。例如英国威尔士大学在飞控系统仿真中，利用FlightGear引擎实现了可视化环境仿真；飞行管理和地面设备公司ARINC将FlightGear软件发送NMEA格式的位置信息部分改为GPS信息，通过ARINC429数据格式发送给飞行管理计算机来测试其飞行管理计算机；国防科技大学的研究人员利用FlightGear作为仿真可视化引擎，使用AeroSim模块集建立仿真模块，将飞行数据传输给局域网中的任意一台运行FlightGear的计算机，进行飞行模拟动态显示；北京气象研究所使用Matlab/Simulink仿真工具建立飞行弹道/姿态仿真模块，在此基础上使用FlightGear作为可视化引擎实现飞行仿真中的天气条件、飞行姿态和地理环境的三维可视化显示。

FlightGear飞行模拟器的视景显示逼真，能够真实地反映天气、地理等飞行环境，其内部的动力学模型能够通过XML格式配置文件获得飞行器的参数，并且可以配置软件的运行环境，进行实时仿真。本发明充分利用了FlightGear的强大视景显示和XML格式配置文件实现多机编队的可视化飞行显示。

发明内容：本发明所要解决的技术问题是提供一种基于网络通信的FlightGear、VC和Simulink可视化联合仿真的开发方法，实现多机编队飞行控制、任务协同分配、空战演示等一系列仿真，为多机编队协同控制所要解决的关键技术提供有效的验证平台。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于网络通信的FlightGear和VC混合系统开发方法，该方法的实现系统采用开源软件FlightGear实现虚拟现实、场景演示，采用VC开发系统编队管理、数据管理、任务管理与通信软件，采用Simulink运行飞机模型与控制算法，这三大部分都通过基于以太网的UDP通信交换信息，构成完整整体。系统整体主要由编队飞机终端、场景态势显示、综合管理终端和FlightGear服务器以及以太网交换机组成。编队飞机终端同时运行飞机FlightGear、单机控制模块以及飞机Simulink的飞机模型。系统采用集中管理和分散协调控制相结合的方式，以综合管理终端实施集中管理，而以每架飞机计算机上单机控制模块为节点实现协调控制，通过UDP数据和信息交换实现三种异种环境的互联互通。系统支持任意数量、任意种类飞机的多机混合编队系统开发，既支持有人机、无人机，甚至陆地、海上载运器的混合编队与联合仿真，具体步骤如下：

步骤(1)：在Linux操作系统下建立FlightGear服务器，在FlightGear软件基础上增加配置模块，建立一系列的XML格式的文档以此替换某既有飞机外形，屏蔽其自驾仪；

步骤(2)：在VC6.0平台上设计综合管理终端、单机控制模块，以综合管理终端和单机模块实施集中协调管理；

步骤(3)：在Simulink软件上运行飞机模型与控制算法；

步骤(4)：每架飞机通过一台高性能计算机运行FlightGear模块、单机控制模块和Simulink的飞机模型三个独立的软件模块；

步骤(5)：在VC6.0平台上设计及通信模块，使用UDP协议通信，通过调用Socket API函数实现综合管理模块与单机控制模块、FlightGear模块与单机控制模块的网络通信，通过S函数内嵌的UDP通信程序实现Simulink飞机模型运行数据与单机控制模块的交互，并通过综合管理终端将数据分发给每架飞机；

步骤(6)：利用FlightGear以三维虚拟现实、可视化方式呈现飞机的运行姿态、以及环境、与编队其它飞机的关系，以场景三维态势显示，实现多机编队飞行控制、任务协同分配、空战一系列算法研究、仿真与虚拟现实演示。