[发明专利]一种无人机特情故障模拟训练方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机数据处理领域，特别是涉及一种无人机特情故障模拟训练方法及其系统。

背景技术

特情指的是飞行过程中遇到的特殊情况。出现特殊情况时经常会危及飞行安全，为提高飞机系统的作战效能，提前进行特情训练能够有效缓解飞行员面对特情时的紧张情绪，针对无人机，通过高逼真特情模拟训练对无人机地面操作人员的培训已逐渐成为培训无人机操控手的主要手段。

现有技术中，对作战无人机进行模拟训练的飞行模拟器不能够准确确定飞行员需要处理的故障类型及特殊情况，通常只能设置一些常规普遍故障，另一方面，只能进行全流程仿真训练，在针对特定飞行阶段训练(如着陆)时，需要花大量时间等待，如图3所示，训练阶段之间存在着强烈的耦合，一个阶段的特情训练之后，无人机可能已经离开了正常的任务包线，必须由教练员进行较长时间的人工纠正才能回到正常的飞行阶段，进行下一阶段的训练，由于特情训练的特殊性，处于特情状态的无人机的可控性能大大降低，一旦某个阶段的训练训练失败导致无人机的坠毁，需重复整个任务包线同时，同时，对特情模拟训练的开发滞后于飞机的研制，开发进度慢。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种无人机特情故障模拟训练方法及其系统，在无人机系统特情故障树分析和训练阶段快照解耦的基础上，采用了模块化设计的思想，实现了不同无人机仿真模块的集成，解决了不同阶段的无人机特情故障模拟训练。

本发明第一个方面提出了一种无人机特情故障模拟训练方法，包括：

将无人机特情故障作为顶事件，通过遍历法列出所有与所述顶事件直接或间接关联的底事件，所述遍历法为，找出所有可能直接导致所述顶事件的中间事件，对每一个中间事件，找出所有可能直接导致所述中间事件的次一级事件，直至追踪找出所有底事件，所述底事件为导致所述无人机特情故障的基本原因；

将所述无人机特情故障模拟训练的整个过程划分为多个训练阶段，在每一个训练阶段，实时提取当前训练阶段的飞行状态参数进行保存，建立快照数据库；

在无人机任一训练阶段进行特情故障模拟训练时，读取与该训练阶段对应的快照数据库中的快照数据，将其作为初始状态加载到数字飞机仿真系统中，同时选取底事件作为特情故障加入到该训练阶段进行模拟训练，所述数字飞机仿真系统为真实飞机的程序化模拟；

对模拟训练过程图示化显示。

优选的是，所述直接导致顶事件的中间事件包括传感器故障、飞控计算机故障、作动器故障、机电系统故障、动力系统故障以及数据链故障。

在上述任一方案中优选的是，所述无人机特情故障的基本原因是指无人机特情故障中的底层故障，该底层故障无法继续拆分为其它故障，或者该底层故障的下一层故障不属于无人机特情故障模拟训练时的维修范围。

在上述任一方案中优选的是，在训练阶段加入底事件作为故障进行模拟训练时，包括：

通过Matlab对无人机特情故障的所有事件进行仿真和验证，搭建数字飞机的仿真模型；

将上述仿真模型转化为动态链接库形式的二进制代码，该动态链接库使得每一个底事件与其对应的仿真模型相关联；

在VC中调用上述动态链接库进行模拟训练。

在上述任一方案中优选的是，所述将事件模型转化为动态链接库时，包括首先将事件模型转化成ANSI-C代码，之后再将该ANSI-C代码编译生成动态链接库。

在上述任一方案中优选的是，在VC中调用动态链接库进行模拟训练，包括：

调用初始化程序对数字飞机仿真系统初始化；

调用周期性函数将教员台的设置指令和地面站的操纵指令传递给数字飞机仿真系统；

数字飞机仿真系统对上述指令进行解算，并将解算结果传递给教员台；

教员台驱动视景仿真程序进行视景仿真；

数字飞机仿真系统重复上述周期性函数及后续步骤，直至接收到教员台的停止或复位指令。

本发明另一方面提供了一种无人机特情故障模拟训练系统，包括：

数字飞机模块，用于对无人机特情故障进行仿真和验证，并建立其动态链接库；

教员台模块，用于在每一个训练阶段，实时提取当前训练阶段的飞行状态参数进行保存，建立快照数据库，并且用于将快照数据库以及特情故障注入到数字飞机仿真系统的训练阶段当中，所述将特情故障注入到数字飞机仿真系统训练阶段时，所述教员台模块调用所述数字飞机仿真系统模块当中的动态链接库，从而调用已仿真的特情故障；

视景模块，其搭建了模型库和地形库，用于对模拟训练过程图示化显示。