[发明专利]一种实现X‑Plane与Simulink联合同步仿真的方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行仿真技术领域，更具体地说，涉及一种实现高逼真度飞行仿真软件X-Plane和基于模型的建模仿真软件Simulink之间的联合同步仿真的方法。

背景技术

X-Plane是世界上针对个人计算机的最广泛、最强有力的飞行模拟器，它提供可家用的最接近实际的飞行模型。X-Plane被许多世界领先的国防供应商、空军、飞机制造商甚至是航空局使用，利用X-Plane进行飞行训练、概念设计及飞行试验。

X-Plane已经获得了来自FAA的认证，用于记录关于飞行经历及等级的飞行小时数。该经历可以提供关于私人驾照、循环培训、仪表训练小时数甚至是航空公司运输合格证的置信度。

Simulink是一种用途广泛的建模仿真工具，可以搭建线性、非线性、连续、离散等各种数学模型，在飞行仿真领域得到了广泛应用。设计人员只需利用Simulink提供的各种基本模块，如加减乘除运算、基本数学函数、微分、积分、逻辑运算等，必要时还可自己利用其S函数功能开发新的模块，即可快速搭建出相应的模型，用于算法仿真，以验证算法的正确性，加快开发进度。

鉴于X-Plane在飞行仿真及视景仿真领域的高度逼真性和广泛应用，以及Simulink在快速原型构建及数据可视化方面的优势，如果能够实现两者结合，构建快速仿真验证平台，用于控制或导引算法的仿真验证，将会极大加快算法开发进度。那么如何实现二者之间的联合仿真，成了摆在我们面前的一个现实问题。另一方面，由于Simulink中的计算都是基于自身的时间机制，而X-Plane的帧周期是变化的，当涉及到积分、微分等时间相关模块时，如果实现联合仿真的同步性，也是一个需要解决的问题。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种实现X-Plane软件和Simulink软件联合同步仿真的方法，通过开发X-Plane中的通信插件以及Simulink中的通信模块，根据UDP通信的特点以及Simulink中仿真步长可变的特点，利用X-Plane中的仿真步长控制Simulink中的仿真步长，从而实现二者之间的联合同步仿真。并通过相应的方法，对仿真的同步性进行验证。

本发明的技术方案为：

所述一种实现X-Plane与Simulink联合同步仿真的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过X-Plane的通信插件获取并发送飞行参数至Simulink通信模块，所述飞行参数包括仿真周期；

步骤2：根据接收到的仿真周期设置Simulink中的仿真步长，并将其余飞行参数发送至Simulink中的模型解算模块；

步骤3：Simulink中的模型解算模块进行模型解算，并将解算结果传递至Simulink通信模块；

步骤4：Simulink通信模块将模型解算结果发出至X-Plane的通信插件；

步骤5：X-Plane通信插件接收到Simulink中的模型解算结果，并发送至X-Plane的功能模块。

进一步的优选方案，所述一种实现X-Plane与Simulink联合同步仿真的方法，其特征在于：X-Plane的通信插件基于UDP通信协议，利用X-Plane的API函数，注册相应的回调函数，每个帧周期发送飞行参数、接收模型解算结果一次。

进一步的优选方案，所述一种实现X-Plane与Simulink联合同步仿真的方法，其特征在于：X-Plane中的仿真周期通过API函数读取相应的DataRef得到。

进一步的优选方案，所述一种实现X-Plane与Simulink联合同步仿真的方法，其特征在于：Simulink通信模块采用基于UDP通信协议的C-Mex S-Function，每个仿真周期接收飞行参数、发送模型解算结果一次。

进一步的优选方案，所述一种实现X-Plane与Simulink联合同步仿真的方法，其特征在于：还包括同步性验证过程：

利用X-Plane通信模块发出X-Plane中的当前仿真运行时间、飞机速度、位置数据至Simulink，在Simulink中搭建仿真模型，进行同步性验证：利用Simulink中的示波器模块，观察接收到的X-Plane的当前仿真运行时间是否与Simulink的当前时间一致；利用Simulink中的积分模块对接收到的X-Plane的飞机速度积分，将得到的结果与接收到的X-Plane的飞机位置进行比对。

有益效果