[发明专利]飞控半实物仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及飞控仿真领域，具体涉及一种飞控半实物仿真系统。

背景技术

飞行控制系统是现代无人航空、航天器的核心子系统之一，飞行控制系统采用的飞行控制、导航与制导和飞行管理等技术极其复杂。飞行仿真试验是在地面全面检验和验证飞行控制系统设计正确性和鲁棒性的关键环节，将为无人航空、航天器实际飞行的安全和成功提供保证。现代无人飞行器飞行控制系统对实时飞行仿真系统的功能、性能特别是实时性指标有着更高的要求。实时性是无人机飞行器实时飞行仿真系统的基本性能，也是保证仿真结果高可信度的重要前提，仿真软件的实时性性能直接关系到仿真结论的可信性。飞行器实时飞行仿真系统的实时性主要由硬件平台的计算性能、操作系统的实时性能以及仿真软件的程序代码的质量决定的。飞行仿真系统的主要功能包括：无人飞行器动力学、运动学特性模拟与飞行环境特性模拟，机载传感器飞行运动环境模拟传感器特性模拟，飞行仿真数据显示与记录、地面检测与遥控/遥测终端模拟，输入输出通道接口驱动等。

现有技术的缺点在于：仿真环境无法达到仿真的实际要求，且无法为飞控代码提供直接的仿真运行环境。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种飞控半实物仿真系统，该平台能够对飞控代码提供直接的仿真运行环境。以多总线、多接口和多设备，实现飞控系统的开发、集成、调试、测试、仿真和分析。主要实现飞控系统代码运行环境；飞行包系统；飞控系统外部运行环境，如硬件环境：座舱/操作系统，适配器等；软件环境：各外联系统的仿真软件，如大气数据系统模拟软件、惯导系统模拟软件和航电系统模拟软件等。实现信息显示；实现用例注入；实现对飞控系统故障的验证；实现对测试结果的自动分析；实现对分析结果的入库操作。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

飞控半实物仿真系统，该系统包括飞控运行环境系统、应用于该系统的飞行包系统、适配器、外部交联系统、第三方软件扩展接口库、仿真输入单元、分析系统和显示系统；以所述飞控运行环境系统为核心通过适配器连接外部交联系统，所述数据输入单元为飞控运行环境系统提供故障注入和用例注入，所述第三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现飞控半实物仿真系统多功能扩展开发；所述分析系统实时地、自动地分析用户关心的数据，实现数据的实时监测与分析，同时通过图示法来显示分析结果，这样很直观地来观察所关心数据的变化，所述显示系统快捷地、实时地察看传输的数据流及错误，同时通过软件示波器、模拟表头、汞柱图以及文档框可以直观地查看数据参数和显示相关的图形分析结果。

作为本方案的进一步改进，所述控运行环境系统包括软件模拟环境和实物运行环境；

所述软件模拟环境通过构建Simics模拟平台，实现在Simics环境中快速生成飞控模拟系统，通过相应接口注入飞控代码；或通过MATLAB/SIMULINK或SCADE构建飞控系统原型图，自动生成代码，再通过预留的接口注入到飞控系统运行环境中；

所述实物运行环境由实时计算机+被测系统组成，两者通过硬件I/O接口相连。

作为本方案的进一步改进，所述硬件I/O接口包括1553B、RS422、AD、DA、CAN。

作为本方案的进一步改进，所述飞行包系统由matlab/simulink进行飞控系统飞行包建模，包括气动建模、六自由度建模和发动机建模。

作为本方案的进一步改进，所述适配器是用于系统交联的各种机载系统或设备，实现飞控系统与其他外联仿真系统数据的通讯功能。

作为本方案的进一步改进，所述适配器具备与其他外部系统通过1553B总线连接，接收飞机的各种数据信息；与飞行员座舱与操纵系统相连，通过A/D转换将座舱系统的操纵信号传送至飞控运行环境；生成必要航电信息，通过A/D将其传递给飞行员座舱系统；与其他实物子系统提供预留接口。

作为本方案的进一步改进，所述外部交联系统包括惯导系统、大气数据系统、发动机系统和座舱/操作系统等，通过各子系统模拟软件，进行相关逻辑行为的模拟仿真，再通过适配器与飞控运行环境进行数据交互操作。

作为本方案的进一步改进，所述用户可通过显示系统选择关心数据进行在线回放。

作为本方案的进一步改进，所述故障注入支持多种故障注入接口类型，包括1553B、RS422、RS232、AD/DA、隔离I/O、探针故障注入；支持多种注入模式，如物理层故障注入、电气层故障注入和协议层故障注入。