面向半实物仿真飞行平台的通用型飞行参数测试系统设计

针对半实物仿真飞行平台在飞行科目评估、平台寿命研究及操作标准规范的制定等诸多领域缺乏完整原始数据支持的问题,提出了一种基于LabVIEW的通用型飞行参数测试系统。通过模拟座舱操控输入信息,如飞行摇杆、油门杆、开关控制面板和飞行脚舵等模拟指令,实现了与项目相关方的三维视景仿真软件的系统联试。多次测试结果表明:系统能够对飞行姿态参数、环境参数、发动机参数、各种告警信号以及飞行员通话信息和座舱语音信息等55种飞行仿真数据进行实时监测并循环记录,为飞机制造研发、改进升级、定检排故和飞行员操作动作编码提供了有效且可量化分析的数据支撑。

仿真飞行仪表的人机工效评价

应用软件仿真技术,研究如何对仿真的飞行仪表进行人机工效评价。通过搭建仿真飞行平台对几种飞行姿态仪进行仿真,采集模拟飞行数据和操作数据后比对,并进行人机工效学的实验和评价。最后得出了两种姿态仪的优劣度。实验结果与实物姿态仪的人机工效评价结果类似,由此表明对仿真飞行仪表进行人机工效评价是一种有效的研究途径。

微软战斗仿真飞行2

相信玩过不少飞行游戏的玩家们,一定常被繁复的指令搞得眼花缭乱,战斗仿真飞行2在说明手册的封底,将飞行员常会使用到的功能指令,汇集为一个完整的表格。

折叠翼飞行器气动弹性变体飞行仿真平台

折叠翼飞行器的变体过程伴随质量分布、刚度分布及气动载荷分布的大幅动态变化,是一个高度复杂的动力学过程。为实现该过程各种动力学问题的有效分析,基于共享内存技术开发了一套高性能的耦合计算程序,并在此基础上整合了Adams多体动力学计算软件、非定常气动力计算程序及飞行控制技术,搭建了折叠翼的气动弹性变体飞行仿真平台。基于该平台,对折叠翼进行了气动弹性分析和飞行变体过程仿真,验证了平台强大的计算和分析能力。

数字孪生的无人机飞行仿真验证

为了解决当前无人机仿真过程中的实时性和精确度限制、虚实交互困难、物理飞行数据和仿真信息双向动态链接与融合不足等问题,采用将数字孪生技术与无人机飞行仿真试验相结合的研究方法,以四旋翼无人机的飞行过程为案例,设计并搭建了基于数字孪生的无人机飞行仿真验证系统,将实时采集到的无人机真实数据与数字孪生体中的孪生数据进行数据融合。研究结果显示,应用数字孪生技术进行的无人机飞行仿真试验能够满足实时性和一致性要求,在相同的飞行任务中,数字孪生仿真结果比传统全数字仿真结果更接近实际,与无人机实体飞行轨迹的相关性接近度为0.93,比全数字仿真提升12.50%,仿真性能有明显提升。

基于部件级建模的直升机飞行仿真方法

飞行仿真模型是飞行模拟设备中的重要组成部分。介绍了一种基于部件级建模的直升机飞行仿真方法。模型基于MATLAB/Simulink平台开发,适用于直升机飞行气动特性的实时仿真。针对模型的部件级建模架构,给出参数调整的方法思路,在仿真对象明确的情况下,列举部分模块中的可调参数范围。以系统联调过程中出现的陆基自动起飞悬停不稳问题为例,阐述参数调整对模型适用性的影响,证实模型的有效性。

一种面向多源传感器的飞行器类型识别综合仿真方法

针对现有飞行器类型识别仿真方法主要以单传感器、单目标识别为主,没有考虑真实场景下光电、雷达、电子侦收等多种传感器设备对飞行器参数联合采集的过程,导致仿真场景不丰富、变化不够复杂的问题。构建了面向多源传感器的飞行器综合仿真平台,包括:光电模拟器,使用循环生成对抗网络生成飞行器红外图像;空情模拟器,采用三自由度飞行方法生成飞行器运动轨迹;雷达模拟器,利用椭球方程模拟目标的雷达轨迹和雷达反射截面积;电抗模拟器,通过典型信号源收集和随机噪声引入来模拟复杂电磁环境。在仿真数据集上的实验结果表明,引入多种传感器信息能有效提升目标类型的识别效果,提升模型辅助决策能力。

飞行仿真系统虚拟仪表关键技术探究

该文研究基于增强现实(AR)技术和图形渲染技术的飞行仿真虚拟仪表系统。利用实时光线追踪技术和高精度图像渲染算法,显著提升虚拟仪表的视觉真实感。结合AR技术,飞行员能够在仿真环境中实时获取动态调整的飞行信息,并通过手势识别和语音控制实现交互式操作。研究结果表明,AR与图形渲染技术的结合在提高飞行仿真系统的真实感、操作便捷性和安全性方面具有显著优势,为飞行训练和飞行器设计提供新的发展方向。

虚实迁移算法在飞行仿真中的应用

随着人工智能技术的发展,智能算法正在逐步应用于航空领域。而在智能算法应用到航空领域中存在两个问题:(1)智能算法的训练需要大量的数据样本,基于对采样效率、人力、时间以及安全性等问题的考量,使用真实飞机在真实自然环境中进行训练样本的采集是不现实的;(2)如何使训练出的智能体具备通用性与可移植性。

飞行器系统仿真软件研究

飞行模拟器是以飞行员为训练对象的人在环控制半物理仿真实时系统,飞行器仿真模型作为飞行模拟器核心和激励源,其主要分为飞行仿真模型、飞控仿真模型、发动机仿真模型、发动机仿真模型和飞机系统仿真模型。准确模拟飞机在受到气动力和力矩、地面/水面反作用力和力矩、发动机作用力和力矩时的运动响应,解算飞行状态参数。

面向综合式飞行仿真的卫星导航模拟器设计与实现

航空器一般采用惯性导航(以下简称惯导)系统提供位置导航信息,然而惯导系统会在长时间的运行后积累误差,因此,航空器配置了卫星导航接收设备,通过接收卫星提供的位置信息辅助惯导系统完成位置的修正[1]。卫星接收设备可以实现对GPS、GLONASS以及BD卫星信号的接收,为航空器提供精准的导航服务,同时,卫星接收设备还能够提供精密的授时服务,为航空电子系统执行任务与记录数据提供准确时间[2]。为了实现对机载航空电子系统的综合激励测试,需要为其提供一套综合式的动态飞行仿真。传统的仿真与激励主要为航空电子系统的惯导和大气数据计算机提供仿真激励,缺少对“卫星-惯导”组合导航下的动态测试和验证。基于此,本文根据对时间系统维护仿真、卫星轨道运行仿真以及用户轨迹仿真的研究,开发了一套用于航空电子系统地面综合联调联试的动态卫星导航模拟器,完成了对地面静态航空电子系统联试的动态激励,实现了对航空电子系统综合导航功能的动态测试。

四旋翼飞行仿真器的PID神经元网络控制器设计

针对四旋翼飞行仿真器系统具有多输入、多输出及多变量等特点,设计了一套基于四旋翼飞行仿真器的PID神经元网络控制器。首先建立四旋翼飞行仿真器系统模型,然后以四旋翼飞行仿真器为控制平台,并以MATLAB/Simulink软件为实验平台,搭建PID控制器和PID神经元网络控制器模型,并分别使用两种控制方法进行实时飞行仿真实验。最后实验结果表明,相比PID控制,PID神经元网络控制方法对四旋翼飞行仿真器的调节时间更短、超调量更小,具有更优的控制性能。

飞行仿真器四旋翼姿态控制方法研究

针对四旋翼飞行系统具有多输入输出及多变量等特点,设计了基于四旋翼飞行仿真器的反馈线性化线性二次型调节器(LQR)控制器。首先,建立四旋翼飞行仿真器系统模型,然后,以四旋翼仿真器为控制平台和MATLAB/Simulink为实验平台,搭建LQR控制器和反馈线性化LQR控制器模型,并分别使用2种控制方法进行仿真对比分析。仿真结果表明:相比LQR控制,反馈线性化LQR控制方法对四旋翼飞行仿真器的调节时间更短、超调量更小、抗干扰能力更强,具有更优的控制性能。

适用于弹性飞机飞行动力学仿真的气动力降阶方法

针对低速太阳能无人机在由阵风引起的大迎角非线性气动力情况下的高精度、高效率气动弹性及飞行动力学工程仿真问题,对气动力降阶方法及其在飞行动力学仿真中的应用进行深入探索。以二维翼型为例,分别基于自回归外部输入模型(ARX)方法、多小波Volterra级数方法、反向传播(BP)、径向基函数(RBF)神经网络方法和支持向量回归(SVR)方法建立了非定常气动力降阶模型,并比较了5种方法的收敛性及泛化能力。在此基础之上综合ARX和神经网络方法的优点提出一种计算精度高,收敛性、泛化能力较强的ARX-BP/RBF组合建模方法。将基于ARXRBF的组合气动力降阶方法和弹性飞机刚弹耦合动力学方程相结合建立基于气动力降阶的弹性飞机飞行动力学仿真模型。以一架太阳能无人机模型为例,开展数值验证,对算例对象在阵风及舵面激励下的响应进行仿真研究,并和计算流体力学(CFD)-计算结构动力学(CSD)结果及基于线性气动力的仿真结果进行对比。结果表明:所建立的弹性飞机仿真模型能有效反映气动力非线性特性,且仿真效率高于CFD-CSD分析方法,适用于工程实践。

基于分段特征提取的仿真模型结果验证方法

校核、验证与确认(verification,validation,and accreditation,VV&A)是保证仿真模型可信度的关键手段,其中模型验证是核心环节。针对导弹飞行仿真模型结果验证存在的参考数据不可获得、参考数据来源多样、专家验证主观性强等问题,提出一种基于时间序列分段特征提取的导弹飞行仿真模型结果验证方法。提出了一种综合的时间序列分段线性方法,由基于二阶导数提取趋势边缘点的线性分段算法和基于极值点优化的Top-Down线性分段算法两部分组成,以实现对导弹飞行仿真数据和参考数据进行有效的线性分段表示。基于上述分段结果,对各段时间序列的均值、方差、斜率等特征进行提取,以辅助专家进行验证,从而降低验证中的主观性;或者直接利用TIC系数法、动态时间规整(dynamic time warping,DTW)等方法进行客观的相似性分析。通过充分利用时间序列的分段特征,可实现各种情形下的导弹飞行仿真模型结果验证。通过一个导弹模型结果验证案例演示了所提方法的可行性和有效性。

开放式研讨法在飞行仿真实验教学中的运用

为提高飞行力学课程建设水平,强化学生独立思考、实验操作、综合创新等能力,针对飞行仿真实验教学提出了开放式研讨法。阐述了传统实验教学的不足与开放式研讨实验教学的优势,并以“无控弹道仿真验证实验”为例进行了实践,展示了开放式研讨法从实验选题到成绩评定的全过程。实践结果表明,开放式研讨法非常适合于飞行仿真实验教学。开放式研讨法要求学生课前要做好充分的预习和准备,要求教师在学生讨论过程中做好研讨监控,及时引导总结。

三轴飞行仿真转台总体设计及其关键技术

本文在ＨＩＴ─１型三轴仿真转台研制的基础上，探讨了各种三轴仿真转台的总体布局型式、驱动元件种类和控制方案等总体设计方面的问题。从分析飞行仿真转台的４大技术指标──高频响、超低速、宽调速、高精度入手，分析了执行元件、机械台体、液压系统、控制技术等方面对上述指标的影响和解决措施，进而分析出研制仿真转台的关键技术。

基于Matlab/Flightgear飞机飞行性能的可视化仿真系统

通过建立非线性六自由度飞行动力学模型和飞行仿真模型,借助Matlab可视化编程工具,利用Flightgear（飞行模拟器）的输入/输出接口将仿真数据实时传输。驱动Flightgear模拟器实现了飞行仿真的可视化,真实的模拟了飞机的降落过程,并得到飞机飞行性能参数随时间变化的曲线。

一种基于VxWorks的飞行仿真实时管理系统

结合北京航空航天大学自动控制系开发的某大型工程飞行模拟器系统,介绍了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks和多处理机系统的仿真系统结构及其开发环境。首先介绍了VxWorks的特点。然后介绍了飞行仿真系统的总体结构及管理系统的主要功能。最后讨论了实时管理系统实现中的关键问题,包括多任务管理在不同开发环境下的实现以及分布式仿真系统的实时数据通讯等。

基于DirectX的无人机实时飞行仿真系统开发

建立无人机实时飞行仿真系统对于无人机的设计研究具有重要的意义。介绍了一种低成本的基于DirectX技术的无人机实时飞行仿真系统,对建模与仿真、DirectX、数据库、面向对象编程等技术在可视化系统仿真领域的应用进行了积极的探索与尝试。介绍内容主要为无人机飞行仿真系统模型建立及仿真算法采用以及如何运用软件工程概念开发无人机实时飞行仿真软件系统。