無人機飛控半物理仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、無人飛行器飛行控制系統(tǒng)是飛行器的控制核心，主要完成飛行任務(wù)控制，姿態(tài)解算和飛行指令控制等功能，在無人機研發(fā)過程起到關(guān)鍵作用。無人機飛控系統(tǒng)半物理仿真平臺是為無人機現(xiàn)場飛行仿真量身定制的仿真測試設(shè)備，為成型機飛行試驗前的系統(tǒng)測試與飛行品質(zhì)評估提供方便的可視化測試手段。
　　本研究在分析不同的半物理仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)場仿真需求和實時性運行環(huán)境基礎(chǔ)上對仿真系統(tǒng)的各項相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和仿真總體架構(gòu)進行分析研究，設(shè)計了一種基于嵌

2、入式數(shù)據(jù)采集前端和分布式實時仿真系統(tǒng)的飛行仿真解決方案。該方案解決了傳統(tǒng)實驗室條件下，仿真系統(tǒng)體積較大不便外場攜帶的缺陷。同時由于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，由頂而下的設(shè)計思想解決了維護成本高且系統(tǒng)龐雜的弊端。在完成半物理仿真系統(tǒng)的原理分析與總體方案設(shè)計基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標和關(guān)鍵技術(shù)的分析后，分別以仿真硬件實現(xiàn)方案設(shè)計與飛行仿真建模軟件設(shè)計兩部分進行詳細的設(shè)計分析。首先，對無人機飛行控制數(shù)據(jù)流分析基礎(chǔ)上，提出基于嵌入式系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)采

3、集系統(tǒng)的硬件與軟件解決方案。出于實時性的需求提出了采集系統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)移植問題來保證時間確定性。其次，在對飛行仿真建模的解決方案分析基礎(chǔ)上，提出了分布式仿真的模型軟件設(shè)計解決方案。然后在總體方案基礎(chǔ)上著重介紹設(shè)備接口模型的詳細設(shè)計和仿真模型的代碼自動生成與調(diào)試。最后，完成對半物理仿真系統(tǒng)的仿真模型測試與飛行半物理閉環(huán)仿真測試。實現(xiàn)的飛控系統(tǒng)半物理仿真平臺基本完成了飛行控制系統(tǒng)仿真驗證的指標需求，對各項性能測試后能覆蓋飛控系統(tǒng)的各項飛行