[發明專利]一種飛行仿真框架系統

有效

• 申請號: 201210507171.4
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN102981415A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 張建;李衛;呼衛軍
• 申請（專利權）人: 西安睿盛仿真科技有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明屬于飛行控制與仿真技術領域，涉及一種具有高實時性的飛行仿真系統，尤其是一種飛行仿真框架系統。

背景技術：

對于民機來說，僅飛行性能、操控等數據是保密的，因此，民機的訓練模擬器技術至今非常成熟，國際間的合作也越來越深入，我們在工程模擬器、訓練模擬器的競爭優勢幾乎沒有，乘務培訓器(設備使用、逃生撤離等)有專門的公司設計制造，其產值與利潤相對較低，沒有競爭的必要；與訓練模擬器配套用于飛行員理論培訓的設備如CBT、FTD可作為大力發展的產品；在目前，空、地勤訓練器在國內尚屬空白，一臺進口的空、地勤訓練器約在200到300萬元人民幣，而且一臺訓練模擬器需配套多臺該訓練器，可作為一個產品發展方向而大力發展。

目前的運動系統中，三軸或五軸轉臺能滿足戰斗機的各種機動飛行動作要求，但其承重量較小(最大6噸左右)，如果能開發出低于500kg的視景系統，將使戰斗機的訓練模擬器能完全復現真實飛行。

因此，新型的視景系統、戰斗機訓練/工程模擬器及與之相關聯的空、地勤培訓器、CBT、FTD可作為產品的研發方向。

無論是民機還是軍機的工程模擬器，其飛行控制律參數整定器盡管量不大，但由于是在軟件開發過程中附帶出的一個功能組件，其開發成本不高，而且該設備不僅可體現設計能力，亦可借助此設備提高參與工程模擬器研制的競爭機會。因此亦有必要作為一個產品來發展。

現代戰爭都是多兵種協同作戰，戰斗機作戰過程仿真、空中格斗仿真、作戰效能評估等是飛行仿真的重要應用領域和發展方向，在國內還沒有成熟的聯合作戰仿真軟件平臺，因此，開發聯合仿真軟件平臺對今后在模擬器行業中的發展是非常必要的。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種飛行仿真框架系統，該系統是一套用于聯網飛行仿真系統，具有高度可重用、可疊加擴展、可靈活部署的功能模塊，只需作簡單的配置即可快速構建一套飛行仿真系統；同時提供與之配套的用于功能組件聯網運行的嵌入式計算機及數據采集系統。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種飛行仿真框架系統，該系統由主控制臺、仿真子系統和圖形系統構成；主控制臺用于整個仿真過程的控制、系統配置的設計與分發、仿真框架內時間同步；仿真子系統進行飛行功能模塊的仿真，能夠加載一個或者多個功能仿真模塊，提供網絡通訊功能、時序控制功能、任務調度功能和時間同步功能；圖形系統用于圖形的3D顯示；主控制臺與仿真子系統之間通過仿真內部網進行通信，仿真內部網是一個利用集線器連接的千兆以太網；主控制臺與圖形系統之間通過圖形顯示網進行通信，圖形顯示網是一個利用交換機連接的千兆以太網。

所述主控制臺包括系統配置模塊、仿真控制模塊、高精度時鐘模塊、網絡通訊模塊和用戶界面模塊；高精度時鐘設置在一個CPU上，網絡通訊模塊設置在一個CPU上，系統配置模塊、仿真控制模塊和用戶界面模塊設置在一個CPU上；系統配置模塊用于進行仿真框架的配置，包括對子系統信息、仿真模塊信息、各個模塊所屬子系統、各個仿真模塊的任務調度時刻表、網絡時間片分配表和全局數據表進行配置；全局數據表記錄了當前仿真框架內各個仿真模塊所產生的所有數據，由id、類型和數據3個字段組成，每個仿真子系統都在本地維護一個全局數據表的副本，當底層網絡通信層接收到其他系統的仿真應用數據時，更新本地全局數據表，仿真調度模塊根據每個仿真模塊的配置從全局數據表中獲取仿真輸入數據，按照調度發送給各個仿真模塊，并獲取仿真模塊的運行結果，更新全局數據表，按照配置在指定時間片段內將本子系統維護的仿真應用數據發送給其他子系統。

所述仿真控制模塊進行仿真框架的控制，進行系統配置的分發、初始化各個仿真子系統、飛行仿真的開啟與終止、時鐘同步控制；

系統配置的分發：在仿真控制開始前，通過UDP協議進行系統配置的分發，按照子系統IP，輪番發送子系統的配置信息，直到收到全部子系統的配置成功確認信息后，才能使能仿真控制功能；對每個子系統發送3次后仍然沒有反饋則報警提示；

仿真框架的控制：系統配置分發成功后，可進行飛行仿真，開啟仿真過程的時刻為仿真0時刻，將發送的時間同步幀中的仿真過程位設為仿真開始，表示仿真的開啟；整個仿真內部網將按照已設置的網絡通信調度表進行通信，同時各個仿真模塊按照其調度表開始運行；停止仿真通過指定時間同步幀中標記的仿真過程位為仿真結束來停止仿真；停止仿真后主控制臺將通過UDP接口回收各個子系統的運行中間記錄，以便于分析整個仿真過程；