[發明專利]基于FlightGear仿真軟件的飛行仿真記錄分析系統

有效

• 申請號: 201310643524.8
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103617324B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 張國全;徐克;李熠
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G09B9/08
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙)31239
• 代理人: 杜林雪

【技術領域】

本發明涉及一種飛行仿真記錄分析系統，特別是指基于Fli_ghtGear仿真軟件的飛行仿真記錄分析系統。

【背景技術】

基于FlightGear仿真軟件的飛行仿真記錄分析方法可以通過建立模型，并提供數字化接口以對原型系統中的多傳感器數據融合、駕駛員輔助決策、座艙顯示控制設計等多個系統開發的結果進行監視記錄，并且提供接口對原型系統的設計目標進行圖形化顯示，為原型系統的設計和開發人員提供輔助驗證手段。

目前，國外已經有很多科研機構已經將FlightGear用于研究項目之中。例如美國伊利諾伊大學將FlightGear用于飛行結冰過程的仿真可視化研究；英國威爾士大學在飛控系統仿真中，利用FlightGear引擎實現了可視化環境仿真；飛行管理和地面設備公司ARINC，將FlightGear軟件發送NMEA格式的位置信息的軟件部分，改為將INS和GPS信息通過ARINC429數據字格式發送給飛行管理計算機，來測試其飛行管理計算機。

同時，國內也展開了許多基于FlightGear的研究工作。國防科學技術大學的研究人員使用AeroSim模塊集建立仿真模型，利用FlightGear作為仿真可視化引擎，其中AeroSim是Unmanned?Dynamics公司提供的Simulink下創建的非線性六自由度飛機動力學模型的完整工具模塊，該模塊提供了幾種完整的飛機模型和FlightGear的驅動模塊，可以將飛機數據傳送給局域網中任何一臺運行FlightGear的計算機，進行飛行模擬動態顯示。北京應用氣象研究所的工作人員針對某型無人飛行器，使用Matlab/Simulink仿真工具，建立了以非線性六自由度飛行模型和自主導航控制系統為主的彈道/姿態仿真模塊，在此基礎上使用FlightGear作為可視化引擎，實現了飛行仿真中天氣條件、飛行姿態和地理環境的三維可視化顯示。大連理工大學也開展了相關的研究工作，利用C++語言開發了直升機動力學模塊HeliSim，建立了HeliSim與FlightGear相結合的直升機飛行模擬仿真平臺。

FlightGear飛行模擬器的視景顯示逼真，能夠真實的反應天氣、地理等飛行環境，因此在國內外大多數的研究中，FlightGear僅僅是顯示飛行器飛行姿態，以驗證控制策略的可行性，而忽視了FlightGear的動力學模型部分的利用和研究。FlightGear的動力學模型多由專業人士自發組織建立的，其中固定翼動力學模型由Jon?S.Berndt領導的JSBSim發展團隊完成，直升機動力學模型由Andy?Ross、Maik?Justus等完成，其旋翼模型放棄了傳統的葉素理論建模，將槳葉分為多個微元，求解每個微元的氣動力，通過迭代求和得到旋翼的氣動力，更適用于實時仿真。并且FlightGear下的動力學模型通過調用XML格式配置文件獲得飛行器的參數，利用XML文件配置了軟件的運行環境，這種方法極大的擴充了FlightGear軟件的飛機模型數量。可以預見，今后FlightGear的動力學模型研究會更加深入。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種基于FlightGear仿真軟件的飛行仿真記錄分析系統，用以降低仿真成本，提高了航空電子測試記錄中的可讀性與可視性。

為實現上述目的，實施本發明的基于FlightGear仿真軟件的飛行仿真記錄分析系統包括FlightGear仿真軟件模塊、通信模塊、配置模塊、存儲模塊、顯示模塊、分析模塊，其中FlightGear軟件模塊接受環境系統和動力學系統的控制，控制結果通過三維可視仿真系統進行渲染或通過通信模塊輸出，通信模塊完成FlightGear與仿真數據管理軟件內部其他模塊的通信，實現兩者數據交互；配置模塊用以完成自定義數據采集及回放功能；存儲模塊主要用于存儲數據，提供給顯示、分析等模塊完成其相應功能；顯示模塊實現數據的直觀顯示，分析模塊運用數據挖掘領域的多種序列預測方法，分析相關數據，對飛行數據的未來趨勢做出預測。

依據上述主要特征，通信模塊的通信采用UDP協議，數據類型分為兩種：一種為控制信息；一種為飛行數據，控制信息是為控制FlightGear飛行模擬器自帶的飛機非線性動力學模型以控制飛機運動，飛行數據通信是雙向的，包含兩部分：（1）FlightGear飛行模擬器通過輸入接口，接收外部數據，僅驅動視景模塊，顯示飛機運動狀態；（2）FlightGear飛行模擬器通過輸出接口，發送實時飛行數據。