[發明專利]一種基于串口通信的無人機飛行仿真演示驗證平臺

在審

• 申請號: 201611238494.2
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106773787A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 馬銘澤;唐瑞琳;李梓衡
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于飛行仿真技術、無人機半物理仿真試驗技術領域，具體涉及一種基于串口通信的無人機飛行仿真演示驗證平臺。

背景技術

無人機作為近年來發展迅猛的航空領域，已經越來越多的應用到軍、民用的多個方面。相對于大型有人飛機的飛控系統，無人機的飛控系統結構相對簡單，機載設備相對較少。因此，所以要求的設計周期較短，研制費用較低，研制流程較為簡化。有人飛機型號普遍采用鐵鳥半物理仿真試驗平臺對完整飛控系統的通信接口、控制律參數、邏輯等進行全面的試驗驗證來保證飛機飛控系統的可靠性和穩定性。鐵鳥系統是一個復雜而昂貴的試驗驗證平臺，機載設備通信接口數據一般通過特定的試驗器或反射內存卡的方式與數字仿真數據之間進行轉換，成本較高。而目前無人機飛控系統的研制過程主要是在利用數字仿真手段進行控制律設計的基礎上，結合試飛驗證的方式開展的。這就導致無人機飛控系統機載設備之間的通信接口驗證不夠充分，可靠性降低，并且試飛驗證耗費的人力和時間成本較高。目前無人機飛控系統普遍采用422、232等串口協議作為機載設備間的通信協議。本發明充分考慮無人機機載設備間普遍采用的串口通信方式，將飛行仿真技術和串口通信仿真技術相結合，建立無人機半物理仿真開發驗證平臺，結合數據監控計算機進行仿真狀態監控與故障模擬仿真，并配合視景計算機和儀表計算機的顯示，更加直觀的演示驗證無人機飛控系統設計狀態，極大程度的將無人機飛控系統設計與系統驗證融合開展，滿足無人機飛控系統的研制特點。

發明內容

本發明的目的是：提供一種基于串口通信的無人機飛行仿真演示驗證平臺，結合飛行仿真技術和串口通信仿真技術，將主仿真計算機中的飛行仿真模型解算出的飛行參數通過串口通信模塊仿真為飛控系統機載設備的串口通信形式，發送給飛控計算機進行控制律解算并形成控制指令，以實現無人機飛控系統半物理閉環仿真試驗驗證。通過數據監控計算機對閉環仿真過程進行實時監控，并能夠修改串口通信數據進行故障模擬仿真。結合視景和儀表顯示更加直觀的呈現閉環仿真的飛行狀態，以滿足飛控系統控制律開發要求以及機載設備接口測試要求。該發明可應用于無人機飛控系統開發與試驗驗證。

本發明的技術方案是：為達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于串口通信的無人機飛行仿真演示驗證平臺，其特征在于，包括主飛行仿真計算機1、飛控計算機2、視景計算機3、儀表計算機4、作動器控制器5、地面操縱裝置6和數據監控計算機7，其中：

所述主飛行仿真計算機1用于實現飛行仿真和串口仿真，主要包括飛行仿真模塊101和串口通信模塊102，飛行仿真模塊101用于仿真飛機本體六自由度運動，串口通信模塊102用于將飛行仿真的輸入和輸出信號轉換為真實機載設備的串口通信協議數據格式與飛控計算機2和作動器控制器5以及地面操縱裝置6交聯；

所述飛控計算機2用于綜合處理飛行仿真模塊101解算出的飛機運動狀態參數和地面站操縱裝置6指令，進行控制律解算，輸出飛行控制指令至作動器控制器5，通過串口通信協議與主飛行仿真計算機1和作動器控制器5交聯；

所述視景計算機3用于以駕駛員視角顯示實時飛行狀態，與主飛行仿真計算機1以UDP通信方式交聯；

所述儀表計算機4用于以通用儀表方式對飛行實時高度、速度、姿態角、位置等信息進行顯示，與主飛行仿真計算機1以UDP通信方式交聯；

所述作動器控制器5以串口通信方式與飛控計算機2交聯，接收飛控計算機2的控制指令，驅動舵面運動并將舵面位置信息以串口形式發送給主飛行仿真計算機1；

所述地面操縱裝置6用于進行人工操縱輸入和飛行模態控制切換，如全自助、增穩、人工控制等模態轉換；

所述數據監控計算機7用于提取串口通信模塊102的通信數據，對串口通信數據進行監控和修改，使設計人員實時掌握各個串口的接收發送數據內容，并通過修改數據內容達到故障狀態模擬的目的；