[發(fā)明專利]基于多源信息融合的飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)仿真裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910765344.4
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110456663B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏紅偉;劉超越;安昊;李莉;馬廣程;王常虹
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G01C21/00;G01C21/16
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發(fā)明提供了一種基于多源信息融合的飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)仿真裝置及方法，屬于飛行器地面仿真技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真機(jī)通過光纖網(wǎng)絡(luò)接收仿真上位機(jī)給出的條件和指令后計(jì)算數(shù)據(jù)，將軌道位置信息傳輸給三維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、磁場產(chǎn)生裝置、星圖模擬裝置、側(cè)風(fēng)模擬裝置，將姿態(tài)信息傳輸給三維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、無磁三軸轉(zhuǎn)臺，后者經(jīng)計(jì)算后產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)位移、磁場強(qiáng)度、星圖、不同大小側(cè)風(fēng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)角度；慣性組合和星敏感器以及磁探測傳感器將測得的信息反饋給動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真機(jī)，側(cè)風(fēng)傳感器和位姿傳感器將測得的信息還反饋給控制器，形成大閉環(huán)。本發(fā)明將多種傳感器融合進(jìn)行地面仿真，適用于各種飛行器模擬測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多源信息融合的飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)仿真裝置及方法，屬于飛行器地面仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星為代表的飛行器由于其特殊的運(yùn)行環(huán)境，通過樣機(jī)實(shí)際飛行試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行控制的調(diào)試優(yōu)化成本高、周期長，甚至難以實(shí)現(xiàn)，因此必須開發(fā)相對容易實(shí)施的低成本高精度地面仿真系統(tǒng)來完成相關(guān)技術(shù)的測試、分析與驗(yàn)證。

厲明等發(fā)表的《基于快速仿真原型的飛行器半物理仿真系統(tǒng)》(光學(xué)精密工程，2008年10月，頁碼1949-1955)設(shè)計(jì)了基于快速仿真原型技術(shù)的大閉環(huán)半物理飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，由動(dòng)力學(xué)仿真、視景仿真和飛行控制等分系統(tǒng)組成,通過光纖反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)高速互連，仿真結(jié)果證明了建模理論和方法的合理性和有效性，其給出的仿真系統(tǒng)將舵機(jī)和實(shí)時(shí)控制器加入閉環(huán)，通過轉(zhuǎn)臺實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬，提高了仿真的效能，但還不能將磁場信息、星敏等敏感器的信息等融入到仿真閉環(huán)中，其效能仍具有一定的局限性；

王激揚(yáng)等在《無人飛行器的多源信息融合技術(shù)發(fā)展綜述》(戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2019年4月，頁碼106-112)中針對新的作戰(zhàn)需求和目標(biāo)特性賦予了無人飛行器多源信息融合技術(shù)新的挑戰(zhàn),開展了無人飛行器多源信息融合技術(shù)和典型應(yīng)用兩個(gè)方向的研究,全面地總結(jié)了近幾年無人飛行器的多源信息融合技術(shù)的發(fā)展概況,整理了信息融合技術(shù)中的數(shù)據(jù)預(yù)處理、態(tài)勢估計(jì)、屬性融合、態(tài)勢感知的幾種典型算法的研究進(jìn)展，其分析總結(jié)了近幾年無人飛行器的多源信息融合技術(shù)的發(fā)展概況，但不涉及物理仿真技術(shù)，沒有給出相關(guān)的仿真驗(yàn)證方法。

中國發(fā)明專利號CN201811508272.7名稱為“一種基于多源信息融合的農(nóng)機(jī)軌跡跟蹤、避障系統(tǒng)及方法”的專利公開了一種基于多源信息融合的農(nóng)機(jī)軌跡跟蹤、避障系統(tǒng)及方法，包括用戶交互模塊、環(huán)境感知模塊、多源信息融合模塊、路徑規(guī)劃決策模塊和執(zhí)行模塊，用戶交互模塊由用戶選擇關(guān)鍵點(diǎn)，生成全局規(guī)劃的參考路徑，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示農(nóng)機(jī)狀態(tài)；環(huán)境感知模塊實(shí)時(shí)采集當(dāng)前路況、環(huán)境數(shù)據(jù)以及車輛位姿信息；多源信息融合模塊將環(huán)境感知模塊采集到的不同傳感器且在同一環(huán)境內(nèi)的信息去除噪聲，進(jìn)行融合處理；路徑規(guī)劃決策模塊將得到的融合過的環(huán)境信息與參考路徑信息對比，決策出當(dāng)前適宜的轉(zhuǎn)角速度控制量；執(zhí)行模塊與路徑規(guī)劃決策模塊相連通，控制農(nóng)機(jī)完成跟蹤任務(wù)；本發(fā)明克服了現(xiàn)有路徑跟蹤方法精度不高且遇到障礙物無法繞行的缺點(diǎn)。

申請?zhí)枮镃N201810427354.2的發(fā)明專利“基于多源信息融合的降雨量估算方法”公開了一種基于多源信息融合的降雨量估算方法，包括：將研究區(qū)域內(nèi)的地面站觀測降雨數(shù)據(jù)和研究區(qū)域多源衛(wèi)星降雨量數(shù)據(jù)體相結(jié)合，構(gòu)成研究區(qū)域多源數(shù)據(jù)集；建立基于動(dòng)態(tài)貝葉斯理論的研究區(qū)域的貝葉斯降雨預(yù)測模型；利用最大熵方法求取貝葉斯降雨預(yù)測模型的非線性最優(yōu)解，進(jìn)而確定各個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的最佳權(quán)重和不確定性信息；基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的最佳權(quán)重和不確定性，生成研究區(qū)域內(nèi)應(yīng)用多源信息融合降雨量的估算結(jié)果。

但是專利“一種基于多源信息融合的農(nóng)機(jī)軌跡跟蹤、避障系統(tǒng)及方法”和“基于多源信息融合的降雨量估算方法”給出的方法不適用于飛行器的情況。因此本發(fā)明給出一種能夠覆蓋慣性組合、磁場、星敏、風(fēng)速等信息的多源信息融合飛行器巡航仿真裝置及方法，原理簡單，并且工程實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容