[發(fā)明專利]一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010010519.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111125935A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁琳;葉亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中仿智能科技（上海）股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/14;G06T17/00;G06F16/2455;G06Q10/06
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括：仿真計(jì)算模塊、可視化展示模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊和仿真結(jié)果評(píng)估模塊；

所述仿真計(jì)算模塊，用于根據(jù)飛行器3D模型，獲取氣動(dòng)數(shù)據(jù)、飛行器自身屬性數(shù)據(jù)、輸入飛行條件數(shù)據(jù)，進(jìn)行飛行器軌跡的計(jì)算、飛行器表面流場(chǎng)的計(jì)算、等離子體鞘套下天線輻射特性的計(jì)算；

所述可視化展示模塊，根據(jù)所述仿真計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果、基于OpenGL函數(shù)庫(kù)對(duì)應(yīng)展示飛行器在預(yù)設(shè)場(chǎng)景下飛行位置和飛行姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)的三維動(dòng)態(tài)變化；所述預(yù)設(shè)場(chǎng)景包括：近空間場(chǎng)景和太空?qǐng)鼍埃凰鲲w行姿態(tài)包括：飛行器起飛、勻速飛行、變速飛行、飛行器降落；

所述數(shù)據(jù)查詢模塊，用于根據(jù)輸入的查詢關(guān)鍵字，在數(shù)據(jù)庫(kù)中遍歷查找所述關(guān)鍵字所對(duì)應(yīng)的軌跡任務(wù)、流場(chǎng)任務(wù)和天線任務(wù)仿真數(shù)據(jù)的查詢；

所述仿真結(jié)果評(píng)估模塊，用于單流場(chǎng)仿真結(jié)果評(píng)估、多流場(chǎng)仿真結(jié)果評(píng)估、單天線仿真結(jié)果評(píng)估、多天線仿真結(jié)果評(píng)估和天線安裝窗口評(píng)估。

2.如權(quán)利要求1所述的一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真計(jì)算模塊包括：任務(wù)隊(duì)列子模塊、任務(wù)控制子模塊和算法封裝子模塊；

所述任務(wù)隊(duì)列子模塊，根據(jù)仿真任務(wù)由總控制端以任務(wù)消息隊(duì)列的形式提交到軟總線，轉(zhuǎn)發(fā)到任務(wù)控制子模塊；

所述任務(wù)控制子模塊，用于根據(jù)仿真任務(wù)重要程度來(lái)區(qū)分任務(wù)的計(jì)算優(yōu)先級(jí)；

所述算法封裝子模塊，用于封裝軌跡、流場(chǎng)、天線的計(jì)算公式，并根據(jù)仿真任務(wù)選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式。

3.如權(quán)利要求1所述的一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述可視化展示模塊，包括模擬飛行器子模塊和三維場(chǎng)景子模塊；

所述模擬飛行器子模塊，還用于在3DsMax中，根據(jù)輸入的長(zhǎng)度、升阻比、馬赫數(shù)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、滑翔距離參數(shù)繪制模擬飛行器；

所述三維場(chǎng)景子模塊，用于獲取世界坐標(biāo)系的三維物體數(shù)據(jù)，經(jīng)三維幾何變換、投影變換、裁剪、視口變換、生成屏幕坐標(biāo)系中的圖像顯示。

4.如權(quán)利要求3所述的一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬飛行器子模塊，包括：

空氣動(dòng)力模型、運(yùn)動(dòng)方程模型、起落架模型、操縱系統(tǒng)模型、燃油系統(tǒng)模型、推進(jìn)系統(tǒng)模型和大氣環(huán)境模型；

所述空氣動(dòng)力模型獲取氣動(dòng)數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)模型的輸出數(shù)據(jù)及運(yùn)動(dòng)方程模型輸出的飛行參數(shù)，并輸出空氣動(dòng)力參數(shù)；

所述起落架模型根據(jù)跑道條件、轉(zhuǎn)向、剎車參數(shù)，輸出起落架參數(shù)；

所述大氣環(huán)境模型獲取紊流風(fēng)切變、標(biāo)準(zhǔn)大氣、結(jié)冰、雨雪霧參數(shù)，輸出環(huán)境參數(shù)；

所述燃油系統(tǒng)模型根據(jù)燃油質(zhì)量特性參數(shù)，輸出燃油參數(shù)；

所述運(yùn)動(dòng)方程模型獲取所述空氣動(dòng)力參數(shù)、起落架參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、燃油參數(shù)及推進(jìn)系統(tǒng)模型的輸出參數(shù)，計(jì)算處理后輸出仿真飛行參數(shù)。

5.如權(quán)利要求4所述的一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣動(dòng)力模型，包括獲取模塊、處理模塊和輸出模塊；

所述獲取模塊，用于獲取氣動(dòng)數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)模型的輸出數(shù)據(jù)及運(yùn)動(dòng)方程模型輸出的飛行參數(shù)；

所述處理模塊，用于對(duì)所述獲取模塊獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，生成空氣動(dòng)力參數(shù)；所述預(yù)處理包括：平滑、濾波、兼容性檢驗(yàn)及數(shù)據(jù)重構(gòu)；

所述輸出模塊，用于將所述空氣動(dòng)力參數(shù)輸出。

6.如權(quán)利要求4所述的一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)方程模型包括：

坐標(biāo)系設(shè)定模塊，用于根據(jù)飛行器在大氣中高速飛行時(shí)，其上作用著重力、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力以及空氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩，設(shè)定地面坐標(biāo)系、機(jī)體坐標(biāo)系、氣流坐標(biāo)系、航跡坐標(biāo)系和速度坐標(biāo)系；

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊，用于所述地面坐標(biāo)系、機(jī)體坐標(biāo)系和氣流坐標(biāo)系之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；

運(yùn)動(dòng)參數(shù)模塊，用于確定模擬飛行器的姿態(tài)角及速度向量與機(jī)體軸系的關(guān)系；

動(dòng)力學(xué)方程模塊，用于將模擬飛行器在空中運(yùn)動(dòng)分解為質(zhì)心的空間運(yùn)動(dòng)和繞質(zhì)心的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)兩部分，并構(gòu)建模擬飛行器動(dòng)力學(xué)方程。

7.如權(quán)利要求1所述的一種面向臨機(jī)空間飛行器的仿真系統(tǒng)，其特征在于，還包括：用戶交互模塊，作為仿真系統(tǒng)的GUI，用于仿真任務(wù)的輸入和仿真過(guò)程的控制。