[發(fā)明專利]一種模塊化可配置式工程用飛行模擬器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011180389.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112287456B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于桂杰;孫孟方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20;B64F5/60
• 代理公司: 北京清大紫荊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718
• 代理人: 彭一波

本發(fā)明涉及飛行仿真及機(jī)載設(shè)備測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模塊化可配置式工程用飛行模擬器。本發(fā)明基于高內(nèi)聚的思想采用模塊化方法實(shí)現(xiàn)了各仿真系統(tǒng)間的功能解耦設(shè)計(jì)；各仿真系統(tǒng)間通信采用DDS分布式高速實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相互之間的空間解耦；通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)使得各仿真系統(tǒng)模塊可靈活配置，大大提高了工程用飛行模擬器的用途，可用于各種機(jī)上設(shè)備的仿真測(cè)試，且既可開(kāi)展全數(shù)字式功能仿真，又可開(kāi)展半物理仿真測(cè)試；考慮到測(cè)試期間的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)各仿真系統(tǒng)的物理實(shí)施層面的布局進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，最終達(dá)到易用、好用、美觀的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行仿真及機(jī)載設(shè)備測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種用于機(jī)載設(shè)備功能仿真評(píng)估、測(cè)試的模塊化、可配置式工程用飛行模擬器。

背景技術(shù)

基于地面模擬飛行仿真開(kāi)展機(jī)載系統(tǒng)功能的需求捕獲、需求確認(rèn)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、參數(shù)調(diào)節(jié)優(yōu)化以及機(jī)載設(shè)備的半物理仿真驗(yàn)證等均具有重要的工程意義，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空機(jī)載設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域，開(kāi)展該工作的首要任務(wù)是構(gòu)建工程用飛行模擬器。

工程用飛行模擬器通常實(shí)現(xiàn)如下功能：提供人機(jī)接口設(shè)備、仿真軟件系統(tǒng)、物理結(jié)構(gòu)等，支持開(kāi)展人在回路操縱駕駛飛機(jī)時(shí)的操作、顯示、儀表輸出等各種表現(xiàn)。工程用飛行模擬器對(duì)飛行過(guò)程及飛行操縱模擬的逼真度越高，對(duì)功能/設(shè)備開(kāi)發(fā)帶來(lái)的益處也就越大，相應(yīng)地，造價(jià)就越昂貴，因此，提高模擬器的用途及功能擴(kuò)展能力是一種實(shí)現(xiàn)高費(fèi)效比的方法。對(duì)于工程用模擬器，其構(gòu)成中的飛行仿真、操縱負(fù)荷、模擬座艙、視景以及系統(tǒng)管理部分均為基本構(gòu)成，提供模擬器擴(kuò)展功能的一種思路就是為其提供靈活的、可配置的模擬器管理、仿真控制、接口仿真等功能模塊。

DDS(Data Distribution Service數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù))是對(duì)象管理組織OMG的有關(guān)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)布的規(guī)范。DDS規(guī)范采用了發(fā)布/訂閱體系結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)時(shí)性要求提供更好的支持，加之其低延遲、高吞吐量、平臺(tái)無(wú)關(guān)等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、分布式仿真等多個(gè)領(lǐng)域。工程用飛行模擬器各仿真系統(tǒng)間采用DDS網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),可實(shí)現(xiàn)空間解耦、時(shí)間解耦以及控制流解耦，使得各部分間接口靈活可配，且適用于各種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)平臺(tái)，便于并行開(kāi)發(fā)及更改維護(hù)，為模擬器功能的可配置性提供了網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)。

飛行仿真軟件是飛行模擬器中的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)高逼真度仿真模擬的關(guān)鍵、飛行模擬軟件通常實(shí)現(xiàn)飛行主仿真、機(jī)載系統(tǒng)仿真等功能。對(duì)于工程用飛行模擬器，飛行主仿真部分通常不會(huì)變化，而機(jī)載系統(tǒng)部分根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同，對(duì)于某個(gè)特定系統(tǒng)可以采用數(shù)字仿真形式或半物理仿真(采用真實(shí)設(shè)備)形式，在使用中可能會(huì)發(fā)生變化，因此，在設(shè)備構(gòu)建時(shí)，可將固有部分與可變部分分開(kāi)駐留，合理設(shè)計(jì)功能模塊，確保主功能的可靠性以及擴(kuò)展功能的靈活配置性。

考慮到工程用飛行模擬器頻繁開(kāi)展功能仿真、設(shè)備測(cè)試、功能/性能評(píng)估等工作，以及模擬座艙空間的狹小，應(yīng)配置專用的工程師開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為模擬器的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，且該平臺(tái)應(yīng)位于艙外。考慮到模擬座艙的封閉性，為了實(shí)現(xiàn)仿真測(cè)試期間的工作協(xié)同，應(yīng)為艙內(nèi)外各席位提供溝通手段。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種模塊化可配置式工程用飛行模擬器，包括通信連接的：

模擬座艙系統(tǒng)，用于模擬目標(biāo)機(jī)型的座艙環(huán)境；

操縱負(fù)荷系統(tǒng)，用于模擬目標(biāo)機(jī)型的操縱裝置力感特性；

飛行仿真系統(tǒng)，用于模擬目標(biāo)機(jī)型的六自由度運(yùn)動(dòng)特性生成目標(biāo)機(jī)型的運(yùn)動(dòng)及狀態(tài)參數(shù)，并用于模擬目標(biāo)機(jī)型的機(jī)載系統(tǒng)功能并輸出模擬的機(jī)載系統(tǒng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)；

視景系統(tǒng)，用于生成與運(yùn)動(dòng)及狀態(tài)參數(shù)匹配的外界場(chǎng)景圖像；

任務(wù)設(shè)定與仿真控制系統(tǒng)，用于總控飛行模擬器；

機(jī)載設(shè)備數(shù)字仿真接口系統(tǒng)，用于為待測(cè)機(jī)載設(shè)備的邏輯功能提供源自飛行模擬器的數(shù)字式激勵(lì)接口；

機(jī)載設(shè)備真件接口系統(tǒng)，用于為待測(cè)機(jī)載設(shè)備提供源自飛行模擬器的硬件接口；