[發明專利]一種便攜式異構無人機編隊飛行飛機模擬器

在審

• 申請號: 202111305282.2
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113985920A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 劉進;毛仲君;徐海航;葉德章;汪華松
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心空天技術研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 重慶信必達知識產權代理有限公司 50286
• 代理人: 李小偉

本發明公開了一種便攜式異構無人機編隊飛行飛機模擬器，涉及飛行模擬仿真技術領域，包括飛機數字仿真模塊、快速實現工具鏈和仿真計算機；飛機數字仿真模塊用于對飛機的數學模型和物理模型進行分解并分別對其進行建模，形成仿真模型；快速實現工具鏈用于對飛機的仿真模型進行快速代碼自動生成；仿真計算機用于加載代碼和運行結算，實現飛機模擬。采用本發明的技術方案能夠模塊化地快速生成飛機模型，能在不同的節點進行驗證測試，設計、調試周期大幅減少，具有較好的便攜性。

技術領域

本發明涉及飛行模擬仿真技術領域，尤其涉及一種便攜式異構無人機編隊飛行飛機模擬器。

背景技術

近年來，無人機由于其結構簡單、機動靈活等特點，被廣泛應用于軍事和民用領域。但是隨著應用場景和任務要求的逐漸復雜化與多樣化，單架無人機的飛行控制已經不能滿足需求，需要采用多無人機編隊飛行控制來實現協同偵察、作戰、防御及噴灑農藥等任務。目前多無人機編隊飛行理論方面取得了豐碩成果，但是實物飛行試驗僅能實現簡單通信環境下的協同編隊飛行，任務分配和航跡規劃實時性不高，控制方法應對突發情況魯棒性低，多機多傳感器協同感知能力不足，欠缺對實體的仿真實現，未來的研究方向應是突破上述關鍵技術的不足，開展復雜感知約束和復雜通信環境下的多無人機協同編隊飛行研究，提出更加有效的控制方法，并進行多無人機編隊半實物仿真飛行試驗，實現飛行控制系統功能的快速驗證，提高仿真結果的可靠性，縮短研發周期，降低試飛風險。

實現高逼真度半實物仿真的關鍵點在于飛機模擬器計算機的設計。傳統的飛機模擬器計算機的設計開發及設計為：研發人員首先分析飛機的設計要求提出整體設計方案，根據硬件需求設計飛機模擬器計算機的硬件實現方案，再根據飛機模擬器計算機軟件需求開發編寫描述飛機特性的程序代碼，最后進行驗證與測試。驗證與測試工作只能在整個飛機模擬器計算機開發完成后才能進行，不能在其開發過程中對其中的某一節點獨立進行驗證，而最后的驗證過程中發現的錯誤或不完善都要返回到相應節點再重新設計開發，并且錯誤所處的階段越上層就需要越多的時間和代價進行更正，整個開發過程是順序式而不是迭代式的，加之異構無人機編隊飛機模型的進一步復雜，造成開發周期過長，代碼量過大，研發代價過大。

本發明為基于模型的飛機模擬器計算機快速實現平臺，其特征是：包括有飛機數字仿真模塊、快速實現工具鏈和仿真計算機；模型化飛機仿真算法加載入飛機模擬軟件模塊后通過快速實現工具鏈生成代碼并傳輸至仿真計算機，仿真計算機通過加載代碼實現飛機模擬器計算機的設計。

發明內容

本發明意在提供一種便攜式異構無人機編隊飛行飛機模擬器，能夠模塊化地快速生成飛機模型，能在不同的節點進行驗證測試，設計、調試周期大幅減少，具有較好的便攜性。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種便攜式異構無人機編隊飛行飛機模擬器，其特征在于：包括飛機數字仿真模塊、快速實現工具鏈和仿真計算機；

所述飛機數字仿真模塊用于對飛機的數學模型和物理模型進行分解并分別對其進行建模，形成仿真模型；

所述快速實現工具鏈用于對飛機的仿真模型進行快速代碼自動生成；

所述仿真計算機用于加載代碼和運行結算，實現飛機模擬。

優選地，所述數學模型包括大氣模塊、發動機、作動器模塊、氣動參數模塊、運動方程模塊，

所述大氣模塊用于測量飛機飛行時的動壓和馬赫數并分別將其發送至運動方程模塊和發動機模塊；

所述氣動參數模塊用于測量氣動數據和接收操作指令并將氣動參數發送至運動方程模塊；

所述發動機模塊用于為整個飛機提供動力。

優選地，所述物理模型包括質量模型、氣動力模型和運動方程模型，