CN107293186A - 一种训练模拟器的惯性导航实时仿真*** - Google Patents

一种训练模拟器的惯性导航实时仿真*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***，属于飞行模拟器设计领域。包括：人机界面交互子***和实时解算子***；人机界面交互子***设置有控制面板、人机接口模块、加载模块、故障模块及显示模块；人机接口模块一端通过429总线和AFDX总线与控制面板连接，另一端通过AFDX总线和实时网分别与加载模块、故障监控模块、显示模块连接；实时解算子***设置有通过实时网相互连接的数据处理模块、对准控制模块、导航数据计算模块及飞行环境模型；数据处理模块通过实时网与人机接口模块连接，数据处理模块能够模拟飞机惯性导航***的总线接口，将实时网传输的网络协议转化为总线形式进行传输。本发明避免重复设计工作，减少物理试验次数和成本。

Description

一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***
技术领域
本发明属于飞行模拟器设计技术领域，具体涉及一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***。
背景技术
训练模拟器是典型的人在回路仿真***，主要用于飞行员训练。按照飞行模拟器分级标准，主要分为四个等级。其中D级为最高等级。目前国内D级训练模拟器主要为进口设备，自主研制的训练模拟器相比还存在较大的差距，尤其是模型建立方面，具体表现在：
(1)模拟逼真度和任务覆盖率不能完全满足需要；
(2)特情及故障模拟不够全面；
(3)飞行仿真建模的数据需求不十分明确。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***，采用人机界面交互和实时解算模型，满足高等级训练模拟器等级标准，实现惯性导航仿真***和训练模拟器其余***之间的耦合作用，提高训练模拟器的性能和训练效果。
本发明的技术方案：一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***，包括：人机界面交互子***和实时解算子***；
所述人机界面交互子***设置有控制面板、人机接口模块、加载模块、故障模块及显示模块；
所述人机接口模块一端通过429总线和AFDX总线与所述控制面板连接，另一端通过AFDX总线和实时网分别与所述加载模块、故障监控模块、显示模块连接；
所述实时解算子***设置有通过实时网相互连接的数据处理模块、对准控制模块、导航数据计算模块及飞行环境模型，
所述数据处理模块通过实时网与人机接口模块连接，所述数据处理模块能够模拟飞机惯性导航***的总线接口，将实时网传输的网络协议转化为总线的形式进行传输。
优选地，所述数据处理模块能够实现三余度总线接口的控制，所述三余度总线为AFDX总线、1553B总线及429总线。
优选地，所述实时网由以太网和IEEE1394网络构成。
优选地，所述显示模块能够模拟与飞机惯性导航***有关的显示效应，所述显示效应通过IData模拟生成，包括对准页面、惯导页面及告警显示。
优选地，所述控制面板设置有数据采集卡，通过所述数据采集卡与人机界面交互子***进行交互。
优选地，所述导航数据计算模块的数据解算过程包括：地面过程和空中过程；
所述地面过程包括：导航、姿态导航；
所述空中过程包括：导航、姿态导航、卫星导航。
本发明技术方案的有益技术效果：本发明训练模拟器的惯性导航实时仿真***是一种飞机多***协同交互***，进行惯性导航***整体的调优和匹配，能有效提升***评估和整体性能；同时该仿真***可用于机载惯性导航***设计，***优化，避免不必要的重复设计工作，减少物理试验的次数和成本。
附图说明
图1为本发明训练模拟器的惯性导航实时仿真***的一优选实施例的组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***的组成示意图；
一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***，采用IData及c语言建立了飞机惯性导航***模型，应用基于分布式并行仿真技术，完成了人在环的半物理仿真***。其包括：人机界面交互子***和实时解算子***；
人机界面交互子***设置有控制面板、人机接口模块、加载模块、故障监控模块及显示模块；
人机接口模块一端通过429总线和AFDX总线与所述控制面板连接，另一端通过AFDX总线和实时网分别与加载模块、故障监控模块、显示模块连接；
实时解算子***设置有通过实时网相互连接的数据处理模块、对准控制模块、导航数据计算模块及飞行环境模型；
数据处理模块通过实时网与人机接口模块连接，数据处理模块能够模拟飞机惯性导航***的总线接口，将实时网传输的网络协议转化为总线的形式进行传输。
控制面板，用于模拟飞机惯性导航***人工控制，包括机载惯性导航***控制板、源选择控制板、多功能显示器、输入设备等；
显示模块，用于模拟与飞机惯性导航***有关的显示效应，通过采用IData生成显示，主要包括：对准页面、惯导页面、告警显示；该模块主要通过IData及C生成模拟与飞机惯性导航***有关的显示***；
人机接口模块，用于人机界面交互子***与实时解算子***进行通信，同时也具备与物理设备实时交互的能力；包括AFDX总线及429总线与控制面板进行交互；
加载模块，用于配置惯性导航***模型；
本实施例中，加载模块采用C语言建立模型加载模块，通过以太网和AFDX总线与人机接口模块交互；
可以理解的是：加载模块通过1394网与人机接口模块交互；
故障监控模块，用于模拟飞机惯性导航***故障及状态检测，并告警显示；
本实施例中，故障监控模块通过AFDX总线和实时网实现与人机接口模块交互；
可以理解的是：故障监控模块通过AFDX总线与人机接口模块交互；
对准控制模块用于模拟飞机惯性导航***的对准过程，主要包括：地面过程和空中过程。其中，地面过程包括：存储航向对准、罗经对准、增强中断对准、姿态对准、对准停止；空中过程包括：空中对准、姿态对准；
导航数据计算模块用于模拟飞机惯性导航***的数据解算过程，主要包括：地面过程和空中过程。地面过程包括：导航、姿态导航；空中过程包括：导航、姿态导航、卫星导航；
数据处理模块，用于模拟飞机惯性导航***的总线接口关系，主要是三余度总线接口控制，包括AFDX总线、1553B总线及429总线；
飞行环境模型，用于模拟飞机惯性导航***各用户子***，主要包括飞机本体***、飞控***、飞管***、电源***。
本实施例中，实时网由以太网和IEEE1394网络构成。
本实施例中，控制面板设置有数据采集卡，通过数据采集卡与人机界面交互子***进行交互。
设计调试具体步骤如下：
a)***非实时仿真模型设计遵循如下步骤：
1)在非实时的飞机模型***下对***对准模型和导航数据计算模型进行开发设计；飞机模型是指包括简化的、通用的飞机本体***、飞控***、飞管***、电源***模型；
2)在非实时的飞机模型***下对总线以及接口进行开发；
主要是根据仿真对象飞机实体确定***总线余度为三余度传输，总线类型包括AFDX、1553B、429等；按1394网络协议配置总线接口定义；同时对物理硬线进行仿真；
3)在连接机载设备的基础上，完成机界面交互子***的开发。
b)***实时调试：
利用人机界面交互子***中控制面板和人机接口模块完成实时解算子***中的模型配置设备，按照设备的状态和信息对***功能进行逐一的静态测试，同时在飞行环境模型的配合下，动态对***性能进行测试，包括正常和故障模态下的飞行测试。至此，完成了基于训练模拟器的惯性导航仿真***开发测试。
本发明该***基于分布式并行仿真、***集成建模等先进的设计理念，实现***快速原型化，旨在建立多***的综合数字模型，力图全面反映训练模拟器各组成***之间的复杂集成和耦合，真实反映机载惯性导航***的品质。能有效提升***评估和整体性能；同时该仿真***可用于机载惯性导航***设计，***优化，避免不必要的重复设计工作，减少物理试验的次数和成本。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种训练模拟器的惯性导航实时仿真***，其特征在于，包括：人机界面交互子***和实时解算子***；
所述人机界面交互子***设置有控制面板、人机接口模块、加载模块、故障模块及显示模块；
所述人机接口模块一端通过429总线和AFDX总线与所述控制面板连接，另一端通过AFDX总线和实时网分别与所述加载模块、故障监控模块、显示模块连接；
所述实时解算子***设置有通过实时网相互连接的数据处理模块、对准控制模块、导航数据计算模块及飞行环境模型；
所述数据处理模块通过实时网与人机接口模块连接，所述数据处理模块能够模拟飞机惯性导航***的总线接口，将实时网传输的网络协议转化为总线的形式进行传输。
2.如权利要求1所述的训练模拟器的惯性导航实时仿真***，其特征在于：所述数据处理模块能够实现三余度总线接口的控制，所述三余度总线为AFDX总线、1553B总线及429总线。
3.如权利要求1所述的训练模拟器的惯性导航实时仿真***，其特征在于：所述实时网由以太网和IEEE1394网络构成。
4.如权利要求1所述的训练模拟器的惯性导航实时仿真***，其特征在于：所述显示模块能够模拟与飞机惯性导航***有关的显示效应，所述显示效应通过IData模拟生成，包括对准页面、惯导页面及告警显示。
5.如权利要求1所述的训练模拟器的惯性导航实时仿真***，其特征在于：所述控制面板设置有数据采集卡，通过所述数据采集卡与人机界面交互子***进行交互。
6.如权利要求1所述的训练模拟器的惯性导航实时仿真***，其特征在于：所述导航数据计算模块的数据解算过程包括：地面过程和空中过程；
所述地面过程包括：导航、姿态导航；
所述空中过程包括：导航、姿态导航、卫星导航。
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