CN112182867A - 飞行器混合仿真试验方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种飞行器混合仿真试验方法及***，包括：步骤1：将飞行器仿真***按照组成功能进行分解；步骤2：对仿真试验目的进行分析，并设定混合仿真模式；步骤3：设置混合仿真的混合时间节点、各类型仿真的切换方式和各时间段的配置；步骤4：设置仿真试验参数；步骤5：根据仿真时序进行混合仿真试验。采用本发明提供的方法设计飞行器混合仿真试验，可以充分利用仿真条件，提高仿真逼真度，获取大量可控可信的仿真试验数据，提高飞行器仿真试验置信度。

Description

飞行器混合仿真试验方法及***
技术领域
本发明涉及飞行器半实物仿真技术领域，具体地，涉及飞行器混合仿真试验方法及***。尤其地，涉及一种应用于航天航空***的设计研发全过程的混合仿真试验方法。
背景技术
半实物仿真技术是近年来航天、航空、船舶等复杂***设计研制中重点关注的问题之一。进行仿真试验设计是开展飞行器仿真试验的前提和基础。混合仿真提供了充分利用现有设备、数据和模型资源，以尽可能低的成本，尽可能逼真地获取大量可信仿真试验数据的方法。设计一套兼顾适用性与有效性的混合仿真试验设计方法，是开展复杂***仿真试验的重要前提。
目前，国内外仿真***采用的仿真试验设计方法多为数字仿真、半实物仿真或根据仿真硬件设备的性能限制，在仿真过程中对两者进行简单的切换或连接；还没形成一套完整的根据仿真需求和目的，自顶向下混合多种仿真资源，按需有机连接多种试验模式的混合仿真试验设计思路和方法。
专利文献CN110610065A(申请号：201911049324.3)公开了一种基于混合动网格技术的飞行器多体分离CFD仿真方法及***，包括：将飞行器多体由分离起始到分离终止分割成多个阶段的CFD数值模拟；根据网格变形技术与网格重构技术依次完成每个阶段的CFD数值模拟与拼接。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种飞行器混合仿真试验方法及***。
根据本发明提供的飞行器混合仿真试验方法，包括：
步骤1：将飞行器仿真***按照组成功能进行分解；
步骤2：对仿真试验目的进行分析，并设定混合仿真模式；
步骤3：设置混合仿真的混合时间节点、各类型仿真的切换方式和各时间段的配置；
步骤4：设置仿真试验参数；
步骤5：根据仿真时序进行混合仿真试验。
优选的，所述飞行器仿真***分解为运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***、目标探测识别跟踪子***和飞行器模型解算子***；
所述仿真模式包括数字仿真、半实物仿真和实物仿真。
优选的，所述混合仿真模式包括：按时间进行混合、按仿真类型进行混合和按时间-类型进行混合。
优选的，按时间混合包括：在仿真试验进程的不同时间段，分别接入不同的仿真模式；
在仿真初段和中段，均采用仿真转台进行半实物仿真；
由于视线角速度变大，超出转台的动态范围，在仿真末端段采用数字仿真。
优选的，按仿真类型混合包括：在仿真回路中采用数字仿真、半实物仿真和实物仿真混合的形式进行仿真试验；
所述目标探测识别跟踪子***采用实物接入，运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***采用物理效应模拟器接入，飞行器模型解算子***采用数学模型或外场实测数据接入。
根据本发明提供的飞行器混合仿真试验***，包括：
模块M1：将飞行器仿真***按照组成功能进行分解；
模块M2：对仿真试验目的进行分析，并设定混合仿真模式；
模块M3：设置混合仿真的混合时间节点、各类型仿真的切换方式和各时间段的配置；
模块M4：设置仿真试验参数；
模块M5：根据仿真时序进行混合仿真试验。
优选的，所述飞行器仿真***分解为运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***、目标探测识别跟踪子***和飞行器模型解算子***；
所述仿真模式包括数字仿真、半实物仿真和实物仿真。
优选的，所述混合仿真模式包括：按时间进行混合、按仿真类型进行混合和按时间-类型进行混合。
优选的，按时间混合包括：在仿真试验进程的不同时间段，分别接入不同的仿真模式；
在仿真初段和中段，均采用仿真转台进行半实物仿真；
由于视线角速度变大，超出转台的动态范围，在仿真末端段采用数字仿真。
优选的，按仿真类型混合包括：在仿真回路中采用数字仿真、半实物仿真和实物仿真混合的形式进行仿真试验；
所述目标探测识别跟踪子***采用实物接入，运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***采用物理效应模拟器接入，飞行器模型解算子***采用数学模型或外场实测数据接入。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、采用本发明提供的方法设计的混合仿真试验，可以满足复杂飞行器***在不同研发阶段的仿真试验需求，使仿真试验可以贯穿复杂飞行器***研发的全过程；
2、本发明通过在设置不同时间节点以及在不同时间段内配置不同的仿真功能模块类型，能够充分利用仿真资源，提高仿真逼真度；
3、本发明对于不同的仿真***开展仿真试验设计均能进行有效适应。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是混合仿真试验设计流程；
图2是飞行器仿真***模块分解；
图3是飞行器混合仿真试验回路；
图4是按仿真试验进程设计混合时间节点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例：
如图1，根据本发明提供的飞行器混合仿真试验方法，包括如下步骤：
仿真***结构模块分解步骤：将飞行器仿真***按照组成功能逐层分解为一系列的结构化的功能模块，如运动仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***、目标探测识别跟踪子***、仿真控制子***等主要子***，如图2；
模块分类定义步骤：按照接入仿真试验状态，将功能模块类型定义为数字仿真模块、半实物仿真模块和全物理仿真模块三种类型；
各类模块构造步骤：按照仿真试验***设备、数据和模型的条件，分别为各功能模块构造数字仿真模块、半实物仿真模块和全物理仿真模块中的一至三类模块；
仿真试验目的分析步骤：根据仿真试验目的和仿真***条件，分析所需达到的具体试验目标，作为选择混合仿真模式和具体混合方法(混合时间节点设置、各时间段模块配置)以及试验参数设置的依据；
混合仿真模式设计步骤：按照试验目标，混合仿真模式分为按时间混合、按模块混合、按信号混合、按时间-模块混合四种，如图3；
混合时间节点设置步骤：按照试验目标，设计按时间混合、按时间-模块混合、按时间-模块-信号混合三种混合模式下需要的一个或多个混合时间节点，在对应时间节点上，各功能模块或信号数据来源切换类型，如图4；
仿真各时间段模块配置步骤：设计在各时间节点上，各功能模块或信号来源的类型如何切换；
仿真试验参数设置步骤：按照试验目标，设计各模块的具体参数；
运行仿真步骤：按照设定好的混合仿真模式、混合时间节点、功能模块切换方式和仿真试验参数，按照仿真时序依次调用相应模块，运行混合仿真全过程，完成混合仿真试验。
按时间混合是指同一仿真模块在仿真试验进程的不同时间段，分别接入不同的仿真模式。如运动特性仿真子***，在仿真初段和中段，均可采用仿真转台进行半实物模拟；但在仿真末端，由于视线角速度急剧变大，超出转台设备的模拟能力，改为数字仿真模拟。
按模块混合是指仿真回路中不同的模块采用数字、半实物或实物等不同的仿真方法。如目标探测识别跟踪子***采用实物接入，运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***等采用物理效应模拟器接入、飞行器模型解算采用数学模型或外场实测数据接入等。
按信号混合是指仿真回路中同一仿真模块内部不同的仿真信号采用数字、半实物或实物等不同的仿真方法，如目标环境辐射特性仿真和运动特性仿真子***内部各模块可以采用不同的仿真方法接入。
在混合仿真试验设计中，根据任务需求，在仿真总控平台的支持下，将运动特性仿真、目标环境辐射特性仿真等仿真子***，按照试验需求，配置成数字仿真模块、半实物仿真模块和全物理仿真中相应的状态，接入仿真回路并运行仿真。这种方法构建的混合仿真试验回路具有可重构性和可配置性，适应不同阶段仿真试验的需求。具体配置方法如表1所示。
表1各类模块构造的配置表
Figure BDA0002692843600000051
混合仿真试验回路中，可支撑混合仿真试验的条件是仿真试验***为模块化结构，采用组态化模式运行，可根据性能评估要求的精度和可信度，以及仿真试验的实施成本和可行性，配置各仿真环节的运行模式，构建成数字/半实物/全物理混合的仿真***，完成混合仿真试验。
针对不同阶段仿真试验的需求和该阶段具备的试验条件，设计合理的混合仿真试验方式。为实现混合仿真试验的运行，接入仿真回路的各功能模块的设备、实物、模型及数据，按照统一的接口标准或规范设计或转换处理。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的***、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种飞行器混合仿真试验方法，其特征在于，包括：
步骤1：将飞行器仿真***按照组成功能进行分解；
步骤2：对仿真试验目的进行分析，并设定混合仿真模式；
步骤3：设置混合仿真的混合时间节点、各类型仿真的切换方式和各时间段的配置；
步骤4：设置仿真试验参数；
步骤5：根据仿真时序进行混合仿真试验。
2.根据权利要求1所述的飞行器混合仿真试验方法，其特征在于，所述飞行器仿真***分解为运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***、目标探测识别跟踪子***和飞行器模型解算子***；
所述仿真模式包括数字仿真、半实物仿真和实物仿真。
3.根据权利要求2所述的飞行器混合仿真试验方法，其特征在于，所述混合仿真模式包括：按时间进行混合、按仿真类型进行混合和按时间-类型进行混合。
4.根据权利要求3所述的飞行器混合仿真试验方法，其特征在于，按时间混合包括：在仿真试验进程的不同时间段，分别接入不同的仿真模式；
在仿真初段和中段，均采用仿真转台进行半实物仿真；
由于视线角速度变大，超出转台的动态范围，在仿真末端段采用数字仿真。
5.根据权利要求3所述的飞行器混合仿真试验方法，其特征在于，按仿真类型混合包括：在仿真回路中采用数字仿真、半实物仿真和实物仿真混合的形式进行仿真试验；
所述目标探测识别跟踪子***采用实物接入，运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***采用物理效应模拟器接入，飞行器模型解算子***采用数学模型或外场实测数据接入。
6.一种飞行器混合仿真试验***，其特征在于，包括：
模块M1：将飞行器仿真***按照组成功能进行分解；
模块M2：对仿真试验目的进行分析，并设定混合仿真模式；
模块M3：设置混合仿真的混合时间节点、各类型仿真的切换方式和各时间段的配置；
模块M4：设置仿真试验参数；
模块M5：根据仿真时序进行混合仿真试验。
7.根据权利要求6所述的飞行器混合仿真试验***，其特征在于，所述飞行器仿真***分解为运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***、目标探测识别跟踪子***和飞行器模型解算子***；
所述仿真模式包括数字仿真、半实物仿真和实物仿真。
8.根据权利要求7所述的飞行器混合仿真试验***，其特征在于，所述混合仿真模式包括：按时间进行混合、按仿真类型进行混合和按时间-类型进行混合。
9.根据权利要求8所述的飞行器混合仿真试验***，其特征在于，按时间混合包括：在仿真试验进程的不同时间段，分别接入不同的仿真模式；
在仿真初段和中段，均采用仿真转台进行半实物仿真；
由于视线角速度变大，超出转台的动态范围，在仿真末端段采用数字仿真。
10.根据权利要求8所述的飞行器混合仿真试验***，其特征在于，按仿真类型混合包括：在仿真回路中采用数字仿真、半实物仿真和实物仿真混合的形式进行仿真试验；
所述目标探测识别跟踪子***采用实物接入，运动特性仿真子***、目标环境辐射特性仿真子***采用物理效应模拟器接入，飞行器模型解算子***采用数学模型或外场实测数据接入。
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