科技期刊论文战机空战自动引导系统仿真设计

期刊目录网智能科学技术论文发表2015-09-21 16:24关注(1)

　　这篇科技期刊论文发表了战机空战自动引导系统的仿真设计，空战自动引导的仿真设计可以更好的让我们研究空中战机的自动攻击问题，论文从系统硬件设计、系统软件设计和主要技术难点及解决措施三个方面进行了深入分析，通过现在高科技和计算机系统高效模拟战机飞控系统。

　　论文导读：第二部分为计算机网络。由仿真计算机、虚拟仪表计算机和集线器组成。

　　关键词：科技期刊论文,综合飞行/火力控制,计算机网络,仿真

　　引言

　　为了更好地开展现代战机空战中自动攻击引导问题的研究，我们进行了空战自动引导系统仿真设计。本系统应用分布仿真技术、数据库技术和虚拟现实技术，采用DSP、高性能工控机及PC机进行设计，研制了战机空战中自动攻击引导仿真系统，用于自动攻击引导控制律研究与仿真验证。本文从硬件和软件两方面分别予以介绍。

　　1 系统硬件设计

　　系统中“我机”除增加了基于DSP设计的飞/火综合控制器，用于实现所设计的引导控制律之外，“敌”、“我”两机硬件组成基本相同，如图1所示。

　　由图可见，“敌”、“我”双机的硬件结构可以分成两部分：第一部分为模拟座舱，主要由操纵装置及传感器、左/右操纵台和两块大屏幕显示器(视景显示和虚拟仪表显示各一块)组成;第二部分为计算机网络，由仿真计算机、虚拟仪表计算机和集线器组成。论文参考。

　　1.1模拟座舱

　　“敌”、“我”双机均可进行人工或自动驾驶。人工驾驶时，进行双机的攻击演练。自动驾驶时，“我机”可以进行自动攻击导引。

　　“敌”、“我”双机驾驶舱布局相同，驾驶杆、油门杆、脚蹬等操纵部件采用飞机的实装部件，仪表板为虚拟仪表显示器。左操纵台为启动控制、油门杆，右操纵台为驾驶仪状态、

　　气动参数及飞控系统传动比等控制/显示部分。布局如图2。

　　●驾驶杆、脚蹬、油门杆等操纵部件的操纵信号由相应的位置传感器以模拟量形式送至虚拟仪表计算机的A/D接口卡;

　　●启动控制部分包括：系统供电、引导方式选择、自动驾驶仪启动、起落架收放控制、襟翼位置控制及风力、风向选择;

　　●驾驶仪状态由8个带灯按钮和2个拨动开关完成飞控系统各种状态的控制;

　　●气动参数与飞控系统传动比使用20个多圈电位器完成相应参数和传动比的调整。

　　1.2计算机网络系统

　　计算机网络系统主要由两台工控机和两台PC机组成，由网卡和集线器(HUB)组成星形网络，实现相互间的数据通信。网络数据传输采用TCP/IP协议，采用Windows Socket的Client/Server模式，实现数据传输的功能。

　　PC机、工控机及DSP功能如下：

　　飞行仿真计算机(PC机) 软件任务调度;软件用户界面的输入;各种参数曲线的显示;实时显示飞机的运动状态和视景;支持三种视角(座舱、后视、前视);网络通信。

　　虚拟仪表计算机(工控机)硬件调参数据的采集;将飞机的状态实时显示在虚拟仪表显示器上;网络通信。

　　DSP(飞/火综合控制器)实时解算“我机”攻击引导律。

　　2 系统软件设计

　　仿真系统软件平台为WindowsXP，所有软件均建立在该平台上。在软件编写过程中，使用了VC、C++Builder等软件。所有的程序均使用统一变量名形式，程序都为32位代码，提高了与操作系统的兼容性和运行速度。

　　两台PC机及两台工控机(“我机”与“敌机”各使用一台PC机和一台工控机)通过以太网络联系在一起，完成仿真任务。飞行仿真计算机主要完成飞机气动方程和飞行控制律解算、飞机图像的变换和视景显示;虚拟仪表计算机主要完成控制信号采集和输出，座舱内各仪表(气压高度表、升降速度表、空速表、马赫数表、地平仪、航姿器)的显示。我机的基于DSP技术研制的飞/火综合控制器完成攻击引导律的解算。

　　仿真计算的步长为10ms，视景刷新率为25F/s，仪表刷新率为25F/s。

　　2.1 软件结构

　　所有的软件均采用模块化设计，以便于调试和移植。系统包含以下主要的程序模块：

　　任务程序模块 人工/自动引导方式选择、参数设定;

　　接口程序模块 控制量输入及测量信号输出;

　　方程解算程序模块 飞机气动方程、飞行控制律解算;

　　DSP程序模块 “我机”攻击引导律解算;

　　视景程序模块 飞机图像的变换和视景显示;

　　虚拟仪表程序模块 座舱各虚拟仪表显示。

　　2.2 各软件模块功能

　　2.2.1 飞行仿真计算机软件功能

　　通过网络接收虚拟仪表计算机数据;

　　实时计算飞机模型的响应及飞控系统输出;

　　实时显示飞机和视景，支持三种视角(座舱、后视、前视);

　　将飞机位置、速度、姿态等状态量通过网络送至虚拟仪表计算机;

　　显示飞机舵面动作及起落架收放;

　　关闭仿真程序;

　　以曲线显示双机飞行轨迹，并可选择送至打印机输出。

　　“我机”任务系统中飞行仿真计算机软件功能还增加有：通过网络接收“敌机”姿态及速度、高度等信息;与DSP进行数据传输。

　　2.2.2 虚拟仪表计算机功能

　　提供软件操作面板，进行各参数设定;

　　提供人工/自动引导方式切换开关，实现两种引导方式转换;

　　在硬件方式下通过接口程序采集驾驶杆、油门杆及脚蹬信号的输入;

　　通过网络接收飞机位置、速度、姿态等状态量数据;

　　将飞机状态信息通过虚拟仪表实时显示;

　　显示攻击引导方式(人工/自动)、自动驾驶仪、起落架收/放相应状态;

　　主要飞行参量以模拟信号形式输出。

　　2.2.3 DSP飞/火综合控制器功能

　　实时计算攻击引导律;

　　与“我机”飞行仿真计算机进行数据通信。

　　3 主要技术难点及解决措施

　　3.1 系统运行实时性的要求

　　程序运行过程中需要进行双机模型仿真、控制律及引导律解算，另外还有控制信号的采集、双机数据的输出及处理，所有这些都需要大量的计算，增加了实时仿真的技术难度。为达到系统实时性要求，在系统硬件和软件设计上均采取了相应的解决方法。论文参考。论文参考。

　　3.1.1 硬件设计方面

　　采用高性能的工控主机(P43.0 G CPU, 1024M内存，120G硬盘)，提高主机处理能力。

　　采用高性能DSP(TI公司的16位定点C2000系列TMS320LF2407，性能优良且价格适中)进行控制律和引导律解算。

　　采用多功能智能型通信接口卡(ADVANTECH研华公司系列产品)：PCL-818H(A/D16路单端或8路差分;DI/O16路);PCL-727(D/A 12路;DI/O16路);PCL-711B(A/D8路;DI/O16路)扩展卡PCLD-8115。增强数据处理能力，减小主板CPU负荷。

　　采用硬件定时中断卡(PIO-D64)，减轻软件中断处理负担。

　　3.1.2 软件设计方面

　　采用主循环加消息驱动的机制，充分利用操作系统后台处理能力。

　　采用四阶龙格库塔算法，解算飞机12阶微分方程。

　　线性化微分方程减少系统处理的数据量。

　　3.2 飞控系统及攻击引导律实现

　　飞控系统保证飞机模型的正确实现，优质的飞行控制律设计则是空战仿真系统中的关键之一。考虑到今后对攻击引导律进一步研究的需要，系统允许“我机”实时选择不同的引导律进行攻击引导，以验证各种攻击引导律的优劣，从而实现对“敌机”最优的攻击方法。因此，我们在仿真演示系统的研发过程中，借鉴并采用目前一些成熟的飞控系统仿真和编程技术及成果，在提高研制效率的同时，还大大增强了系统的可靠性与可维护性。

　　3.3 数据动态刷新与同步

　　为了进行实时的空战演示，双机的高度、速度、姿态等信息需要及时传输并处理。系统中数据传输采用Windows Socket的Client/Sever模式，此模式可以有效解决网络中资源、运算能力和信息不对称的问题，并且为异步通信的进程建立联系，实现双方数据的同步。

　　4 结束语

　　本文针对双机空战模拟实时性及有效性的双重要求，设计并实现了一种基于工控机和DSP的仿真演示系统。该系统充分利用现代计算机技术、自动控制技术和面向过程编程技术，通过对现代战机飞控系统有效模拟，实现研究攻击引导律的完美平台。经反复调试和验证，系统性能稳定，工作可靠，可用于自动攻击引导律工程实现研究。

　　参考文献

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　　4 程文俊. 飞翼式飞机起飞着陆仿真技术研究：[学位论文]. 南京：南京航空航天大学， 2005. 58～67.

　　5 凌利. 现代战机引导及其效能评估研究：[学位论文]. 南京：南京航空航天大学， 2005. 33～35,63～65.

　　论文范文：复杂网络交叠团模糊分析信息挖掘技巧

　　摘 要:网络模糊聚类能帮助研究者进一步对团间的一些特殊点进行定量分析,如Nepusz等人[9]用一种桥值公式来刻画节点在多个团间的共享程度,即节点从属度的模糊程度。而本文的团间连接贡献度B反映出节点在团间连接中所起的作用大小。

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