發(fā)布時(shí)間：2017-09-20 16:16

  本文關(guān)鍵詞：基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 無人機(jī) 飛行仿真 RTX 實(shí)時(shí)性 飛行控制

【摘要】：飛行仿真系統(tǒng)是無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)研制與地面驗(yàn)證的關(guān)鍵平臺(tái)之一,對(duì)無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功能與性能指標(biāo)的確認(rèn)至關(guān)重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,PC機(jī)的硬件性能已滿足大部分仿真計(jì)算的硬件要求。因此,為了提高通用性并減少仿真軟件的開發(fā)和使用難度,本文以PC機(jī)和基于Windows操作系統(tǒng)的RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展系統(tǒng)為軟硬件平臺(tái),設(shè)計(jì)開發(fā)了一種實(shí)時(shí)無人機(jī)飛行仿真系統(tǒng)。論文主要的工作和研究成果如下:無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)硬件采用了兩臺(tái)PC計(jì)算機(jī),包括一臺(tái)DELL筆記本計(jì)算機(jī)和一臺(tái)DELL臺(tái)式計(jì)算機(jī);將飛行仿真軟件按功能進(jìn)行模塊劃分到不同計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)上,達(dá)到模塊化、通用化、便于維護(hù)的目的;兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口相互連接,實(shí)現(xiàn)信息交互。論文首先建立了樣例無人機(jī)六自由度非線性數(shù)學(xué)模型。在對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上,建立了適用于仿真計(jì)算的典型數(shù)學(xué)模型。針對(duì)無人機(jī)飛行環(huán)境進(jìn)行分析研究,建立了典型的大氣擾動(dòng)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)無人機(jī)六自由度模型的仿真實(shí)時(shí)性與精度要求,對(duì)四種典型的仿真算法進(jìn)行分析研究,確定了可選用的仿真算法和仿真功能。其次,對(duì)RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行研究,針對(duì)實(shí)時(shí)飛行仿真的特點(diǎn)與要求及進(jìn)行了實(shí)時(shí)性測(cè)試,為實(shí)時(shí)仿真軟件設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)時(shí)飛行仿真軟件的功能與性能,開展仿真軟件的需求分析研究,給出了軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)方案。以此為基礎(chǔ),對(duì)RTX下的實(shí)時(shí)仿真軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),論述了軟件的詳細(xì)開發(fā)過程。根據(jù)無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)間信息交互的功能與性能需求,本文分別設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)通信接口和串行通信接口的實(shí)時(shí)通信軟件并進(jìn)行了通信測(cè)試。最后,為了驗(yàn)證基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)的功能和性能,采用樣例無人機(jī)系統(tǒng)模型進(jìn)行了半物理實(shí)時(shí)飛行仿真試驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性和可靠性,其功能和性能滿足飛行仿真試驗(yàn)要求。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 飛行仿真 RTX 實(shí)時(shí)性 飛行控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 引言15
• 1.2 系統(tǒng)仿真技術(shù)15-16
• 1.3 無人機(jī)飛行仿真技術(shù)16-17
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析17-18
• 1.5 論文研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)18-20
• 1.5.1 論文研究?jī)?nèi)容18
• 1.5.2 論文組織結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 基于RTX的無人機(jī)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 RTX實(shí)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介20-22
• 2.2.1 RTX系統(tǒng)架構(gòu)21-22
• 2.3 RTX的軟件開發(fā)環(huán)境22-24
• 2.4 RTX的仿真軟件開發(fā)技術(shù)研究24-27
• 2.4.1 RTX的進(jìn)程間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互技術(shù)24-25
• 2.4.2 RTX的高精度時(shí)鐘定時(shí)技術(shù)25-26
• 2.4.3 進(jìn)程間的同步與互斥26-27
• 2.5 RTX實(shí)時(shí)性能測(cè)試27-28
• 2.6 無人機(jī)實(shí)時(shí)仿真軟件需求分析28-31
• 2.6.1 仿真系統(tǒng)功能需求28-30
• 2.6.2 仿真系統(tǒng)性能要求30-31
• 2.7 基于RTX的無人機(jī)仿真系統(tǒng)程序架構(gòu)設(shè)計(jì)31-32
• 2.8 本章小結(jié)32-33
• 第三章 仿真對(duì)象建模33-55
• 3.1 引言33-34
• 3.2 無人機(jī)本體建模34-37
• 3.2.1 無人機(jī)本體建模35-37
• 3.2.2 動(dòng)力系統(tǒng)建模37
• 3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)建模37-38
• 3.4 傳感器建模38-41
• 3.4.1 GPS39
• 3.4.2 IMU39-40
• 3.4.3 空速計(jì)與高度計(jì)40-41
• 3.5 飛行環(huán)境建模41-44
• 3.5.1 大氣環(huán)境建模41-43
• 3.5.2 風(fēng)場(chǎng)建模43-44
• 3.6 算法選擇44-53
• 3.6.1 一般歐拉法44-45
• 3.6.2 歐拉法的改進(jìn)45-46
• 3.6.3 龍格-庫塔法46-49
• 3.6.4 阿達(dá)姆斯法49-51
• 3.6.5 仿真算法選擇51-53
• 3.7 C語言環(huán)境下的建模實(shí)現(xiàn)53-54
• 3.8 本章小結(jié)54-55
• 第四章 無人機(jī)實(shí)時(shí)仿真軟件設(shè)計(jì)55-62
• 4.1 引言55-56
• 4.2 基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)仿真程序56-59
• 4.2.1 實(shí)時(shí)仿真模塊設(shè)計(jì)56-57
• 4.2.2 仿真控制管理模塊設(shè)計(jì)57-59
• 4.3 基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)方案59-61
• 4.3.1 基于RTX的傳感器仿真程序?qū)崿F(xiàn)59
• 4.3.2 基于RTX的執(zhí)行機(jī)構(gòu)仿真程序?qū)崿F(xiàn)59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信的實(shí)現(xiàn)62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 無人機(jī)仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信需求分析62-63
• 5.3 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信63-70
• 5.3.1 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的RT-TCP/IP協(xié)議65-67
• 5.3.2 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的UDP協(xié)議67-68
• 5.3.3 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信測(cè)試68-70
• 5.4 串行通信接口通信70-73
• 5.4.1 RTX下Rt API對(duì)串行通信接口的主要操作70-71
• 5.4.2 串行通信接口通信模塊設(shè)計(jì)71-72
• 5.4.3 串行通信接口通信測(cè)試72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 樣例無人機(jī)飛行仿真試驗(yàn)驗(yàn)證74-83
• 6.1 引言74
• 6.2 仿真系統(tǒng)驗(yàn)證方案74
• 6.3 仿真系統(tǒng)功能驗(yàn)證74-77
• 6.3.1 無人機(jī)本體模型仿真模塊性能驗(yàn)證74-76
• 6.3.2 仿真系統(tǒng)通信模塊性能驗(yàn)證76
• 6.3.3 仿真系統(tǒng)大氣環(huán)境模塊性能驗(yàn)證76-77
• 6.4 樣例無人機(jī)仿真驗(yàn)證77-81
• 6.4.1 樣例無人機(jī)控制律介紹77-79
• 6.4.2 系統(tǒng)仿真準(zhǔn)備79-81
• 6.4.3 仿真結(jié)果及分析81
• 6.5 仿真結(jié)論81-82
• 6.6 本章小結(jié)82-83
• 第七章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 本文主要工作83-84
• 7.2 后續(xù)工作展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 致謝88-89
• 在學(xué)期間的研究成果及學(xué)術(shù)論文89

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曹全新;嚴(yán)林芳;劉永超;;民用飛機(jī)飛行仿真系統(tǒng)研究[J];測(cè)控技術(shù);2009年07期

2 楊斐;羅東明;;無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];江蘇航空;2009年04期

3 鄭書朋;鄭淑濤;朱思濱;韓俊偉;;基于啟發(fā)搜索策略的飛行仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度算法[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

4 曲小宇;;模擬器飛行仿真系統(tǒng)研究[J];軟件導(dǎo)刊;2014年09期

5 姚淵;飛行仿真系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法研究[J];飛行力學(xué);2003年04期

6 馬滬東,王明海;軟件工程方法在飛行仿真系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用[J];上海航天;2002年04期

7 王成;王會(huì)霞;;導(dǎo)彈飛行仿真系統(tǒng)可視化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];航天控制;2013年01期

8 陳焰中,晁愛農(nóng);戰(zhàn)法推演飛行仿真系統(tǒng)中精確定時(shí)的實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程;2005年11期

9 李春香;趙建偉;舒平;;飛行仿真系統(tǒng)EasyFlight及其應(yīng)用[J];中國(guó)民用航空;2006年10期

10 張鵬翼;;FlightGear在直升機(jī)可視化飛行仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J];電子制作;2014年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李國(guó)清;李明忠;王立國(guó);任前功;;一種用于飛行仿真系統(tǒng)的綜合型網(wǎng)絡(luò)[A];二○○一年中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

2 黃安祥;劉長(zhǎng)華;陳宗基;李明;賈榮珍;;現(xiàn)代軍機(jī)飛行仿真系統(tǒng)的研究[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

3 由俊生;劉森;;動(dòng)態(tài)飛行仿真系統(tǒng)的新發(fā)展[A];二○○一年中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

4 郭翠珍;郭劍;;基于OpenGL的虛擬座艙設(shè)計(jì)[A];全國(guó)第19屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2008年

5 傘冶;;飛行仿真系統(tǒng)的VV&A研究[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

6 黃安祥;劉長(zhǎng)華;李國(guó)清;;軍機(jī)飛行仿真系統(tǒng)中視景和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的綜合分析與研究[A];二○○一年中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

7 林新;宋焱;王行仁;;某戰(zhàn)斗機(jī)飛行仿真系統(tǒng)HLA互聯(lián)系統(tǒng)[A];第五屆全國(guó)仿真器學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 侯靜 衛(wèi)轉(zhuǎn)業(yè) 董長(zhǎng)軍 邊軍 吳德超;咫尺之間 叱咤風(fēng)云[N];科技日?qǐng)?bào);2001年

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1 朱智;基于網(wǎng)格的運(yùn)載火箭分布式飛行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

2 呂海龍;基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

3 高玉寶;一種分布式飛行仿真系統(tǒng)平臺(tái)的研究與開發(fā)[D];沈陽航空工業(yè)學(xué)院;2008年

4 楊宏偉;面向測(cè)控跟蹤訓(xùn)練的火箭飛行仿真系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2010年

5 王華清;基于分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛行仿真系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2002年

6 肖其虎;基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

7 郭佳;基于OSG的飛行仿真系統(tǒng)視景平臺(tái)的研究與開發(fā)[D];沈陽航空工業(yè)學(xué)院;2009年

8 黎石磊;AFDX調(diào)度算法研究及其在飛行仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：889102