基于Lab Windows/CVI的虚拟示波器的设计

基于虚拟仪器平台Lab Windows/CVI开发设计了一种多功能虚拟示波器,同时介绍了该示波器的数据采集系统的设置方法和系统软件的总体设计.实验结果表明,该虚拟示波器实现了传统示波器的基本功能,并具有较强的灵活性.     

基于NuSMV的AADL模型形式化验证技术

结构分析描述语言(AADL)是一种描述任务关键嵌入式系统架构和行为的建模语言，在航空航天领域广泛被应用。为验证AADL模型的任务关键属性和系统行为的正确性，提出基于NuSMV(新符号模型检查器)的AADL模型形式化验证方法。首先，覆盖AADL模型的所有软件构件和行为特征，提出了AADL模型到NuSMV模型的映射规则和转换算法；其次，采用图同构方法分析了转换算法的正确性；然后，在NuSMV模型中采用时态逻辑公式对AADL模型中待验证属性进行描述，以验证AADL模型中安全性、活性和嵌套模态配置的正确性；最后，以飞行控制系统为例，详细阐释了基于NuSMV的AADL模型形式化验证方法，并给出验证属性的统计信息。     

支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现

针对当前工程系统设计中需求和功能分析多基于文档,难以与物理模型交互进行系统整体仿真验证的问题,研究了基于模型的系统工程(MBSE)方法论和功能模型接口(FMI),提出了一种支持MBSE的系统全过程设计应用框架,并基于该框架设计了某型飞行器舵机伺服系统.结果表明,该框架能满足从需求、功能分析到物理仿真的全过程模型实现和联合仿真,提高了系统设计效率,降低了反复迭代次数,适用于大型、复杂系统的全过程设计建模与仿真.     

基于模型的飞机机电综合管理系统设计应用研究

针对飞机机电综合管理系统功能高度集成、系统架构和接口设计复杂等特点,基于Harmony MBSE设计方法,开展了基于模型的机电综合管理系统设计应用研究。采用系统建模软件Rhapsody构建了某型飞机机电综合管理系统需求模型、功能分析模型和架构设计模型,实现了系统需求确定、功能分解、架构设计等关键技术过程,并通过状态机模型对系统设计的正确性进行了验证。应用结果证明,该方法可以有效支持机电综合管理系统的研制,为复杂系统的设计提供了一种有效的实施途径。     

天基快速响应体系的虚拟演示系统

为了实时监测天基快速响应体系的工作过程,开发实现了一套基于 OSG平台的虚拟演示系统。首先,对组成天基快速响应体系的天基平台、轨道运载器和有效载荷进行三维可视化建模,并设计了定制在轨服务任务和管理天基平台的图形交互接口；其次,基于典型的轨道转移模型,介绍了执行任务的天基平台选定方法和流程；最后,通过典型的信息保障任务,展示了基于 OSG的天基快速响应体系的虚拟演示系统。     

基于单故障叠加的航天器故障数据仿真方法

针对测试故障诊断系统可靠性的问题,在传统基于对故障航天器的参数估计模拟的故障数据仿真基础上,提出一种基于单故障叠加模型的航天器复杂故障数据仿真方法,新型数据仿真方法能够在有限次迭代的情况下逐次逼近仿真航天器故障数据,对航天器故障的仿真实验证明,该方法可广泛应用于各类航天器故障诊断系统的测试过程。     

基于SIMICS的ICP系统模块仿真技术研究

随着机载综合化航电系统的日益复杂,航电系统中软件的开发和验证也日益困难.通过研究基于SIMICS的仿真平台及二次建模技术,建立了综合核心处理机(ICP)中几种通用功能模块(CFM)的仿真模型,为系统软件和应用软件的开发、调试、测试、综合等提供了一套虚拟仿真环境,实现了软硬件协同开发,缩短了项目研制周期,提高了工作效率和软件质量,较大地提升了复杂机载软件产品的研制能力.     

基于LMI的输出跟踪自适应鲁棒无拖曳控制

针对空间引力波探测航天器平台稳定姿态控制问题，提出一种改进的多变量模型参考自适应控制（MRAC）方案，应用于探测航天器平台无拖曳控制回路中，实现控制系统闭环鲁棒性的提升，抑制与系统输入相匹配的有界附加干扰和参数不确定性。考虑系统状态不易直接获得，MRAC方案的设计基于输出反馈和输出调节；为提高闭环系统鲁棒性，设计自适应修正项，该修正项的得出基于通过稳定性分析构造的线性矩阵不等式组（LMIs）的解。基于Lyapunov方法的稳定性分析验证了各信号的闭环稳定性，数值仿真验证了无拖曳自由度在面临非线性不确定性和附加干扰时的良好鲁棒性。     

数字化车间虚拟监控系统研究

传统的虚拟监控系统管理层与执行层信息交互能力不足,不能满足当前车间监控需求,基于虚拟现实技术与信息集成技术,建立车间状态监控系统,实现整个车间内人员、物料、设备等位置及状况的实时监控.系统以三维制造资源模型为基础构建数据逻辑模型;采用XML规范建立系统模块间的数据接口;利用实时状态数据驱动三维虚拟模型;利用Unity3D技术实现虚拟场景的渲染与实时人机交互,最后通过实例验证了系统的有效性.     

集成化虚拟装配系统体系结构研究

针对虚拟装配系统中的信息孤岛问题,提出了与CAD系统集成的虚拟装配系统体系结构.通过信息双向传递的VA-CADPIM模型实现虚拟装配系统与CAD系统的设计集成;采用虚拟手和鼠标、键盘的混合交互模式使设计者在沉浸式虚拟环境与非沉浸式CAD环境中相互切换,充分发挥沉浸式与非沉浸式环境的优势;通过分析系统信息流、运行原理及工作流程描述了系统的集成工作过程.基于CATIA V5及其二次开发环境,Immersion Virtual Hand SDK和组件技术实现了虚拟装配原型系统IVADS.通过某飞机的实例验证,表明该体系结构能够实现虚拟装配系统和CAD系统的无缝集成,具有较好的可扩展性和易移植性.     

一种基于PXI总线的自动测试系统研制

日益复杂的电子产品的综合测试需求,使得传统测试设备的应用面临难题。利用虚拟仪器技术及Lab-VIEW开发平台,开发了一种基于PXI总线的自动测试系统(ATS),从硬件和软件方面说明了系统的设计原理和实现方法,重点介绍了接口适配器的设计和基于专家系统的故障诊断方法。系统具有良好的人机交互界面,在使用过程中运行稳定可靠、测试效率高、使用维护方便。     

集成化虚拟装配系统体系结构研究

针对虚拟装配系统中的信息孤岛问题,提出了与CAD系统集成的虚拟装配系统体系结构。通过信息双向传递的VA-CADPIM模型实现虚拟装配系统与CAD系统的设计集成;采用虚拟手和鼠标、键盘的混合交互模式使设计者在沉浸式虚拟环境与非沉浸式CAD环境中相互切换,充分发挥沉浸式与非沉浸式环境的优势;通过分析系统信息流、运行原理及工作流程描述了系统的集成工作过程。基于CATIA V5及其二次开发环境,Immersion Virtual Hand SDK和组件技术实现了虚拟装配原型系统IVADS。通过某飞机的实例验证,表明该体系结构能够实现虚拟装配系统和CAD系统的无缝集成,具有较好的可扩展性和易移植性。     

航空电子系统接口控制文档工具的设计与实现

针对基于信息管理方式实现的传统接口控制文档管理工具无法有效支持航空电子系统协同设计的问题,设计并实现了一套支持设计-分析-测试-验证流程的接口控制文档管理工具-ICDT,采用符合OSGi规范的插件开发技术,将元数据模型与对象关系数据库技术相结合,基于Hibernate/Teneo/EMF/GEF实现了对接口控制文档进行可视化的设计、分析、测试与验证。一方面解决了现有接口控制文档数据管理与航电系统设计过程脱节的问题,另一方面,通过基于系统工程的接口控制文档设计开发流程,能够有效地提高系统设计和集成验证的有效性。     

Water takeoff performance calculation method for amphibious aircraft based on digital virtual flight

Owing to the strong coupling among the hydrodynamic forces, aerodynamic forces and motion of amphibious aircraft during the water takeoff process, the water takeoff performance is difficult to calculate accurately and quickly. Based on an analysis of the dynamics and kinematics characteristics of amphibious aircraft and the hydrodynamic theory of high-speed planing hulls, a suitable mathematical model is established for calculating the hydrodynamics of aircraft during water takeoff. A pilot model is designed to illustrate how pilots are affected by the lack of visual reference and the necessity to simultaneously control the pitch angle, flight velocity and other parameters during water takeoff. Combined with the aerodynamic model, engine thrust model and aircraft motion model, a digital virtual flight simulation model is developed for amphibious aircraft during water takeoff, and a calculation method for the water takeoff performance of amphibious aircraft is proposed based on digital virtual flight. Typical performance indicators, such as the liftoff time and liftoff distance, can be obtained via digital virtual flight calculations. A comparison of the measured flight test data and the calculation results shows that the calculation error is less than 10%, which verifies the correctness and accuracy of the proposed method. This method can be used for the preliminary evaluation of airworthiness compliance of amphibious aircraft design schemes, and the relevant calculation results can also provide a theoretical reference for the formulation of flight test plans for airworthiness certification.     

基于虚拟仪器的航空电气控制盒测试系统设计与实现

介绍了一种基于虚拟仪器的航空电气控制盒测试系统的设计和实现,该系统是一种针对各类飞机电气控制盒的开放式的综合测试系统。对系统中主要硬件的设计和上层测试软件的设计思想做了相关讨论,同时阐述了整个测试系统的实现功能和方法。利用该综合测试系统,可以开发出各类飞机电气控制盒的测试系统,克服了以往测试设备只能测试一个产品的缺点,提高了测试准确度和效率。     

面向测试性虚拟验证的功能-故障-行为-测试-环境一体化模型

 由于测试性预计和测试性试验验证客观存在的困难及问题,测试性虚拟验证将在测试性工程领域发挥重要作用.根据测试性虚拟验证对模型的需求,针对传统测试性模型存在的定量特征少、导致测试性评估结果不准确等问题,提出一种功能-故障-行为-测试-环境一体化模型.首先,分析并指出该一体化模型由功能、故障、行为、测试、环境5大类要素构成.然后,在数学上对该一体化模型及其子模型进行定义和描述,分析并建立各子模型之间的关联关系.最后以某导弹及其测试系统为案例进行实验和应用研究.结果表明,在建模信息量充足的情况下,基于该一体化模型得到的测试性虚拟试验验证与评估结果较准确,能较好地支持装备测试性摸底、鉴定与验收等.     

Testability integrated evaluation method based on testability virtual test data

Testability virtual test is a new test method for testability verification, which has the advantages such as low cost, few restrictions and large sample of test data. It can be used to make up the deficiency of testability physical test. In order to take the advantage of testability virtual test data effectively and to improve the accuracy of testability evaluation, a testability integrated eval- uation method is proposed in this paper based on testability virtual test data. Considering the char- acteristic of testability virtual test data, the credibility analysis method for testability virtual test data is studied firstly. Then the integrated calculation method is proposed fusing the testability vir- tual and physical test data. Finally, certain helicopter heading and attitude system is presented to demonstrate the proposed method. The results show that the testability integrated evaluation method is feasible and effective.     

ATE综合校准系统的软件设计及实现

通用自动测试设备（ATE）的测量准确性、可靠性会直接影响飞机综合保障的质量,因此,对此检测设备进行全面有效的测试校准,是确保测试系统完成任务的关键。为了保障测试数据准确可靠和量值传递统一及实现现场的系统性校准工作,本课题以通用自动测试设备为对象,建立了一套基于虚拟仪器技术基础上的综合校准系统。本文对系统的软件结构设计进行了分析和设计,以LCOD原型生命周期为基础,使用了面对组件的设计模式,设计和实现了软件功能,使得该系统具有一定的兼容性和可移植性,并且为扩展留下了接口,同时保证了校准数据的可靠性和精确性。     

一种基于LeapMotion的灵巧虚拟手抓取交互方法

利用物体抓取任务中所有五个手指运动的运动学分析结果,结合LeapMotion 运动跟踪设备的特点和 逆运动学,提出了一种简单而有效的灵巧虚拟手抓取交互方法,使用户在虚拟环境中,通过一只灵巧的虚拟手 作为化身,在不进行手指弯曲运动跟踪的情况下,即可自然地到达并抓取数字三维物体。验证结果表明,所提 出的方法比传统的基于正向运动学的虚拟抓取方法具有一定的优势。     

基于虚拟仪器的机载模块性能测试系统

针对传统机载设备侧重于功能测试的技术缺陷,提出了一种机载模块性能测试系统。阐述了测试系统的架构设计和基于LabVIEW的算法实现,使用虚拟仪器技术,实现了航空电子总线ARINC429模块中信号性能的自动测试和故障报告。实验结果表明,该系统能有效完成模块信号性能的自动测试与故障报告,提高了航空电子自动测试设备的通用性与可靠性,对未来两级维修体制下的航空电子设备ATE的发展具有一定的现实意义。