飞行模拟器建模、验模和性能测试与评估

仿真模型的精确度及仿真结果的置信度是飞行仿真系统研制中的关键和成功用于工程研究、人员培训的前提。主要介绍飞行模拟器仿真数学模型的特点,层次化、模快化建模方法,模型验证和性能测试与评估软件系统。     

虚拟座舱中的三维音响

对可提供三维空间听觉信息并增强人在虚拟环境中沉浸感的双耳声做了介绍。从声音传播、被感知角度,对双耳声的数学模型做了推导。由于头部相关传递函数和单声道的声音信号卷积可生成双耳声,因此对头部相关传递函数做了较详细的阐述。对长时间声音信号的卷积算法中的重叠保留法做了论述,对可仿真声源平滑运动的交叉衰减技术做了介绍,最后对虚拟座舱中的一种三维音响生成方案做了设计。     

基于DIS的空战仿真系统的应用实现

针对现代高技术条件下航空武器系统作战效能评估在任务与功能上的客观需求,基于分布交互仿真的设计思想,进行了空战仿真系统的实现方案研究.提出了方案的体系结构和功能划分,介绍了其中所涉及的若干关键技术,并分析了在一个虚拟作战环境下利用该系统开展的有关空战仿真的相关实验研究.仿真结果表明,较之传统的飞机作战效能评估方法,新系统在拓展仿真的内容与规模,增强仿真的逼真感和可信度等方面都显示出其独特的优势和良好的应用前景.     

飞控系统数字鲁棒控制器双自由度设计及仿真

在深入研究Ｈ∞控制基础上，提出了离散系统一类扰动前馈问题，基于Ｈ∞全信息控制问题，给出并证明了控制器的参数化描述公式。在此基础上，提出了离散双自由度系统的Ｈ∞设计方法。在这一类问题中，相应标准离散Ｈ∞设计中的第二个离散代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程不再需要求解。且系统即具有良好的性能又具有很好的鲁棒稳定性。以此方法对一飞控系统进行了详尽的设计和仿真，得到了非常满意的结果。     

海上夜间飞行的实时仿真

自然场景仿真是虚拟现实技术的重要部分,夜间海上飞行时,星空、月亮以及海面的倒影是独具特色的自然场景.为营造沉浸感强的夜海飞行虚拟现实系统,用粒子系统实现了星空的模拟,将星体动态闪烁现象演化为粒子生命的概念,并按照主导算法加扰动的思想实现星空随机性模拟;用特殊纹理融合算法模拟月亮及星月在海面的镜像,特殊纹理经过制作、着色和融合3个过程,并根据夜空景像在海面倒影的亮度衰减规律确定融合因子,将纹理和背景按照融合因子进行深度融合;最终实现了较逼真的夜海飞行虚拟现实系统.      

基于树拓扑结构的多联邦系统

多联邦系统的逻辑结构对系统的开发、运行、以及可扩展性有着重要的影响.提出了基于树形拓扑结构的多联邦系统,在此系统中联邦之间通过代理(proxy)相互连接,每个联邦只与上级和下级联邦存在直接的逻辑连接关系,避免了数据传输多通道问题和传输回路等问题.针对实时树拓扑结构分级多联邦系统,提出了利用运行时间框架(RTI,Run-Time Infrastructure)的时间管理机制对系统的时间推进进行同步的策略,通过合理设置时间主控联邦成员和受控联邦成员,源自根联邦的同步信号能够通过树拓扑结构传递到最底层的叶联邦,从而保证了整个系统在时间推进上的同步.最后分析了系统中同步信号的时间延迟,给出了计算时间延迟的公式.该公式显示,系统分级越多,同步信号的时间延迟越大.      

基于HLA的网络接口单元研究与实现

为了研究如何将已有的基于DIS(Distributed Interactive Simulation)标准的分布交互仿真系统移植到HLA(High Level Architecture)体系结构下以及研究基于HLA的仿真系统的开发,以分布式虚拟战场环境中的兰方分系统为研究背景,介绍了采用网络接口单元NIU(Network Inter Unit)技术将兰方分系统基于HLA标准与其它分系统的互联.介绍了兰方分系统的结构以及NIU的功能,描述了基于HLA体系结构的应用程序开发,主要是NIU的开发和实现.这种方法已经在虚拟战场环境中得到应用,效果良好.      

空中交通管制仿真环境研究

研究可支持训练和多种用途的空中交通管制(ATC)仿真方法,介绍了空中交通管制的仿真内容,通过分析空中交通管制的各要素,建立了仿真环境框架和仿真环境模型.采用分布交互仿真技术和虚拟现实技术,讨论了仿真环境中视景数据库的生成、三维视景实时生成、管制设备仿真、计算机生成飞机、想定生成和任务管理等问题,最后介绍了系统的实现结果.     

基于自适应FBFN网络的不确定系统容错方法

提出了一种基于自适应模糊基函数网络(AFBFN)的不确定系统的容错方法,解决不确定系统的故障容错问题。不确定系统由已知数学模型和未知模型组成。应用模糊基函数网络(FBFN)离线估计不确定系统无故障时的未知模型,用AFBFN在线估计系统的未知模型。由已知数学模型和FBFN组成参考模型。根据参考模型、实际系统和AFBFN的输出用另一个AFBFN得到不确定系统的反馈控制输入,使实际系统跟踪参考模型给出的期望输出。最后给出了某飞机的微波着陆系统仿真结果。     

飞机动力学虚拟样机技术

飞机动力学虚拟样机以研究飞机的动态特性为核心,通过虚拟样机各系统的建模与仿真,在系统开发和运行环境中对飞机的气动特性、控制系统、发动机特性、飞行性能和飞行品质进行分析、评估和研究,支持飞机的需求分析、方案论证、概念设计和初步设计,同时,飞行员可参与在回路中的操纵完成虚拟试飞验证。系统提供分布虚拟战场威胁环境,可在武器平台体系对抗环境中验证和评估飞机的作战效能。利用飞机动力学虚拟样机系统环境还可进行飞机的多学科优化设计。