空间飞行器实时仿真多体系统动力学建模

为了解决传统的多体系统动力学模型因必须显式表达多体系统的拓扑构型信息,使得所建数学模型非常复杂而不太适合空间任务级实时仿真的问题,针对具有中心体结构的空间飞行器,采用拟坐标拉格朗日方程推导出简洁的多体系统姿态动力学数学模型,并利用通用仿真平台建立了可实时运行的多体系统姿态动力学仿真模型.在仿真模型上施加测试用极限环控制律,模型输出正常的姿态动力学响应.仿真结果表明,所建模型在模型粒度和运行效率间取得了平衡,满足空间任务级仿真对模型逼真度和实时性的要求.     

面向航电系统容错特征的任务可靠性建模方法研究

基于AADL语言和GSPN模型面向DIMA系统开展任务可靠性建模研究,考虑系统的容错特征及其模式转移逻辑,建立AADL系统建模语言与GSPN模型的转化规则,进行系统可靠性定量分析,并以典型航电产品为例进行了方法应用和仿真。本文提出的方法和规则可实施性强,为存在重构或备份等容错技术的航电产品进行多模式转移 的系统任务可靠性建模提供参考。     

CE-1任务仿真系统同步保持数据库的设计与实现

分析北京中心仿真系统现状,提出仿真系统对数据库系统的需求,全面设计仿真数据库,以CE-1任务信息流程为依据,构建仿真同步保持业务平台,设计并实现了多用户多角色的仿真同步保持数据库管理系统。     

基于DSPN的航天测控系统任务可靠性仿真建模

提出了基于确定与随机Petri网（deterministic and stochastic Petri nets,DSPN）的航天测控系统（tracking,telemetry and command,TT&C）任务可靠性定量分析方法,旨在对相关航天测控方案进行可靠性预计.通过对TT&C系统任务剖面进行时序弧段划分,考虑实际系统中测控单元阶段依赖、单元故障可修以及各单元参与任务起止时间不同等其他建模方法难以处理的复杂因素,建立了“单元层-系统逻辑层-阶段层”3层相互关联的TT&C系统任务可靠性DSPN模型.通过对模型仿真运行,实现了对给定测控方案下TT&C系统任务可靠性定量化评估.分析表明:仿真结果随着仿真次数增加逐渐收敛,与Markov解析方法求得的精确值对比误差控制在1%以内.      

基于RTX子系统的导弹试验实时测控系统

导弹试验实时测控系统是空空导弹制导系统半实物仿真试验平台的主要设备之一,服务于新型导弹的研制、试验、优化和评估。系统采用RTX实时开发技术,克服了Windows系统实时性差的局限性,解决了测控系统实时与非实时任务兼容处理难的问题,实现了空空导弹半实物仿真试验的实时仿真和实时测控。系统利用RTX子系统的开放性,重新开发了所用仪器板卡在RTX环境下的驱动程序,实现了应用程序的设备无关性,提高了导弹试验验证的有效性和系统性。     

基于仿真系统的航天器故障监视软件设计

围绕在航天飞行控制中心（AFCC）建立基于仿真系统的、与任务实战同步的航天器故障监视软件这一主题,简介系统环境,论述仿真系统航天器同步故障监视软件的软件需求,分析和设计软件体系结构,并给出部分实现的示例。     

水陆两栖飞机灭火飞行仿真系统构建与仿真

大型固定翼灭火飞机是应对森林火灾最有效的工具之一。首先针对中国缺少大型灭火飞机投水灭火飞行仿真系统的现状，基于水陆两栖灭火飞机投水灭火任务流程，对投汲水灭火仿真任务子系统、灭火飞机投汲水灭火仿真场景构建、投水数据处理与灭火效能评估方法进行了研究，设计和构建了一种水陆两栖飞机灭火飞行仿真系统，实现了大型灭火飞机投水灭火任务全流程飞行仿真。其次通过使用K-S检验方法对仿真飞行投水数据与真实飞行试验投水数据进行统计学检验，证实了本仿真系统具有较高的仿真真实度。最后还研究了在灭火飞行仿真中投水速度和投水高度对投水覆盖面积、投水均匀度和投水有效利用率3个灭火效能参数的影响，为灭火飞机指挥员进行投水方案的制订提供了支撑。本文成果对于提高灭火飞机飞行员培训效率，节省培训费用，节约灭火飞机飞行试验费用，缩短飞行试验的时间，加快中国森林航空消防力量建设具有参考意义。     

载人登月航天器推进系统方案选择分析

载人登月航天器完成近月制动和着陆下降等空间任务,需要装载大量推进剂,推进系统方案选择是航天器总体方案设计优化的重要组成部分.建立了推进系统关键组件设计仿真模型,仿真分析了推进系统质量和干重系数随推进剂装载量的变化规律,并对比了20 t级载人登月航天器挤压和泵压推进系统方案.结果表明:推进系统方案质量与推进剂装载量有关,...     

预见预测驾驶员辅助显示系统的研究

驾驶员辅助显示系统是驾驶员在完成人机闭环控制任务时减轻操纵负担的重要途径。应用预见控制理论的成果 ,构造了反映未来信息作用的预测显示系统 ,并且通过综合的仿真实验证实了该预见预测显示系统的有效性。这些结果将为实际飞行指示系统的设计提供有益的依据     

机载联合攻击系统自动决策技术研究

主要研究了基于信息化、网络化协同空战环境下的机载联合攻击系统的概念、工作原理.建立以战术任务目标为核心的火控决策系统,实现各任务阶段决策的自动化和任务实施的最佳化,并完成全任务过程数字仿真和算法评估.项目针对网络化协同作战机载联合攻击系统的特点和战术任务的要求,以智能决策技术和优化理论为基础,重点解决协同作战过程及面对突发事件时的火控自动决策和控制问题.实现系统功能与战术任务之间的最佳匹配.     

无人机系统的仿真建模研究

在对无人机系统概念分析的基础上，通过对无人机系统中各个子系统工作原理的分析，对其遥控遥测子系统中的通讯系统部分进行了数学建模，结合无人机本体的动力学模型，建立了其内外环飞行控制系统的数学模型，并进行了一个无人机空中徘徊待机对地压制攻击任务的仿真计算，结果表明，所建立的数学模型可以满足战术任务的要求。     

基于HLA的空间站应用任务分布式仿真验证系统

针对空间站应用任务影响因素众多、各因素间相互耦合的特点,分析了空间应用任务影响因素,设计了基于高层体系架构的空间站应用任务分布式仿真框架,开发了仿真验证系统。系统实现了对相应任务规划结果的验证。结果表明:分布式仿真验证系统能够支持任务规划结果验证,任务规划结果合理可行。     

基于自适应粒子群算法的航天测控系统任务可靠性分配

采用测控时序图描述任务时序逻辑关系,建立了各阶段的任务可靠性模型,讨论了可靠性分配时的约束条件和分配目标,从而构建了航天测控系统任务可靠性分配模型.在此基础上,设计了自适应粒子群算法,算法在迭代过程中通过惯性权重系数ω进行自适应调整,初始时能快速搜索全局解,后期能有效地搜索局部解.通过算例仿真,表明自适应粒子群算法在用于航天测控系统任务可靠性分配问题时具有分配结果优、收敛速度快等优点.      

基于HLA的航天飞行任务联合仿真系统设计

简要说明了HLA的基本特点,描述了一个已经实现的航天测控仿真系统,并将其结构思想与HLA进行了对照。在此基础上,提出了一个依据HLA标准,对航天员座舱仿真、火箭和飞船仿真、测控网仿真等进行集成的航天飞行任务联合仿真系统框架,分析了各个仿真联邦成员的功能需求和信息接口,并着重介绍了针对任务要求的时间管理、数据通信等关键RTI机制的设计和实现方法,以及参照FEDEP模型和借助商业成品软件工具的系统开发策略。     

分级式航空电子综合化仿真系统研究

介绍一个分级式航空电子综合化仿真系统。该系统以航空电子综合化工程中一个分系统为仿真目标,由两层双余度1553B总线和MBI(multiplex bus interface)将AVS(Avionics simulator)、SSCU(subsystem control unit)、若干个EQS(equipment simulator)以及部分真实设备连成的三级分布式计算机系统。一个面向实时控制的分布式操作系统和相应的仿真软件分布在三级仿真器中;其中,分布式操作系统实现两级总线的衔接、通信控制、并行多任务管理、错误检测、故障处理和实时内存数据库管理,仿真软件模拟航空电子上层环境、操作员控制与显示、分系统各设备数据产生与接收数据处理以及信息处理应用任务。系统研制成功为工程化实现打下了技术基础并提供了一个实验环境。     

通用的航电系统总线接口仿真平台的设计和应用

针对当前航电系统仿真器的缺点,提出了一种通用的航电系统总线接口仿真平台的设计思想,通过建立仿真数据库,从待仿真的航电系统设备中的接口信息抽象出属性和行为,然后用数据库的方式来描述,实现了仿真软件和仿真对象的分离,从而使该仿真平台具备了通用性和灵活性。该仿真平台已经在某型机航电系统地面联试中得到了应用。     

面向GMTI任务的系绳式InSAR系统展开研究

研究了短绳系式合成孔径雷达干涉技术（InSAR）系统面向地面动目标检测（GMTI）任务时的展开问题。使用系统的三维动力学模型,首先分析系统在平衡位置附近的稳定性,确定系统执行GMTI任务时面临的问题。结合GMTI任务需求确定系统短系绳情况时的展开方式,使用粒子群算法对系统初始分离速度和方向进行优选,使系统在展开结束时恰好摆动到水平方向。在展开完成后对系统施加阻尼控制和喷气控制,使系统长期处于水平方向附近,以获取期望顺轨基线,最后通过数值仿真验证。结果表明：考虑展开机构静摩擦力时,在优选的初始状态下无控展开,系统能够到达目标位置,且在稳定控制下能够长期保持顺轨基线大于99.6 m。     

某型机便携式飞行员操作程序(POP)仿真研究

飞行员操作程序(pilot operational procedures,简称POP)定义了航电系统的显控界面及操作逻辑,是航电综合设计最重要的顶层设计文件,其仿真对支持总体设计具有不可替代的作用。航电系统的显示控制界面是飞行员的主要人机交互界面,优化便捷的显控界面可以显著提高飞行员的操作效率,降低飞行员的工作负荷。搭建的航电台架体积过大,在与一线飞行员交流、优化和对空勤地勤人员进行培训时就变的比较困难。便携式的设备具有便于携带和直观展示等特点,为设计人员提供便利。首先从某机型的综合航电系统角度阐述POP的组成及任务操作,之后介绍POP仿真模型建立的步骤。最后对综合航电系统POP进行了仿真实现,搭建完成了便携式POP仿真平台。其结果可用于支持系统设计过程中的显示界面设计以及与飞行员交流。     

面向空间机械臂任务验证的硬件在环半物理仿真系统研究

针对空间机械臂在轨任务进行高保真地面仿真和验证的需求,搭建了空间机械臂操作任务验证平台(MTVF)系统。该系统基于硬件在环技术,将空间机械臂动力学仿真模型、两台地面模拟机械臂和测量系统通过实时仿真计算机实现软硬件的整合,具有响应速度快、跟踪精度高的特点。开发了闭环稳定算法和阻抗控制算法以保证MTVF系统的高保真性能,并通过搭建仿真计算模型以及设计地面试验等方法对MTVF系统的性能进行验证,结果表明,该系统能够反映真实微重力环境下空间机械臂的动力学特性,能够实现对真实微重力环境下的空间机械臂在轨操作任务进行高保真的地面试验和验证。     

虚拟座舱多功能显示器的设计与实现

在剖析座舱显示系统的发展及现状的基础上,本文详细介绍了虚拟座舱多功能显示器的设计原理及过程。整体系统的设计基于Open GL开发的仿真软件平台,系统的通信接口遵循W indows套接字规范,模块化架构兼顾了软件的移植性和继承性。通过任务计算机传输数据,虚拟多功能显示器可以实时显示飞机的飞行、导航、机载设备运行状态等参数,较好地模拟了战机实战状态下的各种数据显示。