便携式无人机实时仿真系统软件研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文便携式无人机实时仿真系统软件研究姓名：郭鸿昌申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：陈欣20090201南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文着眼于工程实践和应用，在深入了解某型便携式主－从实时仿真设备硬件配置的基础上，设计了无人机实时仿真系统软件，主要工作和贡献如下：根据飞机动力学运动学微分方程建立六自由度数学模型；采用线性插值处理样例无人机风洞试验数据，获得气动力及力矩系数；采用四阶Adams法设计六自由度模型软件算法；采用C语言实现适用于RTKernel-32实时核环境下的样例无人机嵌入式实时仿真软件；归纳传感器实时接口仿真的共性，建立通用的仿真数据

2、结构；按照TCP/IP协议模型，选用UDP作为传输层协议，调用数据报套接字，设计并实现了仿真系统软件中UDP通信数据收、发线程,对通信内容进行合理分类，设计了科学的通信数据帧结构；在WindowsXP操作系统中采用TilconReal-TimeDeveloper(TRTD)实时程序开发包开发仿真控制台软件，完成仿真参数的实时数字显示、历史曲线显示、航迹显示、仪表显示以及实时控制；在由飞行控制计算机实物、电动舵回路实物和实时仿真设备组成的便携式无人机半实物实时仿真系统试验环境下，完成样例无人机全过程实时飞行仿真试验，仿真试验过程和所记录的仿真数据表明，所设计、开发的软件功能正确，性能满足设计指

3、标，验证了软件设计的工程应用可行性。关键词：便携式，实时仿真，无人机，建模，传感器，UDP，飞行控制i便携式无人机实时仿真系统软件研究ABSTRACTConsideringengineeringpracticeandapplication,thisdissertationdesignedsoftwareofhardware-in-loopreal-timesimulationforunmannedaerialvehicle(UAV)basedoninquiringdeeplytheportablehosts-fromreal-timesimulationdevice.Themaintaska

4、ndcontributionofthisdissertationareasfollows:Thesix-degree-of-freedommathematicalmodelwasestablishedaccordingtotheaircraftdynamicskinematicsdifferentialequation.TheaerodynamiccenterandthemomentcoefficientwereobtainedfromthelinearinterpolationdataofwindtunneltestforsampleUAV.Thesix-degree-of-freedom

5、modelsoftwarealgorithmwasdesignedwiththefourth-orderAdamslaw.Accordingtohosts-fromstructurecharacteristicoftheportablesimulationdevice,theembeddedreal-timesimulationsoftwareforsampleUAVwasrealizedwithClanguageintheRTKernel-32real-timenuclearenvironment.Commonsimulationdatastructurebasedongeneralcha

6、racterofairbornesensorswasestablished.UDPwaschosenastransportlayerprotocolbasedonTCP/IP.DatagramsocketwascalledtoprogramsoastodesignandachievetoreceiveandtransmitdatathatalsomeansUDPcommunicationinsimulationsystem.Afterthat,thecommunicationwasclassifiedreasonablyanddataframesstructurewasalsodesigne

7、d.SimulationconsolesoftwarewasdesignedonOSofWindowsXPwithTRTDreal-timedevelopmenttool,whichwoulddisplaydigitalnumber,historycourse,trackandinstrumentofsimulationparameteraswellasrealtimecontrol.SampleUAVwas