某无人机飞控系统半实物仿真平台设计_薛鹏

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1、２０１２年７月１日现代电子技术Ｊｕｌ．２０１２第３５卷第１３期ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅＶｏｌ．３５Ｎｏ．１３某无人机飞控系统半实物仿真平台设计薛鹏，肖前贵，高艳辉（南京航空航天大学自动化学院，江苏南京２１００１６）摘要：介绍了某型无人机飞控系统半实物仿真平台的总体功能，阐述了该平台的硬件选型原则、选型方案、基本功能及自制部件的设计过程，对各分系统仿真软件设计框架进行了描述。最后，通过实际仿真对平台的设计功能进行了验证。该平台也可用于对无人机飞行品质的仿真评估，以及无人机指挥操控人员的日常模拟训练。关键词：无人机；飞行控制系统；半实物仿真；传感器仿真中

2、图分类号：ＴＮ９１１．７－３４；ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１００４－３７３Ｘ（２０１２）１３－０１１１－０４Ｄｅｓｉｇｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎＵＡＶｆｌｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍＸＵＥＰｅｎｇ，ＸＩＡＯＱｉａｎ－ｇｕｉ，ＧＡＯＹａｎ－ｈｕｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕ

3、ｃｅｓａｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｏｆａｃｅｒｔａｉｎＵＡＶｆｌｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｉｌｌｕｓ－ｔｒａｔｅｓｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｐｌａｔｆｏｒｍｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｓｅｌｆ－ｍａｄｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｓｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｓｕｂ－ｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｐｌａｔｆｏｒｍｗｅｒｅ

4、ａｃｈｉｅｖｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｄｅｂｕｇｇｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅＵＡＶｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｔｒａｉｎｉｎｇｆｏｒＵＡＶｏｐｅｒａｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ；ｆｌｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｅｎｓｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ要完成以下功能：０引言（１）与无人机飞控计算机和电动舵机、油门电机等无人机作为模拟飞机类来袭目标，可为防空武器系实物结合，完成飞控系

5、统的仿真测试；统的火控雷达校飞、射击等任务提供空中靶标，是武器（２）具备风干扰、力矩干扰条件下的飞行性能模［１］系统研制、鉴定过程中必不可少的装备。作为无人机拟，并以二维曲线方式实时显示无人机的飞行航迹、舵的核心组成部分之一，飞控系统通过控制无人机的姿偏角、舵偏角速率等变化情况；态，从而完成无人机各种模态下的飞行任务［２］。某无人（３）能够进行无人机飞控系统部分传感器的故障机飞控系统现有的测试方法包括分立部件测试和部件设置，进行故障情况下的飞行模态仿真。装机后的整机综合测试。两种方法均属于常规的静态１．２平台总体设计方案测试，组织实施复杂、测试效率较低、任务准备周期长，半物理仿

6、真平台由硬件设备和应用软件两部分组而且对于无人机实际飞行过程的动态性能无法验证，对成。硬件设备包括新建的飞行系统模拟分系统、传感器测试中出现的故障难以定位，对于飞行中的环境干扰因与机载测控模拟分系统、遥控／遥测模拟分系统、指挥显素（主要是风干扰）和传感器失效后无人机的飞行情况示分系统、无人机外形显示分系统，以及现有的飞控计也无法模拟，从而无法有针对性的进行飞行控制策略修算机、飞控计算机接口箱、电动舵机、油门电机等实［３］正。综上问题，研制一套无人机飞控系统半物理仿真平物。应用软件包括新建各分系统的应用程序。半物台的任务显得尤为迫切。理仿真平台的原理组成框图如图１所示。半物理仿真

7、平台的工作原理概况如下：传感器与机１平台总体功能及设计方案载测控模拟分系统通过接口箱与飞控计算机交换无人机的舵偏角、角速率、油门开度、遥控指令、外部干扰等１．１平台总体功能信息，并向飞行系统模拟分系统传输采样转换后的飞控该平台以现有某型无人机飞控系统为测试对象，主计算机执行结果，向遥控／遥测模拟分系统传输遥测信收稿日期：２０１２－０２－２２息（包括传感器与机载测控模拟设备的仿真数据、故障１１２现代电子技术２０１２年第３５卷状态、遥控指令回令等）。飞控计算机将接收到信息进Ａ／Ｄ卡选用ＮＩＰＣＩ