[发明专利]飞行器导航制导与控制地面仿真系统效能评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术，具体说就是一种飞行器导航制导与控制地面仿真系统效能评估方法。

背景技术

飞行器特殊的运行环境使其地面仿真测试在其研制过程中的作用显得格外重要，而地面仿真测试的一个关键问题是，如何确定地面仿真试验效能，也就是地面测试结果在多大程度上说明飞行器在实际运动中的情况，也称为“天地一致性”验证问题。

效能分析的另一种提法是仿真系统的可信度、相似度，也就是仿真系统作为原型系统的仿真替代系统在特定的建模和仿真的目的及意义下，其总体结构和行为水平能够复现原型系统的可信性程度。对仿真系统可信度进行评估的一个最基本方法是研究在相同的输入信号下仿真系统的输出与实际系统的输出是否一致及其一致性的程度。依据相似性理论，就是研究仿真系统的输出与实际系统输出之间的相似度。系统的相似度是描述系统间相似性程度的度量，各相似单元相似性集合共同组成了系统的总体相似程度。因此，仿真系统的效能评估问题就是研究仿真系统和相应实际系统的相似度问题。

目前关于飞行器导航制导与控制地面仿真系统相似度评估方法的相关资料比较少。经检索文献发现，中国发明专利申请号：201110341918.9，专利名称为：一种基于仿真的参数化武器作战效能分析系统及其分析方法，该专利发明了一种基于仿真的参数化武器作战效能分析系统，通过数值仿真分析不同情况下的武器的作战效能，来评估武器的性能，但是这种方法的相似准则只适用于武器系统，不适合于空间飞行器地面仿真系统。

中国发明专利申请号：201110256117.2，专利名称为一种仿真系统可信性评估方法及系统，该专利通过比对真实案例与仿真案例，对每一个真实案例的可信度进行加权，综合得到仿真系统的可信度。但是，这种评估方法在可信度权系数计算过程中，依赖于专家经验，不论是采取打分或是其他量化手段，本质上都属于定性评估，缺乏有效的量化分析支持。此外，该方法难以充分利用权威模型和有效数据，影响了评估结论的客观性和说服力。

在“空间机器人气浮式物理仿真系统有效性研究”(空间控制技术与应用，第36卷，第6期，第33-38页)论文中，北京控制工程研究所的郑永洁、张笃周等学者讨论了空间机器人气浮式仿真系统的有效性，但不能普遍应用于其他飞行器地面仿真系统的效能评估。

西北工业大学的贾杰学者在他的博士论文“航天器姿态半物理仿真原理及其试验方法研究”(西安：西北工业大学博士论文，37-61页)中提出了一种航天器半物理仿真系统的有效性分析方法，但是这种方法的评估参数较多，在实际应用中有些参数难以确定，并且这种方法只针对的是半物理仿真系统，而不适用于全物理仿真系统。

上述几种方法中，有的只适用于武器系统效能评估，有的仅仅分析了仿真系统中的部分干扰。经过文献检索，发现目前还没有一种能够系统的分析飞行器导航制导与控制地面仿真系统效能评估的方法。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的在于提供一种飞行器导航制导与控制地面仿真系统效能评估方法，根据仿真系统可信度理论，研究动力学系统、运动学系统、测量系统和控制系统四个子系统的可信度，综合计算得到飞行器导航制导与控制地面仿真系统的整体可信度，对飞行器导航制导与控制地面仿真系统的效能进行评估。

本发明是这样实现的：首先根据系统功能原理选择相似元，然后确定各相似元的数值和权系数，最后计算仿真系统的相似度。具体步骤如下：

第1步：选择相似元

飞行器导航制导与控制地面仿真系统由运动模拟系统、测量系统、动力学仿真系统和GNC控制系统四部分构成，因此，评价地面仿真系统与实际空间飞行器运行状况的相似度，通过这四个分系统与空间飞行器实际工作情况的相似程度来确定，所以选择这四个分系统与实际情况的相似程度作为相似元；

第2步：确定相似元的值

(2.1)、运动模拟系统

运动模拟系统能够完成X、Y、Z三个平动方向的运动和俯仰、偏航、滚转三个转动方向的运动，运动模拟系统与空间飞行器实际工作情况的相似程度通过运动模拟器的运行精度参数确定；