[发明专利]合成环境下飞行器总体性能虚拟试验验证系统及方法

权利要求书

1.合成环境下飞行器总体性能虚拟试验验证系统，其特征在于：包括飞行器运动与控制模拟单元、环境与对象交互接口单元、合成环境生成单元以及红外导引模拟器；

合成环境生成单元根据待仿真任务完成大气和红外特性建模，即建立大气模型、场景和目标的红外特性模型；对建立的场景和目标的红外特性模型进行大气热传输效应计算以及场景和目标热辐射计算，产生红外辐射图像数据，发送给环境与对象交互接口单元；读取大气模型生成的不同高度下的大气数据，将大气数据发送至环境与对象交互接口单元；

环境与对象交互接口单元接收合成环境生成单元发送来的红外辐射图像数据和大气数据，转换为合成环境数据Sedris标准格式；根据实际需要，通过界面配置的形式设定环境与对象交互接口单元和红外导引模拟器以及与飞行器运动与控制模拟单元之间的环境数据通信协议，将转换成Sedris标准格式的红外辐射图像数据发送给红外导引模拟器，将转换成Sedris标准格式的大气数据发送给飞行器运动与控制模拟单元；

红外导引模拟器接收环境与对象交互接口单元发送的Sedris标准格式的红外辐射图像数据，经过图像识别，得到目标特征点信息，后对图像数据进行滤波、放大,检出处理，得到飞行器和目标特征点之间的位置、速度信息，并发送至飞行器运动与控制模拟单元；

飞行器运动与控制模拟单元接收环境与对象交互接口单元发送来的大气数据，完成动力系统特性计算，生成发动机推力数据；根据接收的红外导引模拟器发送来的飞行器和探测目标之间的位置、速度图像信息和测得的飞行器惯性信息，计算生成飞行器控制指令，并根据该控制指令得到飞行器喷管的偏转角度，进而结合计算得到的发动机推力数据，得到飞行器六自由度位置与速度信息；

所述的环境与对象交互接口单元包括标准环境接口和标准对象接口；所述的标准环境接口将合成环境生成单元发送来的红外辐射图像数据和大气数据转换为合成环境数据Sedris标准格式，并缓存到数据缓存区域；

所述的标准对象接口包括对象接口配置模块、标准Sedris数据接收区和对象模型通讯协议匹配与解析模块；

对象接口配置模块定义标准Sedris数据接收区的大小、内存地址、以及标准环境接口中标准Sedris数据缓存区的地址，将上述定义参数发送给标准Sedris数据接收区；定义对象模型通讯协议匹配与解析模块和对象模型之间的通讯协议，通讯协议具体包括数据长度、启始字节、设备地址、发送周期以及校验位，并将定义的通讯协议发送给对象模型通讯协议匹配与解析模块；所述的对象模型包括红外导引模拟器与飞行器运动与控制模拟单元；

标准Sedris数据接收区根据接收的定义参数在计算机内存区域中定义一块标准Sedris数据接收区，在仿真试验阶段，按照标准Sedris数据缓存区的地址参数，实时读取标准环境接口中数据缓存区的标准环境数据到标准Sedris数据接收区；

对象模型通讯协议匹配与解析模块接收通讯协议参数，在仿真试验阶段接收标准Sedris数据接收区发送来的标准环境数据，调用Windows系统中的timer定时器函数，采用C++中的循环结构体，按照通讯协议，将标准环境数据发送给对象模型，即标准红外数据发送给红外导引模拟器，标准大气数据发送给飞行器运动与控制模拟单元。

2.合成环境下飞行器总体性能虚拟试验验证方法，其特征在于步骤如下：

(1)进行仿真初始化配置：根据待仿真任务，设置待仿真需要的大气数据的区域及高度参数；建立场景和目标的红外特性模型；定义Sedris转换的源环境数据的格式以及标准Sedris数据缓存区的大小、内存地址、以及标准Sedris数据接收区的地址；定义标准Sedris数据接收区的大小、内存地址、以及标准Sedris数据缓存区的地址；定义通讯协议的数据长度、启始字节、设备地址、发送周期以及校验位；

(2)根据步骤(1)中的初始化配置，在计算机内存区域中生成一块标准Sedris数据缓存区以及一块标准Sedris数据接收区；

(3)根据步骤(1)中的初始化配置，生成设定区域、高度下大气的温度、压力和密度数据，统称大气数据；并根据建立的场景和目标的红外特性模型，计算得到不同谱段下的红外辐射图像数据；

(4)将步骤(3)中生成的大气数据和红外辐射图像数据转换成标准Sedris格式并存储到步骤(2)生成的标准Sedris数据缓存区中；

(5)标准Sedris数据缓存区将存储的数据发送至标准Sedris数据接收区，在标准Sedris数据接收区调用Windows系统中的timer定时器函数，采用C++中的循环结构体，按照步骤(1)中定义的通讯协议，将接收的数据进行传输；

(6)提取传输大气数据中的压力信息，实时生成发动机推力数据；同时对传输的红外辐射图像数据，经过图像识别，得到目标特征点信息，后对图像数据进行滤波、放大,检出处理，得到飞行器和目标特征点之间的位置、速度图像信息；

(7)利用惯性测量器件测量飞行器的惯性信息以及飞行器和目标特征点之间的位置、速度图像信息，得到飞行控制指令，进而得到喷管摆角；

(8)利用得到的喷管摆角以及发动机推力数据得到飞行器六自由度位置与速度信息，本仿真周期结束；

(9)进入下一仿真周期，重复步骤(2)～(9)，直至仿真结束。