[发明专利]一种模拟多飞行器自主飞行的仿真系统及方法

说明书

本发明涉及飞行器仿真技术领域，具体来说是一种模拟多飞行器自主飞行的仿真系统及方法，包括一多通道卫星信号模拟器、一地磁场模拟器及分别包含动力学平台、磁场测量仪、GNSS接收机、飞行控制器的多个飞行器，仿真系统和仿真方法通过时钟模块统一多个飞行器及各模块的时间，并形成数据闭环，实现了模拟多飞行器自主飞行的地面仿真，克服了人工模拟飞行器仿真时多个飞行器之间的时间难以同步的问题，能验证多机编队自主导航与控制方案的有效性及多机时间的同步性，从而能对整体编队飞行的飞行效果进行有效评估。

技术领域

本发明涉及飞行器仿真技术领域，具体来说是一种模拟多飞行器自主飞行的仿真系统及方法。

背景技术

随着航空技术的发展，航空飞行器已经由人工编队飞行进入自主编队飞行，因而模拟多机自主编队飞行的仿真系统，对飞行任务的推演及培训用户使用自主飞行器有着重要的作用，也是必不可少的条件。在现有飞行仿真系统中，多是人工根据规划好的路径、自主导航或者人工导航信息来控制飞行器的飞行，不仅难以验证自主导航与控制算法，也无法克服多机编队中之间的同步性问题，更无法评估整个自主编队飞行的效果，并且在现有多机编队仿真系统中,是在每个飞行器中配备一个六自由度运动系统，由于需使用多套六自由度运动系统及其相关配套设备，这无疑也增加了整个系统的复杂性和经济成本。

针对多机编队自主飞行模拟的要求及现有飞行模拟系统的局限性，如何解决飞行模拟系统的局限性、降低模拟仿真系统的复杂性及经济成本，是仿真控制领域需解决的问题。

发明内容

为解决在飞行器仿真系统中无法验证多机编队自主导航与控制方案有效性及多机执行任务时间同步性的问题，本发明提供一种模拟多飞行器自主飞行的仿真系统及方法，以验证多机编队自主导航与控制方案的有效性及多飞行器的同步性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种模拟多飞行器自主飞行的仿真系统，包括一多通道卫星信号模拟器、一地磁场模拟器、时钟模块及分别包含动力学平台、磁场测量仪、GNSS接收机、飞行控制器的多个飞行器，

所述每一飞行器的动力学平台模拟飞行器运动状况，并对外输出产生的动力学信息；

所述的多通道卫星信号模拟器接收每一飞行器的动力学平台输出的动力学信息后，模拟出射频信号，输出给对应飞行器的GNSS接收机；

所述的GNSS接收机在接收到多通道卫星信号模拟器输出的射频信号后，得出该飞行器的导航信息，并将导航信息输出至飞行控制器；

所述的地磁场模拟器接收每一飞行器的动力学平台输出的动力学信息后，模拟对应飞行器在该位置、该时刻的地磁场所述的磁场测量仪在地磁场模拟的地磁场中测量飞行器的磁场信息，并输出至对应的飞行控制器；

所述的时钟模块按同一时间间隔分别对多通道卫星信号模拟器的时间、每一飞行器的动力学平台的时间和飞行控制器的时间进行同步；

所述的每一飞行器的飞行控制器根据动力学信息解算出姿态信息，在接收到GNSS接收机输出的导航信息和磁场测量仪输出的磁场信息后，计算得到飞行器的控制力和力矩，并输出给对应的飞行器的动力学平台，从而控制每一飞行器的轨迹及姿态，形成多个飞行器的仿真闭环。

进一步地，所述的仿真系统还包括六自由度运动系统，所述的六自由度运动系统在接收到任一飞行器的动力学信息后，对模拟该飞行器的飞行状况进行评估。

进一步地，所述的多通道卫星信号模拟器的不同通道分别与每一飞行器的动力学平台建立数据连接，并分别由对应飞行器的动力学平台输出的动力学信息驱动。

进一步地，所述的地磁场模拟器带有分别与每一飞行器的动力学平台建立数据连接的多个通道。

进一步地，所述的动力学信息包括飞行器的位置、速度、经度、纬度、高度及姿态信息。