[发明专利]一种无人机及其载荷的仿真训练系统

说明书

本发明公开了一种无人机及其载荷的仿真训练系统,包括：无人机飞行控制训练系统，飞行控制计算机用于将仿真的飞行姿态结果发送到转台系统，转台系统用于进行实时飞行姿态的响应；无人机载荷控制训练系统，载荷控制器用于将控制指令发送到稳定平台系统，稳定平台系统用于进行实时平台姿态的解算和响应；视景仿真计算机，视景仿真模块用于根据该实时飞行姿态对无人机模型以及三维场景模型进行实时渲染以形成飞行控制仿真场景，用于根据该实时平台姿态判断载荷视场的范围和方向，以及用于结合该载荷视场对三维场景模型进行实时渲染以形成载荷控制仿真场景。本发明实现了对飞行控制、载荷控制的训练以及联合训练，具有高实时性和优越的可扩展性。

技术领域

本发明属于飞行控制与仿真技术领域，涉及无人机飞行控制与载荷控制的地面半实物仿真，尤其涉及一种无人机及其载荷的仿真训练系统，适用于飞行器飞行姿态以及载荷平台姿态及工作状态的半实物仿真试验及全系统地面试验。

背景技术

飞行器地面半实物仿真技术在飞行器系统设计和整个研发过程中具有重要的工程意义，现已广泛的应用于航空航天领域。完整的闭环半实物仿真系统主要由仿真计算机、物理效应设备和接口设备组成，其中物理效益设备是实现系统仿真所需要的重要中间环节，用于模拟复现真实世界的物理环境，但这些设备的引入必然给仿真系统带来失真和误差，其动态特性、静态特性和时间延迟都将对整个仿真系统的置信度和精度产生重要影响。实时性是衡量半实物仿真系统仿真能力的关键指标。

飞行仿真转台是进行飞行器飞行姿态地面半实物仿真试验的重要物理效应设备，具有内、中、外三个框架，用于模拟飞行器在空间姿态角度和角速度的变化，其主要功能是模拟飞行器三个自由度的角运动，复现飞行器的姿态角；在仿真回路中，接收并跟踪仿真机发送的三框位置指令信号，将其转换为可被传感器测试的物理运动，为被测试件提供试验条件。飞行仿真转台的性能优劣直接关系到仿真试验的可靠性和置信度，是保证航空、航天系统精度和性能的基础，因此对转台提出了较高的技术指标。目前转台系统一般采用集散控制系统机制，并具有位置模式、速率模式和仿真模式三种工作模式。随着网络通信技术的发展，飞行仿真转台在用于半实物仿真试验时，已逐渐由独立试验转台变为包括转台在内的多个相关实验设备同时进行联网的仿真试验，甚至形成更大规模的半实物仿真试验网络，以满足越来越复杂的仿真试验要求。可见，研究一种可联网控制并具有高实时性的飞行仿真转台具有重要的实际意义。

由于四合一光电载荷系统操作过程比较复杂，一般需要专业的操作手才能在实际任务过程中完成操作。开发一种具有高仿真度的任务训练仿真系统具有重要的实际意义与应用价值。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种可实现无人机飞行控制训练以及载荷控制训练的无人机及其载荷的仿真训练系统。

本发明的技术方案为：

一种无人机及其载荷的仿真训练系统,包括：无人机飞行控制训练系统、无人机载荷控制训练系统和视景仿真计算机；

所述无人机飞行控制训练系统包括三轴飞行仿真转台系统和飞行控制计算机，其中，所述飞行控制计算机用于将仿真的飞行姿态结果发送到所述三轴飞行仿真转台系统，所述三轴飞行仿真转台系统用于对该仿真的飞行姿态结果进行实时飞行姿态的响应；

所述无人机载荷控制训练系统包括稳定平台系统和载荷控制器，其中，所述载荷控制器用于将控制指令发送到所述稳定平台系统，所述稳定平台系统用于根据该控制指令进行实时平台姿态的解算和响应；

所述视景仿真计算机上建立有无人机模型、载荷平台模型和三维场景模型；所述视景仿真计算机包括一视景仿真模块，所述视景仿真模块用于根据实时飞行姿态对所述无人机模型以及所述三维场景模型进行实时渲染以形成飞行控制仿真场景，所述视景仿真模块还用于根据实时平台姿态判断载荷视场的范围和方向，以及用于结合该载荷视场对所述三维场景模型进行实时渲染以形成载荷控制仿真场景。

进一步地,所述飞行控制计算机通过由光纤交换机组建而成的反射光纤网络与所述三轴飞行仿真转台系统进行通信。