[发明专利]一种无人机半实物仿真系统与仿真方法

权利要求书

1.一种无人机半实物仿真系统，其特征在于，包括主控计算机、仿真计算机、仿真台架、飞行控制器；

所述的主控计算机用于建立无人机数学模型、输入或修改无人机数学模型参数和仿真参数，并显示无人机数学模型的飞行动画；

所述的仿真计算机，其与主控计算机、仿真台架和飞行控制器连接，所述的仿真计算机用于下载无人机数学模型，实时接收模型参数、仿真参数，并解算无人机数学模型的动力学和运动学；所述的仿真计算机将解算的无人机数学模型的姿态角发送给仿真台架，并实时接收仿真台架无人机物理模型的仿真数据；所述的仿真计算机对接收到的仿真数据解算，并将解算后的融合仿真数据发送给主控计算机和飞行控制器；

所述的仿真台架，其与仿真计算机连接，用于接收仿真计算机发送的无人机数学模型的姿态角，并通过电机调整无人机物理模型的姿态角；所述的仿真台架采集无人机物理模型的仿真数据并发送给仿真计算机；

所述的飞行控制器与仿真台架连接，其用于控制仿真台架中电机的转速，实现无人机物理模型姿态的稳定控制。

2.如权利要求1所述的一种无人机半实物仿真系统，其特征在于，所述的主控计算机包括显示界面UI、数据存储模块、参数调整模块与模型建立模块，所述的显示界面UI，其用于根据无人机数学模型的融合仿真数据实时显示无人机数学模型的飞行动画；所述的数据存储模块，其用于记录仿真过程的数据；所述的参数调整模块，其用于输入或修改无人机数学模型参数以及仿真参数并发送给仿真计算机；所述的模型建立模块，其用于建立无人机数学模型。

3.如权利要求1所述的一种无人机半实物仿真系统，其特征在于，所述的仿真计算机包含仿真模型、物理仿真引擎、转台驱动模块、数据转换模块，所述的仿真模型，其用于从主控计算机下载无人机数学模型，并实时接收主控计算机发送的无人机数学模型参数和仿真参数；所述的物理仿真引擎，其建立了多物理场模型，用于解算无人机数学模型的动力学和运动学；所述的转台驱动模块，其与仿真台架连接，用于将当前仿真参数的姿态信息发送给仿真台架；所述的数据转换模块，其与用于将无人机数学模型的融合仿真数据打包发送给飞行控制器。

4.如权利要求1所述的一种无人机半实物仿真系统，其特征在于，所述的仿真台架包含三轴仿真转台、数据测量模块、无人机物理模型，所述的无人机物理模型，其安装有电机，用于根据所需仿真的无人机旋翼的结构设置电机的安装位置；所述的数据测量模块和无人机物理模型固定安装在三轴仿真转台上，所述的三轴仿真转台，其用于驱动电机调整无人机物理模型的姿态角，模拟无人机飞行过程中的姿态变化；所述的数据测量模块用于采集无人机的仿真数据，并发送给仿真计算机。

5.如权利要求1所述的一种无人机半实物仿真系统，其特征在于，所述的飞行控制器包括飞控硬件和惯导传感器，所述的惯导传感器，其用于测量三轴仿真转台的姿态角；所述的飞控硬件，其内置有飞控算法，用于接收融合仿真数据以及三轴仿真转台的姿态角，并根据融合仿真数据、三轴仿真转台的姿态角输出无人机物理模型上电机的脉冲宽度调制信号，控制电机的转速，实现无人机物理模型姿态的稳定控制。

6.一种利用如权利要求1-5中任意一项所述的一种无人机半实物仿真系统来进行的一种无人机半实物仿真方法，包括以下步骤：

主控计算机建立无人机数学模型，编译后下载无人机数学模型到仿真计算机；

在主控计算机上输入无人机数学模型的模型参数以及仿真参数，并发送给仿真计算机；

仿真计算机解算无人机数学模型，得到无人机数学模型的解算数据，并发送给仿真台架；

仿真台架接收到模型解算数据后改变无人机物理模型的姿态角，并将数据测量模块测得的仿真数据发送给仿真计算机；

仿真计算机根据仿真参数的状态解算仿真数据，并将解算后的融合仿真数据发送给飞行控制器和主控计算机；

飞行控制器依据融合仿真数据运行待测试的飞控算法，控制无人机物理模型各电机的转速。

7.如权利要求6所述的一种无人机半实物仿真方法，其特征在于，主控计算机接收到融合仿真数据后，根据融合仿真数据渲染绘制仿真画面，并保存融合仿真数据。