[发明专利]一种便携式异构无人机编队飞行飞机模拟器

说明书

本发明公开了一种便携式异构无人机编队飞行飞机模拟器，涉及飞行模拟仿真技术领域，包括飞机数字仿真模块、快速实现工具链和仿真计算机；飞机数字仿真模块用于对飞机的数学模型和物理模型进行分解并分别对其进行建模，形成仿真模型；快速实现工具链用于对飞机的仿真模型进行快速代码自动生成；仿真计算机用于加载代码和运行结算，实现飞机模拟。采用本发明的技术方案能够模块化地快速生成飞机模型，能在不同的节点进行验证测试，设计、调试周期大幅减少，具有较好的便携性。

技术领域

本发明涉及飞行模拟仿真技术领域，尤其涉及一种便携式异构无人机编队飞行飞机模拟器。

背景技术

近年来，无人机由于其结构简单、机动灵活等特点，被广泛应用于军事和民用领域。但是随着应用场景和任务要求的逐渐复杂化与多样化，单架无人机的飞行控制已经不能满足需求，需要采用多无人机编队飞行控制来实现协同侦察、作战、防御及喷洒农药等任务。目前多无人机编队飞行理论方面取得了丰硕成果，但是实物飞行试验仅能实现简单通信环境下的协同编队飞行，任务分配和航迹规划实时性不高，控制方法应对突发情况鲁棒性低，多机多传感器协同感知能力不足，欠缺对实体的仿真实现，未来的研究方向应是突破上述关键技术的不足，开展复杂感知约束和复杂通信环境下的多无人机协同编队飞行研究，提出更加有效的控制方法，并进行多无人机编队半实物仿真飞行试验，实现飞行控制系统功能的快速验证，提高仿真结果的可靠性，缩短研发周期，降低试飞风险。

实现高逼真度半实物仿真的关键点在于飞机模拟器计算机的设计。传统的飞机模拟器计算机的设计开发及设计为：研发人员首先分析飞机的设计要求提出整体设计方案，根据硬件需求设计飞机模拟器计算机的硬件实现方案，再根据飞机模拟器计算机软件需求开发编写描述飞机特性的程序代码，最后进行验证与测试。验证与测试工作只能在整个飞机模拟器计算机开发完成后才能进行，不能在其开发过程中对其中的某一节点独立进行验证，而最后的验证过程中发现的错误或不完善都要返回到相应节点再重新设计开发，并且错误所处的阶段越上层就需要越多的时间和代价进行更正，整个开发过程是顺序式而不是迭代式的，加之异构无人机编队飞机模型的进一步复杂，造成开发周期过长，代码量过大，研发代价过大。

本发明为基于模型的飞机模拟器计算机快速实现平台，其特征是：包括有飞机数字仿真模块、快速实现工具链和仿真计算机；模型化飞机仿真算法加载入飞机模拟软件模块后通过快速实现工具链生成代码并传输至仿真计算机，仿真计算机通过加载代码实现飞机模拟器计算机的设计。

发明内容

本发明意在提供一种便携式异构无人机编队飞行飞机模拟器，能够模块化地快速生成飞机模型，能在不同的节点进行验证测试，设计、调试周期大幅减少，具有较好的便携性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种便携式异构无人机编队飞行飞机模拟器，其特征在于：包括飞机数字仿真模块、快速实现工具链和仿真计算机；

所述飞机数字仿真模块用于对飞机的数学模型和物理模型进行分解并分别对其进行建模，形成仿真模型；

所述快速实现工具链用于对飞机的仿真模型进行快速代码自动生成；

所述仿真计算机用于加载代码和运行结算，实现飞机模拟。

优选地，所述数学模型包括大气模块、发动机、作动器模块、气动参数模块、运动方程模块，

所述大气模块用于测量飞机飞行时的动压和马赫数并分别将其发送至运动方程模块和发动机模块；

所述气动参数模块用于测量气动数据和接收操作指令并将气动参数发送至运动方程模块；

所述发动机模块用于为整个飞机提供动力。

优选地，所述物理模型包括质量模型、气动力模型和运动方程模型，