航电系统通用半实物仿真设备研制

摘要

目前，由于在仿真的实时性以及真实性等方面具有的强大优势，半实物仿真技术在众多领域都得到了广泛的应用，航空电子系统（简称航电系统）及其子系统的半实物仿真应用就是其中的一个重要分支。
　　当前的航电系统半实物仿真器多是使用专用的硬件设备搭配专用的仿真软件来实现的，这种专用性就造成了需要针对不同航电设备单独开发仿真器的问题，同时按照软件工程的要求，软件的开发以及修改都要经过严格的测试，这就使得仿真系统的开发耗费大量的精力和时间，同时使得仿真软件难以维护。为此，某飞机设计研究所针对某型号飞机航电系统的研制提出了航电系统通用半实物仿真设备的研制要求。本文以此为背景，详细讨论了航电系统通用半实物仿真设备的分析、建模、设计以及实现，为今后航电系统的开发提供了一个优秀的仿真平台。
　　本文所研制的航电系统通用半实物仿真设备具有以下几个显著特点：首先，采用半实物仿真技术，将数学模型与接口板卡以及航电系统总线等物理设备相结合，使得仿真效果较纯数学仿真更加真实有效；其次，由于设计了用于描述仿真对象的仿真数据库，使得仿真设备实现了仿真对象模型和仿真平台的分离，保证了仿真对象建模的灵活性和仿真设备的通用性；再次，仿真设备支持通过以太网与外部飞行仿真计算机的连接，接收其发送来的实时飞行仿真数据并加以处理，再交由其他航电设备使用，即实现了航电系统在静态环境下的动态仿真。
　　本文根据设备的具体设计要求，完成了仿真设备的硬件设计；详细研究了航电系统的系统设计文件——接口控制文件和详细设计要求，总结出了航电系统的数据结构和消息通讯格式，并在此基础上设计了用来表达仿真对象的关系型仿真数据库；研究了GJB289A、ARINC429等总线协议以及UDP网络协议，明确了各类数据的处理方法；按照软件工程的开发理论，完成了仿真软件的需求分析、概要设计和详细设计，进而通过编程在Lab Windows/CVI环境下实现了一个界面友好、灵活通用的仿真平台。实验室测试及用户实际使用的结果表明，本文所研制的仿真设备功能及性能均满足设计要求。

目录

航电系统通用半实物仿真设备研制

DEVELOPMENT OF UNIVERSAL SEMI-PHYSICAL SIMULATION EQUIPMENT FOR AVIONIC SYSTEM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源、研究目的和意义

1.2 课题研究背景

1.2.1 航空电子系统发展概述

1.2.2 仿真技术发展概述

1.2.3 航空电子系统仿真发展概述

1.3 主要技术指标及研究内容

1.4 文章结构

第2章 总体方案论证

2.1 仿真设备功能分析

2.2 系统模型分析

2.2.1 仿真对象数据结构分析及抽象

2.2.2 仿真对象消息通讯格式分析及抽象

2.2.3 仿真对象分析的结论

2.3 硬件总体方案

2.4 软件总体方案

2.4.1 软件设计思想

2.4.2 仿真数据库建模

2.5 本章小结

第3章 硬件研制

3.1 硬件方案

3.2 硬件各组成部分

3.2.1 信号调试箱

3.2.2 DC28V电源

3.2.3 视频合成器

3.2.4 各总线板卡列表

3.3 本章小结

第4章 软件研制

4.1 需求分析

4.1.1 软件数据流图

4.1.2 软件界面设计

4.2 软件概要设计

4.2.1 初始化模块

4.2.2 网络数据处理模块

4.2.3 中断处理模块

4.2.4 仿真模块

4.2.5 数据记录显示模块

4.2.6 回放模块

4.2.7 仿真数据库设计

4.3 详细设计

4.3.1 初始化模块

4.3.2 网络数据处理模块

4.3.3 中断处理模块

4.3.4 仿真模块

4.3.5 数据记录显示模块

4.3.6 回放模块

4.4 本章小结

第5章 仿真设备调试及功能性能测试

5.1 仿真软件的调试与优化

5.2 仿真设备功能及性能测试

5.2.1 测试方法

5.2.2 测试结果

5.2.3 测试结论

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

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致谢