基于广播内存的飞行器分布式实时仿真系统的设计

摘要

本文采用分布式仿真技术与广播内存网络技术,以航空航天飞行器为研究对象,结合电子科技大学承担的飞行器仿真系统项目,对分布式实时仿真技术在飞行器仿真上的应用进行研究。本文将要研究的分布式飞行仿真系统是针对飞行器系统模型,并结合飞行仿真技术、分布计算技术和可视化技术,在较小地域范围内实现的中小型规模的综合仿真系统。并以此为基础在广播内存网上构建了飞行器分布式实时仿真系统——系统仿真器。测试结果表明广播内存网络技术用于分布式仿真具有较大的优越性。飞行器分布式实时仿真系统设计的指导思想是建立一个层次化、模块化、面向对象的硬件在回路分布式实时仿真系统。根据项目的需求,对设计对象在功能层次上的划分进行了研究,采用广播内存实时网络技术及应用面向对象的方法来完成设计与开发。本文从建模角度和程序设计角度两个不同方面对系统模块组成进行了分析设计,并用接口适配器对系统信号通道进行归一化处理,从而使该仿真系统具有较强的独立性、可重用性、可靠性、可移植性和可扩展性。文章首先对系统的架构和功能进行分析,阐述了对系统层次、模块划分的设计思想和实现方案;然后,由于广播内存在系统中的重要性,着重介绍了广播内存的特点、技术指标及在仿真系统项目中的应用;随后详细介绍了软硬件的设计和实现。最后对飞行器仿真系统设计的下一步工作进行了展望。

目录

第一章 引言

1.1 背景介绍

1.2 飞行仿真技术的发展与现状

1.3 研究意义与应用前景

1.4 主要研究内容与已完成的工作

第二章 分布式飞行器实时仿真系统体系结构设计

2.1 分布式飞行实时仿真系统分析

2.1.1 分布式飞行实时仿真系统特点和功能要求

2.1.2 分布式飞行实时仿真系统时空一致性分析

2.2 分布式飞行实时仿真系统的设计

2.2.1 设计思想

2.2.2 设计内容

2.2.3 时钟同步方式

第三章 广播内存网

3.1 广播内存实时网络简介

3.2 广播内存技术

3.3 技术特点

3.4 广播内存网络连接

3.5 分布式算法特点

3.6 广播内存网的技术指标

3.7 黑板式的软件体系结构

3.8 驱动程序设计

3.9 共享内存管理

第四章 飞行仿真器硬件模块设计

4.1 平台选择

4.2 系统配置

4.3 工控板卡的选择

4.3.1 模拟量输入A/D 板卡PCI-9113A

4.3.2 模拟量输出板卡DAQ-2502

4.3.3 串口RS422板卡CP-114IS

4.3.4 离散量PCI-7432

4.4 接口适配器设计

4.4.1 28VDC 离散量输入地/开信号电路

4.4.2 28VDC 离散量输出地/开信号电路

4.4.3 10mA 电流输入信号电路

4.4.4 耐压28VDC 30mA 电流输出信号电路

4.4.5 28VDC 电源模拟量输入信号电路

4.4.6 基准电压电路

4.4.7 RS422 串口信号切换电路

4.4.8 电源监控模块自检通道切换电路

4.4.9 电压离散量输入信号自检通道切换电路

4.4.10 电压离散量输出信号自检通道切换电路

4.4.11 电流离散量输入信号自检通道切换电路

4.4.12 电流离散量输出信号自检通道切换电路

第五章 飞行仿真器软件设计

5.1 面向对象的设计模式

5.2 软件功能及性能要求

5.2.1 一般要求

5.2.2 软件模拟器开发要求

5.2.3 飞行仿真器软件组成模块

5.3 软件系统架构及其实现

5.3.1 模块组成及功能分布

5.3.2 系统类图

5.3.3 硬件板卡层

5.3.4 端口资源层

5.3.5 系统构型模块

5.4 仿真程序运行流程

5.4.1 系统管理软件初始化

5.4.2 系统工作流程

5.4.3 软件模拟器运行流程

5.4.4 软件模拟器数据流程

5.4.5 时间同步方式

5.4.6 各模块详细设计

5.4.7 界面设计

5.5 仿真程序运行模式

5.5.1 全速自动测试

5.5.2 手动测试

5.5.3 实时处理与事后处理

5.5.4 系统自检

第六章 结束语

参考文献

附表1 多媒体定时器回调函数代码

附表2 环控系统软件模拟器心跳程序代码

附表3 测控系统软件模拟器心跳程序代码

附表4 推进系统软件模拟器心跳程序代码

致谢

个人简历

研究成果