基于HLA架构的无人机飞行仿真系统

摘要

无人机飞行仿真系统在无人机设备开发、性能分析以及工程试飞和维护各个阶段起着重要作用，通过开展飞行仿真试验，可以大大缩短无人机的研制周期和降低研发成本。本论文在充分了解无人机飞行仿真系统的综合化设计工作流程基础上，采用高层体系结构HLA（High Level Architecture）仿真技术，对飞行仿真对象模型和软件进行设计，建立了由多台PC机和以太网络组成的仿真系统，并在此系统上开展无人机飞行仿真实验。
　　论文首先讨论了高层体系结构HLA的架构组成和基于HLA的联邦开发流程，提出了基于HL A架构的无人机飞行仿真系统的设计思路以及模型对象的设计方案。然后详细概述了无人机飞行仿真数学模型的建模步骤和实现方法，利用Simulink/Stateflow的图形化编程功能模拟了无人机的飞行管理系统。在通过RTW(Real-Time Workshop)工具转换生成的源代码的同时，介绍了将Simulink模型转换为COM组件的技术途径。其次在建立无人机飞行仿真数学模型的基础上，使用RTI接口技术，设计基于多线程MVC(Modal View Controller)模式的主仿真系统联邦成员和任务计算机联邦成员。主仿真软件架构采用多线程MVC模式，在保证系统的实时性和数据的可靠性的同时，简化了软件设计的复杂度。对于多线程间的数据同步问题，采用由内存映射技术设计的共享变量池，为系统仿真模块、数据监控模块与参数设置模块之间的大量数据交互提供了可靠的解决方案。
　　最后文章基于Matlab对无人机数字化飞行仿真系统进行仿真测试验证，并设计开展基于HL A架构的无人机飞行仿真系统实验，对整体仿真架构进行测试以验证架构设计的合理性。

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第一章 绪 论

1. 1 研究背景及意义

1. 2 国内外发展现状

1. 3 研究内容及目的

1. 4 论文结构

第二章 基于HLA架构的无人机飞行仿真系统框架

2. 1 HLA的基本理论框架

2. 2 HLA组成

2. 3 基于HLA的联邦开发过程

2. 4 基于HLA的无人机飞行仿真系统框架设计方案

2. 5 本章小结

第三章 无人机数字化飞行仿真系统的设计

3. 1 无人机飞行仿真系统的总体结构

3. 2 飞机六自由度本体模型

3. 3 飞行控制系统模型

3. 4 飞行管理系统模型设计

3. 5 从S imulink模型到COM组件的实现

3. 6 本章小结

第四章 HLA架构仿真系统的设计与实现

4. 1 系统对象模型模板设计

4. 2 联邦成员的设计与实现

4. 3 RTI接口设计

4. 4 本章小结

第五章 仿真运行结果与分析

5. 1 无人机数字化飞行仿真系统仿真验证

5. 2 无人机飞行仿真系统运行结果与分析

5. 3本章小结

第六章 总结和展望

6. 1 论文工作总结

6. 1 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果