基于HLA的无人机飞行姿态航迹仿真系统研究

发布时间：2017-10-26 19:02

  本文关键词：基于HLA的无人机飞行姿态航迹仿真系统研究

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【摘要】：无人机飞行仿真系统被广泛用于无人机的研发、性能分析以及飞行演练,不仅可以大大缩短研发时间和降低成本,还可以验证无人机决策的可行性,在军事以及航空范围内具有极其重要的作用。本文选用高层体系结构HLA(High Level Architecture)仿真技术作为无人机飞行仿真系统的平台。HLA作为新一代仿真体系结构,使得复杂系统仿真以及建模具有一个通用的技术支撑框架,可以有效地解决仿真系统的重用性和互操作性。本文主要的创新点在于将HLA体系结构与仿真技术联合起来,设计飞行仿真系统的框架。将整个系统的功能模块化,分为HLA底层框架系统和三维视景模块,为仿真平台提高了一定的重用性。本文首先讨论了HLA高层体系结构技术的组成以及HLA运行支撑环境RTI(Run-Time Infrastructure)技术的结构,提出了基于HLA的无人机飞行姿态航迹仿真系统的设计方案。根据分析联邦开发和执行过程模型,对仿真系统进行仿真邦员设计,将整个系统分为飞行仿真邦员、管理者邦员、数据管理邦员、飞行回放邦员及三维视景系统,并详细概述了各个仿真邦员负责的功能及之间的关系。由RTI负责执行各个模块间的信息交互,其间的数据通信由对应的邦员来完成。本文对无人机飞行动力学进行了研究,利用获取无人机运动的基本参数指标构造其对应的数学模型,详细介绍了无人机转弯飞行的实现方法。为了完善无人机的飞行效果,采用线性插值算法实现对飞行航点的平滑处理。在本系统中,视景显示模块选择在Multigen Creator建模工具、Vega Prime驱动软件和Visual Studio2003环境下开发,通过网络控制,使无人机能够按照指定的航迹飞行。
【关键词】：飞行仿真 高级体系结构 Creator/Vega Prime 可视化仿真
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.9;V279
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 引言9-11
• 1.2 课题研究的目的及意义11-12
• 1.3 国内外发展及研究现状12-13
• 1.4 本文研究的主要内容13
• 1.5 论文组织与安排13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 第2章 无人机飞行姿态航迹仿真系统框架15-27
• 2.1 基于HLA仿真系统的基本结构15
• 2.2 HLA的概述15-16
• 2.3 HLA组成16-19
• 2.3.1 HLA规则16-17
• 2.3.2 HLA对象模型模板17-18
• 2.3.3 HLA接.规范18-19
• 2.4 运行支撑环境RTI19-21
• 2.4.1 RTI概述19-20
• 2.4.2 RTI组成20-21
• 2.4.3 RTI配置文件21
• 2.5 基于HLA无人机飞行姿态航迹仿真设计方案21-26
• 2.5.1 系统软硬件平台21-23
• 2.5.1.1 硬件平台21-22
• 2.5.1.2 软件平台22-23
• 2.5.1.3 三维显示技术23
• 2.5.2 系统功能需求分析23-24
• 2.5.3 系统总体结构24-25
• 2.5.4 设置标准数据结构25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 基于HLA的底层框架设计与实现27-47
• 3.1 飞行仿真系统用例设计27-30
• 3.1.1 用例概念27
• 3.1.2 软件开发流程27-28
• 3.1.3 仿真管理用例28-30
• 3.1.4 系统联邦成员用例图30
• 3.2 联邦开发和成员设计30-37
• 3.2.1 联邦开发过程30-32
• 3.2.2 系统模型模板设计32-33
• 3.2.3 FED文件设计33-35
• 3.2.4 系统的程序流程35-37
• 3.3 数据分发管理37-40
• 3.3.1 数据过滤机制38
• 3.3.2 动态网格法38-40
• 3.4 飞行仿真系统平台的实现40-46
• 3.4.1 管理者模块40-42
• 3.4.2 飞行仿真模块42-44
• 3.4.3 回放飞行模块44-45
• 3.4.4 数据管理模块45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 无人机的飞行动力学分析47-60
• 4.1 飞行动力学介绍47
• 4.2 飞行坐标系之间的转换47-50
• 4.2.1 坐标系的定义47-48
• 4.2.2 坐标系间的变换48-50
• 4.3 无人机的控制量与被控制量50-51
• 4.4 无人机动力学仿真模型51-59
• 4.4.1 动力学方程组52-53
• 4.4.2 气动力系统模型53-54
• 4.4.3 无人机飞行姿态控制54-55
• 4.4.4 航迹仿真中插值算法55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 基于Vega Prime的三维视景显示仿真系统60-78
• 5.1 三维视景仿真开发工具介绍60-63
• 5.1.1 Vega Prime视景仿真软件60-61
• 5.1.2 Multigen Creator仿真建模软件61-62
• 5.1.3 仿真开发软件对比62-63
• 5.2 三维视景仿真的框架设计63-67
• 5.2.1 三维视景仿真的总体结构63-64
• 5.2.2 三维视景系统的驱动流程64-67
• 5.3 三维视景仿真系统的具体实现67-77
• 5.3.1 三维视景系统的功能模块67-73
• 5.3.2 三维视景系统的运行实现73-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第6章 总结和展望78-80
• 6.1 论文总结78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 参考文献80-83
• 发表论文和参加科研情况说明83-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 卿杜政,李伯虎;HLA运行支撑框架(SSS-RTI)的研究与开发[J];系统仿真学报;2000年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 段建荣;UML用例模型的B形式化描述方法研究[D];西安科技大学;2009年

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本文编号：1099999