多任务构型无人机投弹过程仿真研究

发布时间：2020-04-23 09:06

【摘要】：飞行仿真系统已经成为飞行员模拟训练、系统性能评估和科学研究的重要平台。当前,面向军事应用的作战飞行平台呈现多任务化和智能化趋势。多任务构型无人机投弹过程仿真系统的一个核心功能是:模拟不同武器按照不同方式发射,对无人机平台飞行特性的影响,进而辅助设计人员通过评估发射策略的安全性,来选择最佳的发射策略。因此,多任务构型无人机投弹过程仿真系统的研究具有重要的实际意义。本论文面向某型无人作战飞机投弹任务的实际仿真需求,开展一种多任务构型无人机投弹过程仿真系统的设计开发、测试与评估工作,具体工作如下:1.研究多任务构型无人机投弹过程建模方法,为研发多任务构型无人机投弹过程仿真系统奠定理论技术基础。通过分析通用无人机本体模型、气动模型、飞行控制模型的构建方法,实现多任务构型无人机载体与载荷状态描述,进而基于扰动模型,描述和分析其投弹过程,构建多任务构型无人机投弹模型;针对无人机投弹飞行场景,设计航点跟踪算法,最终完成多任务构型无人机投弹飞行任务建模方法研究。2.针对多任务构型无人机进行了投弹过程仿真系统的总体方案设计。通过分析多任务构型无人机投弹过程仿真系统的总体需求,总结了仿真系统需要模拟的多种飞行任务的特点,提出了飞行管理和飞行控制的需求。3.基于上述方案,将多任务构型无人机投弹过程仿真系统分为三个模块实现。首先,利用投弹干扰模拟技术,设计了任务构型模块,实现了无人机投弹过程受力情况的模拟;其次,利用航点跟踪技术,生成Dubins曲线,结合飞行模态控制逻辑,设计飞行管理模块,实现航路点导引和飞行任务管理;然后,通过设计PID控制器,搭建控制回路,实现飞行控制模块的设计。最后,针对仿真系统的交互性需求,搭建了基于MATLAB环境下的GUI仿真模型。4.采用等价类划分法和边界值分析法,设计测试用例,完成代码检查和黑盒测试。通过仿真对比实验,进行功能测试,结果表明多任务构型无人机投弹过程仿真系统能够模拟无人机巡航飞行、武器投放、爬升和下降等飞行任务,能够模拟不同构型无人机任务执行前后对飞行特性影响的过程。
【图文】：

捕食者,无人战斗机

电子科技大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状及发展态势1.2.1 无人战斗机任务无人战斗机（UCAV）根据不同作战任务需求，通过挂载不同武器载荷，实现空中火力压制，完成情报收集、对地侦察和打击任务。即使飞机被击落，也不会对飞行员的生命安全造成危险。与有人驾驶作战飞机相比，，无人战斗机作为主战性装备，具有更高的安全性和续航能力[7]。无人战斗机不仅可以完成巡航飞行、爬升和下降，还可以完成航点跟踪，如以矩形边界盘旋；完成空对地打击任务，如投放武器。实际投入使用时可以根据不同作战环境选用不同功能的无人战斗机。国内外无人战斗机类型如图 1-1 至图1-4 所示。

无人战斗机

电子科技大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状及发展态势1.2.1 无人战斗机任务无人战斗机（UCAV）根据不同作战任务需求，通过挂载不同武器载荷，实现空中火力压制，完成情报收集、对地侦察和打击任务。即使飞机被击落，也不会对飞行员的生命安全造成危险。与有人驾驶作战飞机相比，无人战斗机作为主战性装备，具有更高的安全性和续航能力[7]。无人战斗机不仅可以完成巡航飞行、爬升和下降，还可以完成航点跟踪，如以矩形边界盘旋；完成空对地打击任务，如投放武器。实际投入使用时可以根据不同作战环境选用不同功能的无人战斗机。国内外无人战斗机类型如图 1-1 至图1-4 所示。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279

【参考文献】