利用QAR数据实现模拟飞行技术研究

发布时间：2020-07-27 15:52

【摘要】：快速存储记录器(Quick Access Recorder,QAR)设备通过飞机上的传感器记录了大量的飞行数据,飞行数据再现对于调查飞行故障原因、飞行质量评估、飞机故障分析和预测具有重要意义。FlightGear是一款源码开放的飞行模拟软件,对FlightGear的数据通信接口进行研究,匹配QAR记录与FlightGear支持的数据类型,本文搭建了基于C#的数据通信平台,实现了飞行场景可视化再现,同时通过GL Studio与C++联合编程还原了主要飞行仪表的仪表显示模拟系统。首先,基于飞行数据再现的需求分析,重点研究了FlightGear的通信方式及其IO系统,比较并论证了外部数据驱动飞行仿真的实现方案。其次,由于QAR数据中的经纬度信息存在精度不高的问题,针对此问题,本文结合地球投影理论和积分航迹理论,通过基于间接法卡尔曼滤波方案的组合惯导方法还原了平滑的真实航迹。同时,本文通过研究FlightGear的网络通信接口技术,选择基于用户数据报协议(User Diagram Protocol,UDP)的网络传输方式实现程序间数据收发,于Visual Studio 2013平台使用C#语言设计集数据读取、数据发送,以及进度控制和倍率调整等功能于一体的数据通信平台,通过FlightGear与本地程序的数据双向传输,实现了基于飞机航迹与姿态的模拟飞行再现。另外,针对FlightGear与QAR中数据类型不一的问题,本文对QAR中翼面数据进行了数据类型匹配工作,并通过相关性分析计算真实油门杆位置,实现了基于控制量驱动飞行模拟,验证QAR数据的真实性和飞行仿真平台的有效性。最后,为实现飞行数据的直观显示,分别对于小型飞机的真实飞行仪表盘和现代化电子仪表,通过GL Studio与C++联合编程的方法,以UDP通信的方式实现了虚拟仪表显示系统仿真。该平台可用于QAR数据分析和飞行模拟仿真,从而研究QAR数据中影响飞行安全和飞行质量的关键参数,对于飞行质量评估及飞行状态复现具有很大的实际意义和应用价值。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V323

【参考文献】

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本文编号：2772047