基于虚拟技术的飞控系统试验平台设计与实现

发布时间：2020-07-30 08:11

【摘要】：无人飞行器是一个复杂的系统。由于是无人驾驶,因此对无人机飞控系统的可靠性要求和稳定性要求相当高。目前飞控软件的开发、调试以及测试验证工作大多数都依赖于真实的飞控计算机硬件平台,并且飞控系统的闭环验证也需要特定的硬件台架才能完成。但是飞控计算机的开发周期长、复杂度高、工作量大的特点,使得对于这种带有软件的硬件成品,在硬件交付之前,基本上无法进行真实的软件测试、软硬件综合以及系统级的综合、闭环试验。这使得飞控软件的开发和调试会受到飞控计算机硬件开发时间的制约,飞控软件的设计开发与测试验证不能同步进行。最终导致飞控系统软件的开发效率低和开发成本高。为了解决上面所提出的问题,避免由于缺少真实硬件而无法进行飞控系统软件并行开发和测试的弊端,本文通过Simics虚拟化仿真平台设计并实现一款虚拟飞控系统试验平台,其功能和架构高度模拟一款某型号真实飞控系统平台,因此课题具有很强的工程实用价值。课题研究的主要工作包括:(1)根据某型号飞控计算机的体系架构完成对虚拟飞控计算机和综合测试设备ITF的功能需求分析;(2)根据真实飞控计算机的功能需求分析完成虚拟飞控计算机总体框架设计,包括飞控计算机余度管理设计和CPU单板模型虚拟化建模;(3)实现CPU单板模型虚拟化建模,其中包括MPC755处理器的移植,FLASH和RAM等存储模型、中断控制器模型、离散接口模型、定时器模型以及看门狗模型的搭建;(4)根据飞控计算机外围设备的需求,完成总线模型、SIO模型、DIO模型、AIO模型和母板模型的搭建;(5)根据综合测试设备ITF的功能需求完成ITF的设计与实现。通过以上六个步骤,最终完成虚拟飞控系统试验平台的虚拟化建模工作。虚拟飞控系统试验平台的最大优势是能够让飞控系统软件开发人员在普通的PC机上完成飞控软件的测试和验证工作。本课题也是通过这个原理来反向测试和验证虚拟飞控系统试验平台的正确性。虚拟飞控系统试验平台具有真实硬件平台不具备的优势,它能够让飞控系统软件的开发和验证脱离真实硬件的制约,提高软件的开发效率,大大减低软件开发成本。此外,平台虚拟飞控计算机可以在没有真实硬件的情况下进行飞控系统级的仿真并对只是硬件平台的设计和搭建突出详细的需求。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1;V216.8

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本文编号：2775264