基于分布式架构的多飞行器实时仿真平台设计与实现
发布时间：2020-12-26 16:35
论文根据有人/无人机集群编队、微小卫星编队、刚-柔-液复杂航天器的仿真任务需求,结合国内外实时仿真平台开发的研究现状,设计了基于Simulink Real Time技术的分布式多飞行器实时仿真平台的总体方案。方案中采用了层次化、模块化、可复用的搭建思路,即在一个通用型平台上,调用不同的软硬件资源,从而实现针对有人/无人机集群编队、微小卫星编队、刚-柔-液复杂航天器的实时仿真。主要完成了如下工作:（1）针对不同仿真对象的不同特点,进行仿真平台总体需求分析,提出了分布式多飞行器实时仿真平台的整体架构方案,该方案以Simulink Real Time为核心。论文中针对编队卫星、刚柔液航天器、有人/无人机编队仿真的不同需求,设计了通用型硬件架构。在一个基础平台上通过调用不同硬件资源,实现仿真任务。完成了硬件平台搭建,并且给出了部分硬件设备的具体信息。（2）完成平台管理软件整体架构的设计,在垂直方向上将软件分为管理层、应用层、核心支撑层和执行层。管理层负责对整个平台的软硬件资源进行管理。应用层负责提供友好的用户管理界面,核心支撑层负责为应用层指定进行响应。执行层负责调用硬件资源完成仿真任务。（3...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SPA体系结构图
图 1- 2 卫星编队仿真平台硬件结构[4]无人机集群编队仿真平台研究现状对有人/无人机集群编队仿真平台方面开展研究工作较少针对无人机编队的仿真平台研究方面。按照平台结构划分平台可以分为单系统仿真平台、基于HLA体系的分布式仿布式仿真平台三类[5]：统仿真平台，即在一个仿真节点上运算多个飞行器模型，仿真。因为其成本较低，结构简单，在国内外被广泛应用。帕森空军基地Rasmussen等人基于MATLAB，利用C++开统[6]，用于研究多无人机协同控制。2010年陆军研究所G模拟器软件结合MATLAB开发出Multi-UAV Simulator 平台队仿真[7]。国内高校中，清华大学，南京航空航天大学也
图 1- 3 单系统仿真平台效果示例[7]2）基于HLA体系的分布式仿真平台，HLA（High Level Architecture）由美国国防建模与仿真实验室在1996年提出的仿真技术框架，并在2000年左右成为国际标准，它由高层体系结构、数据标准和任务空间概念模型三方面组成。该架构极大地提升了仿真各部分的互操作性与重用性。该架构基于面向对象思想设计，满足不同仿真对象和不同颗粒度模型的仿真。国内外基于该架构开展了广泛的研究工作。部分公司基于此架构开发出了STAGE、VR-FORCE等平台。在无人机编队仿真领域进行了广泛的应用。2016年中国航天电子技术研究院乔体洲等人提出了一个基于HLA仿真架构进行协同任务规划仿真的方法，该课题组首先针对无人机损伤概率进行数学建模，并在具体的仿真中综合考虑环境不确定性等可能引发无人机损伤的外部因素。最后在上述建立的无人机损伤概率模型和具体执行的飞行任务之间进行耦合，由此可以大大提高仿真置信度[8]。合肥工业大学王国强等人基于VR-FORCE开发出了无人机编队协同任务规划仿真平台，可以实现针对不同多种场景下的无人机编队任务规划仿真研究。其平台结构图如图1- 4所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凯,张博渊,韩宇. 哈尔滨工业大学学报. 2017(03)
[2]基于OGRE的卫星视景仿真软件的设计与实现[J]. 孙诗行,宗群,徐锐. 计算机应用与软件. 2016(10)
[3]动态环境下的多无人机协同任务规划仿真[J]. 乔体洲,郭新平,李亚威,张文军,尹中义. 系统仿真学报. 2016(09)
[4]无人机编队协同任务规划仿真系统研究[J]. 王国强,罗贺,胡笑旋. 系统仿真学报. 2014(08)
[5]虚拟现实技术与计算机技术应用的共同发展[J]. 徐轩露. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2013(01)
[6]SPA下卫星仿真平台的研究与实现[J]. 李轩,宁洪,李暾. 计算机应用. 2010(S2)
[7]基于处理器在回路的卫星编队仿真验证系统[J]. 胡敏,曾国强,杨庆,汤亚锋,姚红. 系统仿真学报. 2010(11)
[8]基于OGRE粒子系统的烟花模拟[J]. 周海波,陈福民,李莉娅. 计算机应用与软件. 2008(10)
[9]SST-I分布式航天器实时仿真系统[J]. 陈培,韩潮. 系统仿真学报. 2007(18)
[10]基于线程的并发控制技术研究与应用[J]. 李刚,金蓓弘. 计算机工程. 2007(14)
博士论文
[1]多无人机协同编队仿生飞行控制关键技术研究[D]. 樊琼剑.南京航空航天大学 2008
[2]分布式卫星SAR慢动目标检测及关键技术研究[D]. 曾斌.电子科技大学 2006
[3]分布式飞行仿真技术研究[D]. 伍智锋.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]基于OGRE的铁路集装箱起重机仿真操作系统的研究[D]. 苏军朝.西南交通大学 2012
[2]基于OGRE的港口仿真[D]. 上官右柏.华中科技大学 2011
[3]基于FlightGear的无人直升机飞行仿真技术研究[D]. 刘鹏.南京航空航天大学 2011
[4]虚拟现实在房地产项目中的设计与应用[D]. 蒋卫平.山东大学 2009
[5]基于OGRE图形引擎的RPG游戏场景编辑器开发[D]. 张引.复旦大学 2009
本文编号：2940067
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SPA体系结构图
图 1- 2 卫星编队仿真平台硬件结构[4]无人机集群编队仿真平台研究现状对有人/无人机集群编队仿真平台方面开展研究工作较少针对无人机编队的仿真平台研究方面。按照平台结构划分平台可以分为单系统仿真平台、基于HLA体系的分布式仿布式仿真平台三类[5]：统仿真平台，即在一个仿真节点上运算多个飞行器模型，仿真。因为其成本较低，结构简单，在国内外被广泛应用。帕森空军基地Rasmussen等人基于MATLAB，利用C++开统[6]，用于研究多无人机协同控制。2010年陆军研究所G模拟器软件结合MATLAB开发出Multi-UAV Simulator 平台队仿真[7]。国内高校中，清华大学，南京航空航天大学也
图 1- 3 单系统仿真平台效果示例[7]2）基于HLA体系的分布式仿真平台，HLA（High Level Architecture）由美国国防建模与仿真实验室在1996年提出的仿真技术框架，并在2000年左右成为国际标准，它由高层体系结构、数据标准和任务空间概念模型三方面组成。该架构极大地提升了仿真各部分的互操作性与重用性。该架构基于面向对象思想设计，满足不同仿真对象和不同颗粒度模型的仿真。国内外基于该架构开展了广泛的研究工作。部分公司基于此架构开发出了STAGE、VR-FORCE等平台。在无人机编队仿真领域进行了广泛的应用。2016年中国航天电子技术研究院乔体洲等人提出了一个基于HLA仿真架构进行协同任务规划仿真的方法，该课题组首先针对无人机损伤概率进行数学建模，并在具体的仿真中综合考虑环境不确定性等可能引发无人机损伤的外部因素。最后在上述建立的无人机损伤概率模型和具体执行的飞行任务之间进行耦合，由此可以大大提高仿真置信度[8]。合肥工业大学王国强等人基于VR-FORCE开发出了无人机编队协同任务规划仿真平台，可以实现针对不同多种场景下的无人机编队任务规划仿真研究。其平台结构图如图1- 4所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凯,张博渊,韩宇. 哈尔滨工业大学学报. 2017(03)
[2]基于OGRE的卫星视景仿真软件的设计与实现[J]. 孙诗行,宗群,徐锐. 计算机应用与软件. 2016(10)
[3]动态环境下的多无人机协同任务规划仿真[J]. 乔体洲,郭新平,李亚威,张文军,尹中义. 系统仿真学报. 2016(09)
[4]无人机编队协同任务规划仿真系统研究[J]. 王国强,罗贺,胡笑旋. 系统仿真学报. 2014(08)
[5]虚拟现实技术与计算机技术应用的共同发展[J]. 徐轩露. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2013(01)
[6]SPA下卫星仿真平台的研究与实现[J]. 李轩,宁洪,李暾. 计算机应用. 2010(S2)
[7]基于处理器在回路的卫星编队仿真验证系统[J]. 胡敏,曾国强,杨庆,汤亚锋,姚红. 系统仿真学报. 2010(11)
[8]基于OGRE粒子系统的烟花模拟[J]. 周海波,陈福民,李莉娅. 计算机应用与软件. 2008(10)
[9]SST-I分布式航天器实时仿真系统[J]. 陈培,韩潮. 系统仿真学报. 2007(18)
[10]基于线程的并发控制技术研究与应用[J]. 李刚,金蓓弘. 计算机工程. 2007(14)
博士论文
[1]多无人机协同编队仿生飞行控制关键技术研究[D]. 樊琼剑.南京航空航天大学 2008
[2]分布式卫星SAR慢动目标检测及关键技术研究[D]. 曾斌.电子科技大学 2006
[3]分布式飞行仿真技术研究[D]. 伍智锋.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]基于OGRE的铁路集装箱起重机仿真操作系统的研究[D]. 苏军朝.西南交通大学 2012
[2]基于OGRE的港口仿真[D]. 上官右柏.华中科技大学 2011
[3]基于FlightGear的无人直升机飞行仿真技术研究[D]. 刘鹏.南京航空航天大学 2011
[4]虚拟现实在房地产项目中的设计与应用[D]. 蒋卫平.山东大学 2009
[5]基于OGRE图形引擎的RPG游戏场景编辑器开发[D]. 张引.复旦大学 2009
本文编号：2940067
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