RTX实时系统在半实物仿真中的应用

文中介绍了一种应用于红外制导体制半实物仿真系统中的通信接口设计方法,此方法针对以往采用的Windows系统通信不够实时、定时不够稳定等缺点,提出了一种基于Windows+RTX的仿真应用架构,通过增加RTX实时扩展子系统,使得仿真系统的实时性和开发效率得到了大幅提高;探讨了在半实物仿真中开发的要点,给出了一种通用的开发模式及流程,设计了共享内存及任务调度的编写算法共享内存机制的建立,保证了上位机MFC界面与下位机实时通信模块之间的协同工作;经试验测定,该系统应用在红外制导仿真系统回路中具有实时性高、灵活性好、稳定可靠等特点,同时降低了半实物仿真系统的复杂度。     

基于RTX的实时半实物仿真系统

针对Windows XP无法满足半实物仿真实时性要求问题,采用了Windows XP+ RTX开发了一套实时半实物仿真系统.在系统开发过程中,不断优化实时模块仿真程序,在确保仿真结果正确的前提下,不断缩短程序运行时间,最终达到实时性要求,并开发了一套试验数据实时显示系统以提高试验效率.系统开发完成后,把系统投入到某型号导弹的半实物仿真试验,系统运行正常可靠.     

基于HLA和VEGA的海基靶场半实物视景仿真系统研究

为了在导弹试验任务中给指挥员提供决策支持,设计了一种基于HLA和VEGA的海基靶场半实物视景仿真系统;将三轴飞行转台、目标模拟器、负载模拟器等实物接入仿真系统,采用高层体系结构规范构建仿真系统的联邦架构,设计了联邦对象模型,建立了关键联邦成员的数学模型,解决了反射内存网与HLA的时间推进冲突问题,有效提高了仿真系统数据传输的实时性;采用MultigenCreator软件建立了各个仿真实体的3D模型,利用Vega软件实现模型的渲染、场景驱动、声音仿真等;通过系统测试,结果表明:该视景仿真系统能够实时驱动各个仿真实体运行,视景画面流畅,图像刷新速率达到30帧/s以上,满足系统实时性要求.     

基于ECT技术的航空发动机尾气监测系统设计

为克服现有航空发动机尾气监测系统性能欠稳定和成本较高的问题,设计了基于电容层析成像(ECT)技术的航空发动机气路状态实时监测系统,实现了集传感器设计、数据采集及图像处理功能的一体化.系统主要包含多电极电容传感器模块、数据采集系统模块和计算机成像模块三大模块.概述了各个模块的设计思路,并详细论述了核心模块即采集系统模块的设计方法与控制流程.仿真实验表明:该系统具有性能稳定、非侵入性和实时性好等特点.     

分层实时网络结构在仿真中的应用研究

复杂的实时仿真系统中不同层次对实时性要求各不相同.依据仿真数据划分为控制信息和状态信息,提出了运用实时TCP协议进行控制信息传输和使用实时UDP协议进行状态信息传输的实时仿真局域网.针对半实物接入的需求,实现了基于反射内存网的半实物接入网络.在信息传输延迟理论指导下,对两种网络环境进行了实时性分析.结合某武器系统的分布式仿真试验,给出了分层实时网络的设计方案.     

基于微机实时网半实物仿真系统数据通讯研究

在半实物仿真系统中,仿真计算机与种类繁多的仿真设备间的实时数据通讯一直是困扰仿真工作者的难题.利用VMIC实时网卡广播中断以及高速率数据传输的特性,在VxWorks实时操作系统的软件环境下设计了从仿真机到三轴飞行模拟转台的半实物仿真实时数据传输方案.为了提高系统的实时性,减少通讯传输时延引起的滞后,采用实时广播中断技术,有效解决了仿真机与转台间时钟不同步问题,提高了半实物仿真系统的仿真实时性及仿真精度.试验结果表明改进的半实物仿真系统实时数据通讯方式满足实时通信的要求,为仿真系统的正确性提供保证.     

复杂实时仿真系统运行支撑环境研究

复杂实时仿真系统中不同层次对实时性、可靠性要求各不相同.网络和信息服务是该类仿真支撑环境的重要组成部分.依据仿真数据划分为控制和状态信息,提出了运用单播和多播的实时仿真以太网.针对半实物接入的需求,实现了基于广播内存网的半实物接入网络.为满足仿真信息的实时性要求,构建了基于RTX内存数据库的试验数据库.测试了各层面的实时性,分析了层面间的实时性约束.结合某武器系统的仿真试验,给出了具体的设计方案,满足了应用中不同实时性的要求.     

广播内存网在实时半实物仿真系统中的实现

针对实时半实物仿真系统对实时性要求高的特点,提出一种利用广播内存网技术构建实时半实物仿真系统的方法.详细地阐述了广播内存网的工作原理、技术特点和连接方式,设计了一套基于虚拟共享内存中间件技术的实时半实物仿真基础平台软件.以该基础平台软件为核心,对整个实时半实物仿真系统进行了详尽的功能及性能测试,测试结果表明该系统传输延迟及抖动小,传输可靠性高,可以满足实时半实物仿真系统对实时性和可靠性的要求.     

DDS在SCA系统中的应用

针对基于软件通信体系结构(SCA)的通信系统存在着实时性不高、冗余度较大、无法故障恢复等不足,将数据分发服务(DDS)技术引入到SCA架构中,形成了一种扩展方案.在完全保持SCA规范兼容的前提下,用DDS作为波形组件间的传输手段,有效地提高了基于SCA的通信系统的实时性,降低了系统的冗余度,实现了单个软件模块的动态重构.此方案已经在某仿真通信系统中得到了成功的应用.     

基于分布式仿真系统的实时架构设计

在大型控制系统全生命周期的研发、测试与验证过程中需要应用到分布式仿真平台,通过加载不同阶段不同格式的模型以满足开展联合仿真的试验需求;文章对分布式仿真系统架构进行深入研究,创造性的设计了基于RTX的实时仿真技术和基于反射内存的实时通讯技术的总体架构,设计了实时模型的加载方法,并针对实时通讯性能开展优化设计;文章基于分布式仿真系统的实时架构搭建了一套完整的仿真平台;通过测试节点间时间,1 kB数据单向延迟160 μs以内,满足控制系统实时性要求;本架构在控制系统的全数字、HIL、半实物测试仿真中进行了多轮应用,满足不同控制产品的测试仿真需求.     

测发控系统前置测控软件热备冗余研究

前置测控软件是运载火箭地面测发控系统中的重要组成部分,主要负责试验和发射中运载火箭的地面部分数据的采集和显示以及控制,具有实时性强、可靠性高、数据量大和接口关系复杂等特性;针对目前航天发射呈现任务高密度常态化,试验次数增多,对前置测控软件的可靠性需求提高的问题,研究了基于心跳信号的热备冗余系统,通过设置主备两份软件以及互相之间心跳信号通信的方式,在主份软件故障情况下,可实现软件冗余系统自主切换,提升了在试验过程中前置测控软件和地面测发控软件系统的整体可靠性,保证了软件在运载火箭在测试和发射试验中的稳定性,为未来运载火箭地面测发控系统软件可靠性研究提供了思路;     

运载火箭飞行控制系统双机仿真技术研究

运载火箭飞行控制系统的研制要求越来越高,需要有一项新的仿真技术及方法,全面验证飞控计算机软硬件设计的正确性,并能在实验室和火箭发射场环境下进行半实物仿真试验。该文对这项技术及方法进行了研究,提出了双机仿真技术方案：双机仿真系统组成、对飞控计算机软硬件设计要求、双机同步仿真方法、伴随仿真方法。这项技术及方法,已在试验实践中得到了很好的应用,满足了运载火箭飞行控制系统越来越高的研制要求,已成为一项十分有效的试验手段。     

基于GIS的火箭飞行应急决策仿真系统研究

航天发射是一项高风险事业,若运载火箭在飞行过程中发生故障,将会给人民群众的生命财产带来巨大的损失;为此,设计了一种基于GIS的火箭飞行应急决策仿真系统,阐述了系统的总体框架,分析了系统的功能,重点研究了飞行数据的获取与处理、地理数据的处理和应急决策方法等关键技术问题;最后,对系统进行了集成仿真,实现了对火箭飞行过程的全程监控,并模拟了火箭发生爆炸时的事故范围;实践证明,该系统能够实时监控火箭的飞行状态,并为指挥员提供应急决策支持,提高了航天发射的智能化决策水平。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

运动模型式飞行器气动力参数测试系统研究

为了对飞行器进行气动布局、飞行性能评估,提出了一种运动模型式气动力参数测量方法,并研制了一套运动模型式测试系统,通过运动模型来模拟飞行器在空气中的运动,其构造主要包含载具、测试支架、六分量天平、风速测量模块、数据采集模块、控制模块、便携计算机等部分;该类测试系统在某些特定工况下能准确模拟飞行器的飞行状态,对流场参数和模型所受载荷进行实时测量,预测各运动状态下飞行器的气动特性;通过数值模拟分析和风洞实验对车载试验数据进行了对比验证,结果表明,该测试系统能够准确获得模型的气动力特性数据;该系统具有一定的拓展性和通用性,可使用火箭橇等其他载具开展高速运动模型式气动力参数测量试验。     

基于覆盖与故障注入的飞控软件测试技术研究

无人机飞控软件是典型的实时嵌入式软件系统,其可靠性、安全性测试与评估是军用软件保障工作与无人机技术发展中的重点与难点。针对飞控软件的特点,介绍基于覆盖与故障注入的测试方法．分析其测试与可靠性评估中的关键技术,并简要介绍应用于测试数据分析过程的软件可靠性建模工具MEADEP的构成与建模方法。实践证明对安全关键软件严格的测试与评估可大大降低错误隐藏数,减少不必要的经济损失与灾难性事件发生。     

基于VXI技术的运载火箭自动测试系统设计

运载火箭测试发控系统在航天和导弹飞行试验中占据着非常重要的地位。文章通过VXI总线优特点分析，提出了基于VXI技术的运载火箭自动测试系统设计方案，并详细阐述了系统的结构设计、硬件配置及软件功能开发。实际应用证明，该系统满足运载火箭测试精度要求，运行性能良好。     

基于RS码的某运载火箭图像测量系统设计与实现

为了更加直观的观察某型号运载火箭一二级级间分离、二级发动机工况、整流罩分离、星箭分离等重要动作及关键信息,更好的掌握火箭飞行过程中产品性能,提高产品可靠性,给出了一种基于RS纠错码的图像测量系统设计方案。RS码在信道传输过程中能有效纠正突发错误和随机错误,提高信号增益,改善射频信号通信质量。文中阐述了RS纠错码算法理论演算过程,根据现有遥测信道容量,设计出16字节的纠错码,除去12字节的子帧同步码和子帧计数,构造出RS码（184,168）。给出实现该方案的原理架构,详细介绍了摄像机和图像压缩编码器硬件设计工作原理及嵌入式软件设计的架构及流程图。飞行试验结果表明,经过RS编码后的图像测量系统可以有效的解决图像画面马赛克、花屏、卡顿现象,全程画面清晰、流畅。     

运载火箭箭上电气系统基础架构研究

运载火箭箭上电气系统主要用于完成飞行控制、参数测量以及故障检测等功能;借鉴航空IMA平台和汽车平台的思路,提出了运载火箭电气系统"1+4+N"的架构,其中"1"代表一套通用电气系统平台,"4"代表"综合电子架构+能源管理架构+总线通信架构+软件应用架构"的电气系统基础架构,"N"表示满足基础架构规范要求的各类可扩展组件;文章首先根据我国运载火箭的发展需求和技术特点,分析了电气系统功能划分,并给出了电气系统平台和基础架构的定义,结合国外先进运载火箭的电气系统架构发展现状,分析了运载火箭电气系统平台的各个发展阶段,最后归纳总结了未来运载火箭电气系统总体特征。     

小型无人机地面监控系统的设计与实现

地面监控系统是整个小型无人机系统的重要组成部分。在Windows平台下,以VC＋＋6.0作为开发工具,嵌入Mapx控件,设计了一套地面监控系统,实现了飞行参数实时获取与显示、飞行位置实时更新和航向控制、电子地图操作、航线规划与航迹显示、数据存储与分析等功能。飞行实验表明,该软件运行可靠稳定,可以有效地对无人机进行监控,具有一定的实用性和推广价值。