一種模擬器飛行安全監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于模擬器飛行試驗(yàn)安全控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種模擬器飛行安全 監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 模擬器靶試時(shí)在一定的空間區(qū)域飛行，靶區(qū)附近有很多重要的測(cè)量設(shè)備、軍事設(shè) 施及民用設(shè)施等，在進(jìn)行模擬器的飛行試驗(yàn)，尤其是新型號(hào)模擬器的飛行試驗(yàn)時(shí)難免發(fā)生 模擬器飛出安全區(qū)域的情況，為了保證地面安全區(qū)域外所有設(shè)備和人員的安全，當(dāng)模擬器 飛行超出正常的區(qū)域時(shí)模擬器需要進(jìn)行自毀。
[0003] 為提高模擬器飛行試驗(yàn)安全，在模擬器上安裝一種獨(dú)立運(yùn)行的飛行安全監(jiān)控系統(tǒng) 尤為必要，飛行安全控制計(jì)算機(jī)獨(dú)立于彈上飛控計(jì)算機(jī)或綜控機(jī)，通過采集彈上位置、航 向、飛行時(shí)刻等傳感器信號(hào)，通過飛行安全控制策略及方法對(duì)模擬器飛行位置、航向側(cè)偏以 及飛行時(shí)間/飛行距離等多種條件進(jìn)行安全控制判斷，對(duì)模擬器飛行安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并 綜合判斷，一旦出現(xiàn)超出預(yù)設(shè)安全飛行區(qū)域現(xiàn)象，立刻發(fā)出自毀信號(hào)，由彈上執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行 自毀，防止模擬器飛出安全邊界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種模擬器飛行安全監(jiān)控方法，旨 在解決現(xiàn)有模擬器飛行安全監(jiān)控中由于監(jiān)控參數(shù)少，可靠性低導(dǎo)致模擬器飛行安全監(jiān)控不 足的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全的監(jiān)控方法，包括下述步驟：
[0006] Sl :采集GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)和陀螺輸出的敏感角速率信息；
[0007] S2 :根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)進(jìn)行定位判斷，若GPS輸出定位數(shù)據(jù)中GPS狀態(tài)為定位狀 態(tài)，則GPS定位正常；并進(jìn)行飛行參數(shù)裝訂；若GPS狀態(tài)為非定位狀態(tài)，則定位異常，輸出定 位異常信號(hào)；
[0008] S3 :根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)中的經(jīng)、煒度及UTC時(shí)間信息，判斷飛行器位置、飛行時(shí)間、 飛行里程是否同時(shí)在裝訂的飛行安全區(qū)域內(nèi)，若是，則定位正常；若否，則對(duì)應(yīng)輸出飛行路 徑異常信號(hào)，飛行超時(shí)異常信號(hào)和飛行超程異常信號(hào)；
[0009] S4 :根據(jù)陀螺敏感角速率信息進(jìn)行偏航角測(cè)判，當(dāng)飛行器的飛行時(shí)間達(dá)到裝訂的 起控時(shí)間轉(zhuǎn)平飛后，開始進(jìn)行偏航角速率積分，當(dāng)積分值超出最大值時(shí)，輸出偏航角異常， 否則結(jié)束；
[0010] S5 :綜合判斷S2, S3及S4輸出的飛行狀態(tài)判斷信號(hào)，如果出現(xiàn)異常信號(hào)，則輸出自 毀信號(hào)，否則返回至流程S1，直至飛行結(jié)束。
[0011] 更進(jìn)一步地，步驟S2具體包括：
[0012] S21 :初始化p = 0，n = 0,其中p為外推次數(shù)，η為無法定位次數(shù)；
[0013] S22 :通過GPS定位狀態(tài)信息判斷是否定位，若GPS輸出定位數(shù)據(jù)中GPS狀態(tài)為定 位狀態(tài)，則進(jìn)入步驟S23,若否則進(jìn)入步驟S24 ;
[0014] S23 :令 n = n+1 ;p = 0 ;并進(jìn)入步驟 S25 ;
[0015] S24 :p = p+1 并進(jìn)入步驟 S26 ;
[0016] S25 :判斷η是否大于等于4,若是則定位正常，若否，則定位判斷結(jié)束；
[0017] S26 :判斷ρ是否小于等于20,若是，則進(jìn)入步驟S27,若否則定位異常；
[0018] S27:當(dāng)搜星數(shù)不足4顆出現(xiàn)短時(shí)間失捕時(shí)，按下述方法進(jìn)行外推判斷，外推算法 ，
;當(dāng)衛(wèi)星失捕時(shí)間大于Is且外推次數(shù)大于20時(shí)，則判斷 GPS定位異常，輸出定位異常信號(hào)，同時(shí)返回至步驟S21 ;
[0019] 其中xb，Zb為基準(zhǔn)坐標(biāo)，V x、別表示模擬器的X向速度和y向速度；Τ Α為監(jiān)控 周期，P為外推次數(shù)；外推次數(shù)最大值為20次，衛(wèi)星失捕時(shí)間是指沒有接收到GPS定位信息 的時(shí)間。
[0020] 更進(jìn)一步地，步驟S3具體包括：
[0021] S31 :采集GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)信息并解析位置信息；
[0022] S32:判斷飛行器位置信息是否超出裝訂閾值，若是，則輸出飛行路徑異常信號(hào)，若 否，則進(jìn)入步驟S33 ;
[0023] S33:判斷飛行器飛行時(shí)間是否超出裝訂時(shí)間，若是，則輸出飛行超時(shí)異常信號(hào)，若 否，則進(jìn)入步驟S34;
[0024] S34:判斷飛行器飛行里程是否超出裝訂航程，若是，則輸出飛行超程異常信號(hào)，若 否，則結(jié)束。
[0025] 更進(jìn)一步地，所述裝訂閾值為300米，所述裝訂時(shí)間為10秒，所述裝訂航程為3公 里。由于亞音速模擬器飛行速度一般為300m/s左右，裝訂閾值為300米可以保證在Is內(nèi) 對(duì)飛行器狀態(tài)進(jìn)行快速判斷。裝訂時(shí)間設(shè)置為10秒，可以保證模擬器飛行距離超出3Km內(nèi) 即可判斷飛行狀態(tài)，與裝訂航程設(shè)置相似，按照以上設(shè)置參數(shù)可以保證對(duì)模擬器飛行狀態(tài) 的快速判斷，判斷延時(shí)時(shí)間短，飛行區(qū)域邊界設(shè)置簡單。
[0026] 更進(jìn)一步地，步驟S4具體包括：
[0027] S41 :采集陀螺輸出的偏航角速率信息；
[0028] S42 :判斷飛行器飛行時(shí)間是否到達(dá)裝訂起控時(shí)間，若是，則進(jìn)入步驟S43,若否， 則結(jié)束；
[0029] S43 :自起控時(shí)間開始對(duì)所述偏航角速率進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得偏航角速率積分值；
[0030] S44 :判斷所述偏航角速率積分值是否超出裝訂最大值，若是，則輸出偏航角積分 異常，若否，則結(jié)束。
[0031 ] 更進(jìn)一步地，裝訂起控時(shí)間為起飛時(shí)刻后30秒，所述裝訂最大值為3度。由于亞音 速模擬器一般采用箱式發(fā)射或者滑軌發(fā)射，助推發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，模擬器飛行路線為拋物線， 一般模擬器助推時(shí)間不大于30s，30s后飛行器進(jìn)入平飛巡航狀態(tài)，此時(shí)在平飛巡航狀態(tài)， 航向測(cè)試更為準(zhǔn)確，當(dāng)航向累積偏差為3度時(shí)，按照模擬器飛行航程30公里計(jì)算，終點(diǎn)橫向 偏差約為1. 57公里，飛行區(qū)域邊界設(shè)置精度較高。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控的系統(tǒng)組成框圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法的操作實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法中定位判斷流程圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法中位置判斷方法實(shí) 現(xiàn)流程圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法中偏航角判斷方法 實(shí)現(xiàn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0038] 本發(fā)明提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法主要應(yīng)用于為模擬器或靶彈飛行 試驗(yàn)，確保模擬器飛行在預(yù)定的區(qū)域?？朔F(xiàn)有模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法監(jiān)控參數(shù) 少，可靠性低的不足，提出一種多通道模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法，通過采集彈上多種 傳感器參數(shù)，多個(gè)通道安全控制策略并行，對(duì)模擬器飛行安全狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷。
[0039] 本發(fā)明提出了一種飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)，該飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)由主機(jī)模塊、GPS模 塊、陀螺和操控模塊組成，其中主機(jī)模塊包含GPS解算模塊、定位測(cè)判模塊、航向角積分測(cè) 判模塊和超程超時(shí)測(cè)判模塊四個(gè)并行獨(dú)立模塊。主機(jī)模塊通過采集陀螺輸出模擬量信號(hào)解 算的姿態(tài)數(shù)據(jù)和GPS模塊的定位數(shù)據(jù)，主機(jī)模塊進(jìn)行GPS解算模塊、定位測(cè)判模塊、航向角 積分測(cè)判模塊和超程超時(shí)測(cè)判模塊四個(gè)獨(dú)立通道的飛行安全控制模塊的解算，四個(gè)通道解 算的結(jié)果分別輸出至操控模塊，由操控模塊進(jìn)行邏輯判斷當(dāng)判斷結(jié)果為飛行異常時(shí)，輸出 模擬器自毀指令。
[0040] 在本發(fā)明實(shí)施例提供的操控模塊中，通過繼電器組合實(shí)現(xiàn)邏輯判斷功能，操控模 塊收到飛行零點(diǎn)及安控起控信號(hào)后，繼電器組合邏輯判斷功能開始起控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到GPS解 算模塊、定位測(cè)判模塊、航向角積分測(cè)判模塊和超程超時(shí)測(cè)判模塊四個(gè)獨(dú)立通道有一個(gè)異 常信號(hào)發(fā)出后，則判斷飛行狀態(tài)異常，輸出自毀指令給模擬器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)模擬器自毀。
[0041] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，協(xié)助診斷模擬器飛控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)如下：串口校驗(yàn)連續(xù) 2次出錯(cuò)或者約定的狀態(tài)字（開關(guān)量互發(fā)信號(hào)）連續(xù)2次出錯(cuò)，即判斷飛控計(jì)算機(jī)（綜控 機(jī)）異常。
[0042] 本發(fā)明提供一種獨(dú)立于模擬器綜控機(jī)的飛行安全監(jiān)測(cè)方法，通過采集檢測(cè)彈上敏 感器件參數(shù)及高動(dòng)態(tài)GPS監(jiān)控信息，進(jìn)行定位判斷，航向角積分判斷及超程/超時(shí)判斷等多 通道冗余互補(bǔ)飛行安全控制策略判斷，同時(shí)通過故障診斷模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主機(jī)模塊DSP運(yùn) 行狀態(tài)，大大提高了飛行安全控制計(jì)算機(jī)工作運(yùn)行的可靠性，對(duì)于異常信息，通過繼電器組 合邏輯進(jìn)行綜合判斷故障等級(jí)，當(dāng)嚴(yán)重影響飛行安全時(shí)，輸出自毀信號(hào)，實(shí)現(xiàn)模擬器自毀。
[0043] 為了更進(jìn)一步的說明本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)例和附圖詳述如下：圖1示出了本發(fā) 明實(shí)施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明 實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0044] 飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主機(jī)模塊、GPS模塊、陀螺和操控模塊；主機(jī)模塊采集彈上 陀螺信號(hào)，接收GPS接收機(jī)定位信息，完成與地測(cè)發(fā)控系統(tǒng)通訊及定時(shí)發(fā)送信息至遙測(cè)系 統(tǒng)。主機(jī)模塊發(fā)出定位異常、定位判斷異常，偏航角異常及超程/超時(shí)異常等異常信息至操 控模塊，操控模塊判斷后輸出自毀信號(hào)，并發(fā)送至模擬器執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模擬器自毀。
[0045] 本發(fā)明通過采集彈上多種傳感器參數(shù)，多個(gè)通道安全控制策略并行，對(duì)模擬器飛 行安全狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷。
[0046] (1)在模擬器發(fā)射前，由地測(cè)發(fā)控設(shè)備對(duì)主機(jī)模塊及操控模塊進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行主機(jī) 模塊自檢，自檢合格后接收高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)定位信息，通過定位判斷與解算實(shí)現(xiàn)GPS定位 狀態(tài)判斷，GPS定位正常后，開始讀取模擬器綜控機(jī)發(fā)送的串口信息，完成模擬器飛行安全 控制策略參數(shù)裝訂，包含飛行時(shí)間、飛行距離及各項(xiàng)飛行安全控制策略閾值等；
[0047] (2)模擬器發(fā)射后，飛行安全控制計(jì)算機(jī)主機(jī)模塊采集發(fā)射零點(diǎn)進(jìn)行飛行時(shí)間計(jì) 時(shí)，當(dāng)模擬器飛行過程中接收GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)以及陀螺輸出的敏感角速率信息， 進(jìn)行定位判斷，航向角積分判斷及超程/超時(shí)判斷等安全控制策略。同時(shí)主機(jī)模塊將飛行 相關(guān)的安全控制信息發(fā)送至遙測(cè)單元，用于地面數(shù)據(jù)處理及分析；
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