專利名稱：艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行仿真系統(tǒng)，尤其涉及一種具有復(fù)飛決策功能的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
艦載機(jī)在著艦過(guò)程中，由于受到各種干擾影響及出現(xiàn)不可預(yù)估的故障，經(jīng)常會(huì)嚴(yán)重偏離理想下滑軌跡，此時(shí)，飛行員能否及時(shí)準(zhǔn)確地執(zhí)行復(fù)飛，對(duì)保證飛機(jī)安全是至關(guān)重要的。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，目前艦載機(jī)每著艦20次，就有一次需要進(jìn)行復(fù)飛，即復(fù)飛概率為1/20。飛機(jī)在著艦過(guò)程中，盡管飛行員不斷收到下滑軌跡偏差信息，LSO (著艦指揮官)也在密切注視著著艦過(guò)程，并提供輔助的飛行軌跡糾偏信息和復(fù)飛信號(hào)，但飛機(jī)仍有可能撞艦，事故的主要原因是由于飛行員不能很及時(shí)地執(zhí)行LSO發(fā)出的復(fù)飛指令，若LSO能夠提前發(fā)出復(fù)飛信號(hào)，許多事故是可以避免的?；谏鲜霰尘?，從提高艦載機(jī)著艦安全性出發(fā)，有必要開發(fā)一種具有復(fù)飛決策功能的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)仿真系統(tǒng)，從而協(xié)助LSO及時(shí)提供有效的復(fù)飛信號(hào)，使著艦事故發(fā)生的概率降到最低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種具有復(fù)飛決策功能的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)。本發(fā)明的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)包括具有復(fù)飛決策功能的自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)，以及分別與自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)連接的雷達(dá)仿真器、動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)、 舵機(jī)系統(tǒng)；所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)三維著艦導(dǎo)引律、飛控律、飛機(jī)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的實(shí)時(shí)解算、縱側(cè)向著艦軌跡動(dòng)態(tài)演示，并將解算得到的慣性空間飛機(jī)軌跡信息及飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息分別實(shí)時(shí)傳送給雷達(dá)仿真器和動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)，并與舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；雷達(dá)仿真器將慣性空間飛機(jī)軌跡信息進(jìn)行處理后返回給自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)用于復(fù)飛決策；動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息實(shí)時(shí)演示艦載機(jī)的著艦過(guò)程。優(yōu)選地，所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與舵機(jī)系統(tǒng)可選擇光傳系統(tǒng)或電傳系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。優(yōu)選地，所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與雷達(dá)仿真器、動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)之間為串行通訊。所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)的工作流程如下
步驟1、ACLS仿真計(jì)算機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，再選擇光纜或電纜傳輸給舵機(jī)系統(tǒng)；
步驟2、采集舵機(jī)輸出的操縱信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，傳輸給ACLS仿真計(jì)算機(jī)；
步驟3、ACLS仿真計(jì)算機(jī)中將舵機(jī)操縱信號(hào)代入艦載機(jī)模型中，解算并輸出艦載機(jī)的慣性空間飛機(jī)軌跡信息；
步驟4、根據(jù)得到的慣性空間飛機(jī)軌跡信息，按照預(yù)先設(shè)置的飛機(jī)復(fù)飛條件判斷是否需要復(fù)飛，如是，則根據(jù)側(cè)向?qū)б捎?jì)算并輸出側(cè)向飛控指令，控制艦載機(jī)復(fù)飛；如否，則根據(jù)縱、側(cè)向引導(dǎo)律計(jì)算并輸出縱、側(cè)向飛控指令，控制艦載機(jī)繼續(xù)著艦；
步驟5、將慣性空間飛機(jī)軌跡信息傳輸給雷達(dá)仿真器，將飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息傳輸給動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)；
步驟6、接收雷達(dá)仿真器處理后返回的慣性空間飛機(jī)軌跡信息；接收動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)返回的握手信號(hào)。本發(fā)明通過(guò)將復(fù)飛決策系統(tǒng)的理論研究成果應(yīng)用于自動(dòng)著艦系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 ACLS)工程實(shí)際，開發(fā)了具有復(fù)飛決策功能的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)。本發(fā)明集設(shè)計(jì)開發(fā)與仿真演示功能于一體，使用方便、界面清晰，有較高的飛行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的可選性，二次開發(fā)功能強(qiáng)，既可對(duì)數(shù)字仿真結(jié)論進(jìn)行有效地物理驗(yàn)證，亦可形象地展示艦載機(jī)復(fù)飛決策的全部物理過(guò)程，為我國(guó)復(fù)飛決策系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了十分有價(jià)值的物理仿真平臺(tái)。


圖1為本發(fā)明的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為具有復(fù)飛決策功能的ACLS的實(shí)時(shí)半物理仿真流程圖3為復(fù)飛決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為雷達(dá)仿真器的原理示意圖； 圖5為雷達(dá)仿真器的工作流程圖； 圖6為動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)的工作流程圖； 圖7為舵機(jī)系統(tǒng)的原理示意圖； 圖8為單路光傳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)如附圖1所示，包括具有復(fù)飛決策功能的自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱ACLS仿真計(jì)算機(jī))，以及分別與自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)信號(hào)連接的雷達(dá)仿真器、動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)、舵機(jī)系統(tǒng)；其中，自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與舵機(jī)系統(tǒng)之間分別通過(guò)單路光傳系統(tǒng)和電傳系統(tǒng)連接，從而可選擇使用光傳系統(tǒng)或電傳系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，便于對(duì)光傳系統(tǒng)的應(yīng)用研究；自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與雷達(dá)仿真器、 動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)之間采用串行通訊。為便于公眾理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖分別對(duì)各部份進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。一、具有復(fù)飛決策功能的自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)
具有復(fù)飛決策功能的三維ACLS仿真計(jì)算機(jī)是整個(gè)仿真系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)三維著艦導(dǎo)引律、飛控律、飛機(jī)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的實(shí)時(shí)解算、縱側(cè)向著艦軌跡動(dòng)態(tài)演示，并將解算得到的
慣性空間飛機(jī)軌跡信息(石Ji，4
)及飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)um I5不^ )、姿態(tài)信息(n灼名)禾ι傭串口通訊分別實(shí)時(shí)傳送給雷達(dá)仿真器和動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)，其中，(m)為飛機(jī)的空間位置坐標(biāo)；(毛，為航母的空間位置坐標(biāo)；(氏,ιΟ為飛機(jī)的姿態(tài)角；(巧,興,我)為航母的姿態(tài)角。式不，4經(jīng)雷達(dá)仿真器處理后，通過(guò)串行口返回ACLS仿真計(jì)算機(jī)，用于復(fù)飛決
策，而-m-m，m代屬為則被用來(lái)實(shí)時(shí)演示艦載機(jī)的著艦過(guò)程。另
外，作為主控計(jì)算機(jī)，具有復(fù)飛決策功能的三維ACLS仿真計(jì)算機(jī)還負(fù)責(zé)和實(shí)物舵機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，它是通過(guò)A/D和D/A轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。在對(duì)該系統(tǒng)各子模塊進(jìn)行離散化的基礎(chǔ)上，可得到具有復(fù)飛決策功能的ACLS的實(shí)時(shí)半物理仿真程序，其流程圖如附圖2所示。本發(fā)明中，復(fù)飛決策系統(tǒng)的構(gòu)成如附圖3所示，其原理如下精確跟蹤雷達(dá)自動(dòng)截獲并不斷跟蹤進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)，將飛機(jī)的瞬時(shí)位置傳送到可消除甲板運(yùn)動(dòng)影響的有撞艦危險(xiǎn)。若飛機(jī)超出給定的復(fù)飛區(qū)，則艦上通過(guò)數(shù)據(jù)鏈向飛機(jī)發(fā)送復(fù)飛信號(hào)，執(zhí)行復(fù)飛。當(dāng)著艦嘗試失敗時(shí)，艦載機(jī)必須及時(shí)復(fù)飛才能避免發(fā)生著艦事故。通常飛機(jī)復(fù)飛時(shí)，飛行員通過(guò)操縱油門使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入軍用推力狀態(tài)，飛機(jī)飛行速度激增，通過(guò)升力的變化，減小下沉速率，實(shí)現(xiàn)安全復(fù)飛，以避免撞艦。復(fù)飛的決策條件一般定義為在預(yù)定的復(fù)飛操縱下，飛機(jī)通過(guò)航母艦尾時(shí)的高度能否達(dá)到安全余量(復(fù)飛相對(duì)臨界高度)的要求。在著艦下滑軌跡線附近存在著一系列的空間“航跡臨界點(diǎn)”當(dāng)飛機(jī)越過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，無(wú)論飛行員怎樣操縱，都無(wú)法控制其法向過(guò)載，通過(guò)艦尾時(shí)的飛行高度將低于規(guī)定的安全余量，進(jìn)而造成撞艦事故。以“航跡臨界點(diǎn)”為復(fù)飛起始點(diǎn)的復(fù)飛軌跡包絡(luò)線稱為復(fù)飛邊界，它包圍的區(qū)域稱為復(fù)飛區(qū)。復(fù)飛區(qū)的確定是開發(fā)復(fù)飛決策系統(tǒng)方案的關(guān)鍵，因?yàn)閺?fù)飛決策是通過(guò)判斷飛機(jī)是否進(jìn)入復(fù)飛區(qū)，決定是否應(yīng)發(fā)出復(fù)飛指令。形成復(fù)飛邊界的“航跡臨界點(diǎn)”應(yīng)滿足事先規(guī)定的復(fù)飛邊界準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則是綜合考慮飛機(jī)復(fù)飛的安全高度、飛行員對(duì)復(fù)飛指令的反應(yīng)滯后以及復(fù)飛操縱的手段等因素決定的。復(fù)飛邊界三條準(zhǔn)則如下
(1)飛機(jī)復(fù)飛到達(dá)艦尾時(shí)，離甲板有3米的安全高度間隙；
(2)飛行員對(duì)復(fù)飛指令信號(hào)的允許反應(yīng)時(shí)間為0.7秒；
(3)飛行員采用的復(fù)飛操縱手段是在無(wú)縱向駕駛桿操縱的前提下，僅使用發(fā)動(dòng)機(jī)軍用推力控制。二、雷達(dá)仿真器
為了將跟蹤雷達(dá)測(cè)量特性引入ACLS，必須將ACLS中飛機(jī)在穩(wěn)定坐標(biāo)系中的測(cè)量值轉(zhuǎn)變?yōu)槔走_(dá)測(cè)量坐標(biāo)系中的值。因此，作為ACLS中的雷達(dá)特性仿真器，還必須首先將穩(wěn)定坐標(biāo)系0i，XiYiZi轉(zhuǎn)換至雷達(dá)測(cè)量坐標(biāo)系，以構(gòu)成如附圖4所示的雷達(dá)仿真器基本數(shù)學(xué)模型。 在此基礎(chǔ)上，可設(shè)計(jì)出本發(fā)明的雷達(dá)仿真器，其工作流程如附圖5所示。三、動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)
本發(fā)明三維動(dòng)畫演示系統(tǒng)的開發(fā)包含對(duì)象建模、場(chǎng)景繪制、仿真數(shù)據(jù)生成、動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)和主程序五項(xiàng)核心內(nèi)容。其中，對(duì)象模型是借助3D建模軟件3DMAX已創(chuàng)建好的模型，通過(guò)模型轉(zhuǎn)換軟件3DWIN直接得到模型數(shù)據(jù)，最后由OpenGL生成；場(chǎng)景繪制包括天空和海洋兩部分，首先利用OpenGL的紋理映射功能分別將天空和海洋圖片映射到平面及網(wǎng)格上，然后通過(guò)改變紋理坐標(biāo)及網(wǎng)格坐標(biāo)即可得到漂浮著白云的藍(lán)天及波濤起伏的海面的三維場(chǎng)景；仿真數(shù)據(jù)是由具有復(fù)飛決策功能的三維ACLS仿真計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算，并通過(guò)串口通訊傳輸?shù)玫降?；?dòng)畫的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)改變?nèi)S模型的位置參數(shù)，然后調(diào)用繪圖函數(shù)重新繪制窗口內(nèi)容使各模型動(dòng)起來(lái)的，這種動(dòng)畫方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但當(dāng)繪圖函數(shù)需較長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)系統(tǒng)又較繁忙時(shí)，動(dòng)畫會(huì)出現(xiàn)不流暢的情況；主程序負(fù)責(zé)整個(gè)程序的進(jìn)程調(diào)度、各種事件的處理等任務(wù)。 主程序流程圖如附圖6所示。四、舵機(jī)系統(tǒng)
舵機(jī)系統(tǒng)由舵回路、調(diào)制解調(diào)器及舵角變換器等組成，其結(jié)構(gòu)如附圖7所示。其中所采用的舵回路為我國(guó)某型無(wú)人機(jī)上的舵回路，而舵機(jī)為電動(dòng)舵機(jī)?？紤]到舵機(jī)鼓輪的最大轉(zhuǎn)角為± 40° ,為保護(hù)舵機(jī)，舵信號(hào)輸入端加入了限幅環(huán)節(jié)。五、光傳系統(tǒng)
光傳系統(tǒng)是指利用光纖傳輸飛控信息的系統(tǒng)?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，經(jīng)常需要戰(zhàn)斗機(jī)在惡劣氣候條件及強(qiáng)烈電磁干擾環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)，為了解決這些棘手的問題，科研人員將目光投向以光纖技術(shù)為核心的光傳系統(tǒng)，光傳系統(tǒng)不僅能減輕飛機(jī)重量，還能有效地防御電磁干擾、 雷擊和核輻射，極大地提高了飛機(jī)的可靠性與生存能力。目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視光傳系統(tǒng)的開發(fā)研制，并已在此領(lǐng)域取得了令人矚目的成就。為了縮短我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距， 本發(fā)明對(duì)光傳系統(tǒng)這一前沿科研領(lǐng)域進(jìn)行了初步探索，嘗試將單路光傳系統(tǒng)應(yīng)用于本發(fā)明的艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)。由于國(guó)外早期光傳飛控系統(tǒng)的開發(fā)，往往都是先從單通道光傳系統(tǒng)開始，并且目前單通道光傳系統(tǒng)仍廣泛地應(yīng)用于民用飛機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)上，因此， 本發(fā)明也采用單通道光傳系統(tǒng)。本發(fā)明中，自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與舵機(jī)系統(tǒng)之間分別通過(guò)單路光傳系統(tǒng)和電傳系統(tǒng)連接，并可通過(guò)開關(guān)選擇使用光傳系統(tǒng)或電傳系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，便于對(duì)光傳系統(tǒng)的應(yīng)用研究。附圖8給出了單通道光傳系統(tǒng)的基本組成，它由發(fā)送端、光纖和光器件、接收端三部分組成，發(fā)送端將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，經(jīng)光纖傳輸至接收端，經(jīng)光電檢測(cè)、放大判決等恢復(fù)成原來(lái)的電信號(hào)輸出。本發(fā)明中，ACLS仿真計(jì)算機(jī)采用串行通訊方式與雷達(dá)仿真器及動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。本發(fā)明運(yùn)用Pentium計(jì)算機(jī)主板上通用芯片組Super I/O中的串口控制器，編制底層驅(qū)動(dòng)軟件，以實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)按照設(shè)置的波特率進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。由于Super I/ 0芯片組遵循IBM公司的IBM PC規(guī)范和INTEL公司的PC97規(guī)范，也就是說(shuō)對(duì)底層硬件的操作可在不同芯片之間移植，因而本發(fā)明開發(fā)的串行通訊軟件具有通用性。在Super I/O芯片組的串口控制器中，集成了兩個(gè)稱為UART的高速通用異步接收 /發(fā)送器串行端口。每個(gè)UART都包括一個(gè)16字節(jié)的接收先入先出寄存器(FIFO)，一個(gè)16 字節(jié)的發(fā)送先入先出寄存器(FIFO)，一個(gè)可編程的波特率發(fā)生器和一個(gè)中斷發(fā)生器。高速 UART可支持115200bps的波特率，這比通用的UART可支持的9600bps波特率性能提高了將近12倍，從而為數(shù)據(jù)的傳輸提供了快速通道，也是我們之所以采用串行傳輸數(shù)據(jù)的主要原因。(1) UART 工作方式
UART串行口在數(shù)據(jù)發(fā)送端將計(jì)算機(jī)處理生成的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成串行輸出，在數(shù)據(jù)接收端將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成并行方式以供計(jì)算機(jī)處理。為保證數(shù)據(jù)的正確發(fā)送和接收，串行數(shù)據(jù)將嚴(yán)格按照特定的格式傳輸1位起始位，5位至8位數(shù)據(jù)位，1位奇偶校驗(yàn)位，1 - 2位停止位。具體的傳輸格式由發(fā)送方和接收方編程決定，雙方應(yīng)保持一致。UART內(nèi)部有16位的可編程分頻器，通過(guò)CPU設(shè)置相關(guān)的寄存器可工作在
不同的波特率下。在本發(fā)明開發(fā)的串行接口通訊中，傳輸?shù)拿總€(gè)字符均包含1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，1個(gè)停止位共11個(gè)傳輸數(shù)據(jù)位，波特率設(shè)置為115200 bps。而待傳輸?shù)姆抡娓↑c(diǎn)數(shù)據(jù)均取6位有效數(shù)字，加上各自的符號(hào)位和小數(shù)點(diǎn)位，實(shí)際傳輸一個(gè)十進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)據(jù)相當(dāng)于傳輸8個(gè)十六進(jìn)制整型數(shù)(包括符號(hào)位和小數(shù)點(diǎn)位)，所需時(shí)間為
11X8X T77^ = 0. 764 ms 115200
相對(duì)于采樣時(shí)間50毫秒來(lái)說(shuō)，可以不必考慮串行口通訊在整個(gè)仿真周期內(nèi)占用的時(shí)間。(2) UART寄存器尋址
在PC機(jī)中，UART的兩個(gè)串行口被定義為COMl和COM2。COMl的基地址一般被映射為 3F0H，中斷為IRQ4 ；COM2的基地址一般被映射為2F0H，中斷為IRQ3。通過(guò)基地址+偏移量就可以訪問UART的內(nèi)部寄存器，從而控制串口的工作方式，監(jiān)控串口的工作狀態(tài)。ACLS仿真計(jì)算機(jī)與動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，首先在具有復(fù)飛決策功能的三維 ACLS仿真計(jì)算程序及動(dòng)畫演示程序的開始部分對(duì)串口進(jìn)行初始化，包括設(shè)置波特率，定義傳輸格式，屏蔽UART中斷，設(shè)置FIFO控制寄存器等工作。具有復(fù)飛決策功能的三維ACLS仿真計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)，每個(gè)仿真周期結(jié)束前， ACLS計(jì)算程序?qū)⑼ㄟ^(guò)多次調(diào)用自行編寫的out_put (ρ)和Wait_inp()函數(shù)來(lái)完成對(duì)時(shí)間、 飛機(jī)位置、航母位置等信息的發(fā)送。其中，0ut_put(p)函數(shù)負(fù)責(zé)把實(shí)型數(shù)ρ轉(zhuǎn)換成6位字符形式的有效數(shù)字，放入一個(gè)數(shù)組，同時(shí)得到P的符號(hào)和小數(shù)點(diǎn)位信息，然后不斷查詢線路狀態(tài)寄存器D5位，看發(fā)送寄存器是否為空，如空則送上一位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息全部傳送完畢后， out_put(p)子程序退出，接著Wait_inp()函數(shù)就負(fù)責(zé)等待由動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)傳回的握手信號(hào)，收到握手信號(hào)即表示由0ut_put(p)函數(shù)發(fā)出的數(shù)據(jù)已成功到達(dá)動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)。動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，CPU在空閑時(shí)查詢線路狀態(tài)寄存器的DO位，判定接收器是否收到新數(shù)據(jù)，若出現(xiàn)新數(shù)據(jù)，則把它讀入。接收數(shù)據(jù)時(shí)，依次讀入小數(shù)點(diǎn)位置信息、符號(hào)位信息、6位數(shù)據(jù)位信息，然后將它們重新還原為原數(shù)值，最后向ACLS仿真計(jì)算機(jī)發(fā)出握手信號(hào)，一方面表示本次數(shù)據(jù)已成功接收，另一方面也請(qǐng)仿真計(jì)算機(jī)繼續(xù)發(fā)送下一組數(shù)據(jù)。ACLS仿真計(jì)算機(jī)與雷達(dá)仿真器進(jìn)行串行通信時(shí)，采用在Visual C+ +6.0中集成的Microsoft公司開發(fā)的Communications控件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該控件的編程分為三部分初始化通訊格式，中斷處理，關(guān)閉串口。串口初始化方法如下，ACLS仿真計(jì)算機(jī)端和雷達(dá)仿真器端的數(shù)據(jù)傳輸格式應(yīng)保持
一致
CMSComm m_Comm;// 串口實(shí)例化
m_Comm. SetCommPort (nComm) ；// 設(shè)置串行0
m_Comm. SetSettings (〃115200，1，8，1〃)；// 設(shè)置波特率為 115200bps，1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位m_Comm. SetInputMode (0) ；//以文本格式傳輸數(shù)據(jù) m_Comm. SetPortOpen (TRUE) ；// 打開串口，等待通訊。串口采用中斷工作方式，當(dāng)接收寄存器滿時(shí)，串口向CPU提出中斷請(qǐng)求，得到中斷允許后，CPU開始處理中斷程序。在程序中只需映射中斷消息函數(shù)，所有的處理過(guò)程都寫在這個(gè)函數(shù)里，以下為在消息函數(shù)里讀入數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)
m_Comm. SetInputLen (8) ；// 每次讀入 8 位
if (m_Comm. GetInBufferCount())
{
inbuffer = m_Comm. GetInput ()； ASSERT(inbuffer. vt == VT_BSTR)； data = inbuffer. bstrVal ； ι //接收寄存器不為空，讀入并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式 m_Use = atof(data) ；//將文本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為精度型 CString m ； m. Format (〃％8· 8s", m_Use) ；// 格式化數(shù)據(jù)
m_Comm. SetOutput (COleVariant (m)) ；// 發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，務(wù)必將串行口關(guān)閉
m_Comm. SetPortOpen (FALSE) ；// 關(guān)閉串口。本發(fā)明采用HY-6070通用數(shù)據(jù)采集板實(shí)現(xiàn)數(shù)/模，模/數(shù)轉(zhuǎn)換，該板與IBM-PC/AT 總線兼容，集A/D、D/A、數(shù)字量I/O和定時(shí)/計(jì)數(shù)器等功能于一體。其中，A/D部分支持16 路單端最大范圍為± IOv的模擬信號(hào)輸入，D/A部分支持一路模擬量輸出，最大范圍是± 5v,A/D和D/A的分辨率達(dá)12位，這些性能指標(biāo)表明該數(shù)據(jù)采集板滿足本仿真系統(tǒng)的要求。
本系統(tǒng)中HY-6070板A/D和D/A設(shè)置為基地址BASE = 280H, 1路D/A輸出U、信號(hào)，范圍
力土雙，設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換電壓范圍為士 10v，并選擇通道1采樣來(lái)自舵機(jī)系統(tǒng)的輸出信號(hào)~。
本系統(tǒng)中的A/D轉(zhuǎn)換為軟件觸發(fā)方式，通過(guò)編程向某一地址寫數(shù)據(jù)產(chǎn)生觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)，然后再通過(guò)查詢獲取數(shù)據(jù)。D/A轉(zhuǎn)換可直接通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括具有復(fù)飛決策功能的自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)，以及分別與自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)連接的雷達(dá)仿真器、 動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)、舵機(jī)系統(tǒng)；所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)三維著艦導(dǎo)引律、飛控律、 飛機(jī)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的實(shí)時(shí)解算、縱側(cè)向著艦軌跡動(dòng)態(tài)演示，并將解算得到的慣性空間飛機(jī)軌跡信息及飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息分別實(shí)時(shí)傳送給雷達(dá)仿真器和動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)，并與舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；雷達(dá)仿真器將慣性空間飛機(jī)軌跡信息進(jìn)行處理后返回給自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)用于復(fù)飛決策；動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息實(shí)時(shí)演示艦載機(jī)的著艦過(guò)程。
2.如權(quán)利要求1所述艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與舵機(jī)系統(tǒng)可選擇光傳系統(tǒng)或電傳系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.如權(quán)利要求1所述艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)與雷達(dá)仿真器、動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)之間為串行通訊。
4.如權(quán)利要求1所述艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)的工作流程如下步驟1、ACLS仿真計(jì)算機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，再選擇光纜或電纜傳輸給舵機(jī)系統(tǒng)；步驟2、采集舵機(jī)輸出的操縱信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，傳輸給ACLS仿真計(jì)算機(jī)；步驟3、ACLS仿真計(jì)算機(jī)中將舵機(jī)操縱信號(hào)代入艦載機(jī)模型中，解算并輸出艦載機(jī)的慣性空間飛機(jī)軌跡信息；步驟4、根據(jù)得到的慣性空間飛機(jī)軌跡信息，按照預(yù)先設(shè)置的飛機(jī)復(fù)飛條件判斷是否需要復(fù)飛，如是，則根據(jù)側(cè)向?qū)б捎?jì)算并輸出側(cè)向飛控指令，控制艦載機(jī)復(fù)飛；如否，則根據(jù)縱、側(cè)向引導(dǎo)律計(jì)算并輸出縱、側(cè)向飛控指令，控制艦載機(jī)繼續(xù)著艦；步驟5、將慣性空間飛機(jī)軌跡信息傳輸給雷達(dá)仿真器，將飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息傳輸給動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)；步驟6、接收雷達(dá)仿真器處理后返回的慣性空間飛機(jī)軌跡信息；接收動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)返回的握手信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種艦載機(jī)著艦引導(dǎo)半物理仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有復(fù)飛決策功能的自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)，以及分別與其連接的雷達(dá)仿真器、動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)、舵機(jī)系統(tǒng)；所述自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)三維著艦導(dǎo)引律、飛控律、飛機(jī)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的實(shí)時(shí)解算、縱側(cè)向著艦軌跡動(dòng)態(tài)演示，并將解算得到的慣性空間飛機(jī)軌跡信息及飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息分別實(shí)時(shí)傳送給雷達(dá)仿真器和動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)，并與舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；雷達(dá)仿真器將慣性空間飛機(jī)軌跡信息進(jìn)行處理后返回給自動(dòng)著艦系統(tǒng)仿真計(jì)算機(jī)用于復(fù)飛決策；動(dòng)畫演示計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的飛機(jī)和航母的位置坐標(biāo)、姿態(tài)信息實(shí)時(shí)演示艦載機(jī)的著艦過(guò)程。本發(fā)明具有使用方便、界面清晰等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102306211SQ20111019098
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者楊一棟, 江駒, 王新華, 甄子洋, 袁鎖中 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)