基于rtx的无人机实时飞行仿真系统研究

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1、中图分类号：V249论文编号：102870315-S178学科分类号：081105硕士学位论文基于RTX的无人机实时飞行仿真系统研究研究生姓名吕海龙学科、专业导航、制导与控制研究方向飞行控制技术指导教师陈欣研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationResearchonUAVReal-timeFlightSimulationSyst

2、emBasedonRTXAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyLvHailongAdvisedbyProf.ChenXinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

3、的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2015.6.17南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞行仿真系统是无人机飞行控制系统研制与地面验证的关键平台之一，对无人机飞行控制系统动态功能与性能指标的确认至关重要。随着计算机技术的高速发展，PC机的硬件性能已满足大部分仿真计算的硬件要

4、求。因此，为了提高通用性并减少仿真软件的开发和使用难度，本文以PC机和基于Windows操作系统的RTX实时扩展系统为软硬件平台，设计开发了一种实时无人机飞行仿真系统。论文主要的工作和研究成果如下：无人机实时飞行仿真系统硬件采用了两台PC计算机，包括一台DELL笔记本计算机和一台DELL台式计算机；将飞行仿真软件按功能进行模块划分到不同计算机硬件平台上，达到模块化、通用化、便于维护的目的；两台计算机通过网络接口相互连接，实现信息交互。论文首先建立了样例无人机六自由度非线性数学模型。在对执行机构和传感器

5、进行分析研究的基础上，建立了适用于仿真计算的典型数学模型。针对无人机飞行环境进行分析研究，建立了典型的大气扰动数学模型。根据无人机六自由度模型的仿真实时性与精度要求，对四种典型的仿真算法进行分析研究，确定了可选用的仿真算法和仿真功能。其次，对RTX实时操作系统进行研究，针对实时飞行仿真的特点与要求及进行了实时性测试，为实时仿真软件设计奠定基础。根据实时飞行仿真软件的功能与性能，开展仿真软件的需求分析研究，给出了软件设计与开发方案。以此为基础，对RTX下的实时仿真软件进行了详细设计，论述了软件的详细开发

6、过程。根据无人机实时飞行仿真系统对计算机间信息交互的功能与性能需求，本文分别设计了基于网络通信接口和串行通信接口的实时通信软件并进行了通信测试。最后，为了验证基于RTX的无人机实时飞行仿真系统的功能和性能，采用样例无人机系统模型进行了半物理实时飞行仿真试验验证。实验结果表明：基于RTX的无人机实时飞行仿真系统具有良好的实时性和可靠性，其功能和性能满足飞行仿真试验要求。关键词：无人机，飞行仿真，RTX，实时性，飞行控制i基于RTX的无人机实时飞行仿真系统研究ABSTRACTFlightsimulatio

7、nsystemisoneofthekeyplatformforUAVflightcontrolsystemdesignandgroundverification,validationisessentialforUAVflightcontrolsystemdynamicfunctionandperformanceindex.Withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,thehardwareperformanceofthePCmachinetomeetmosto

8、ftherequirementsofhardwaresimulation.Therefore,inordertoimprovetheversatilityandreducethedevelopmentofsimulationsoftwareandtheuseofdifficulty,thispapertakesPCandRTXrealtimeextensionsystembasedontheWindowsoperatingsystemasthesoftw