FlightGear在無人機(jī)實(shí)時飛行仿真中的應(yīng)用

摘 要:無人機(jī)實(shí)時飛行仿真是無人機(jī)研制中不可缺少的一個過程，但是對于小型無人機(jī)來講，開發(fā)一個完整的實(shí)時飛行仿真系統(tǒng)往往花費(fèi)巨大。詳細(xì)論述基于xPC Target的實(shí)時仿真系統(tǒng)設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，利用FlightGear飛行模擬器實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)的三維實(shí)時可視化顯示。該仿真系統(tǒng)開發(fā)簡單，構(gòu)造靈活，成本低，能夠使開發(fā)人員將更多的精力花費(fèi)在飛行控制算法研究上。

關(guān)鍵詞:飛行仿真; 無人機(jī); FlightGear; xPC Target

中圖分類號:TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)13-0024-03

FlightGear Applied to Flight Real-time Simulation of UAV

ZHAI Bin， XUE Ming-xu

(The 27th Research Institute， China Electronics Technology Group Corporation， Zhengzhou 450007， China)

Abstract: The real-time simulation is an important process in development of an unmanned aerial vehicle(UAV). However， a custom-built simulation system commonly associated with small UAVs are cost prohibitive. The design of a real-time simulation system based on xPC Target is described. The 3D visualization real-time display of UAVs was achieved with the FlgihtGear flight simulator. This simulation system is feasible， valid and economic. It can reduce development time and costs， saving more time for the designers to focus on the algorithm of flight control.

Keywords: flight simulation; UAV; FlightGear; xPC Target

隨著無人機(jī)被越來越多的應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域里，參與無人機(jī)研制的個人和團(tuán)隊也在迅猛增加。而在無人機(jī)的研制過程中，飛行仿真是必不可少的一個環(huán)節(jié)，通過飛行仿真可以對無人機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性和自動駕駛儀性能進(jìn)行有效的驗證，也可以對操作手進(jìn)行輔助訓(xùn)練，降低飛行風(fēng)險[1-2]。本文提出了一種簡單有效的無人機(jī)實(shí)時仿真系統(tǒng)，首先利用Simulink構(gòu)建仿真模型，然后通過xPC實(shí)時運(yùn)行仿真模型并與自動駕駛儀構(gòu)成硬件在回路的實(shí)時仿真環(huán)境，最后通過開源飛行模擬器軟件FlightGear進(jìn)行場景顯示。

1 無人機(jī)飛行仿真框架

無人機(jī)飛行仿真系統(tǒng)主要由無人機(jī)運(yùn)動模擬、自動駕駛儀、視景仿真顯示等部分組成，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在該結(jié)構(gòu)中，無人機(jī)運(yùn)動模擬通過兩部分實(shí)現(xiàn):一是利用Simulink搭建的無人機(jī)六自由度仿真模型;二是利用xPC目標(biāo)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的實(shí)時仿真模型。無人機(jī)運(yùn)動模擬節(jié)點(diǎn)通過接收自動駕駛儀的控制指令，真實(shí)地模擬無人機(jī)當(dāng)前的運(yùn)動狀態(tài)，并通過串口將無人機(jī)的狀態(tài)反饋到自動駕駛儀，從而實(shí)現(xiàn)完整的控制回路。……