飞行器实时仿真测试控制系统及方法与流程

1.本发明涉及仿真试验技术领域，具体地，涉及一种飞行器实时仿真测试控制系统及方法。


背景技术：

2.现有的飞行器半实物仿真实时控制系统一般采用分布式布局，多个计算机通过反射内存网实现通信和交互。随着计算机硬件的更新迭代，计算机性能与以往相比有了较大提升，若沿用这种架构，计算机运算能力存在过剩，难以对计算机资源进行有效合理利用。传统半实物仿真实时控制系统架构的另一个问题是，实时控制系统包含各种功能的计算机，数量多，且需要展开及进行光纤连接后使用，不满足试验室之间随意移动和展开的需求。
3.专利文献cn104007665a公开了一种固液动力飞行器飞行仿真测试系统，包括综合控制台系统、飞行器仿真模型系统以及数据处理系统，综合控制台系统主要进行系统参数设置，关键变量及状态信息监控，程序启动控制，操作说明查看等；飞行器的仿真模型系统主要进行各系统模型运行计算；数据处理系统主要完成仿真数据处理及存储功能。但该发明主要针对固液动力飞行器，没有对计算机节点集中使用。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种飞行器实时仿真测试控制系统及方法。
5.根据本发明提供的一种飞行器实时仿真测试控制系统，包括：
6.主控模块：配置仿真试验，控制流程，通过共享内存下发参数给实时仿真系统进程或线程；
7.功能控制模块：负责实时仿真系统线程调度，为模型解算模块、接口模块分配实时仿真系统的核，并响应主控模块的控制指令；
8.模型解算模块：通过定时器线程实现模型解算，并实时与仿真转台交互，控制仿真转台运动模拟；
9.接口模块：与外部系统实物设备交互。
10.优选地，由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及配件组成，集成于控制机柜中；
11.包含1个windows核和多个个实时仿真系统核，主控模块、功能控制模块、模型解算模块和接口模块组成；各模块采取进程或线程间交互，windows核下运行主控模块，实时仿真系统核下运行功能控制模块、模型解算模块、接口模块。
12.优选地，处理器数量大于等于4个，支持在多核处理机下最少3个独占实时仿真系统核。
13.优选地，在所述接口模块中：
14.外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器和惯性测量设备；
15.所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。
16.优选地，各模块采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。
17.根据本发明提供的一种飞行器实时仿真测试控制方法，采用所述的飞行器实时仿真测试控制系统，执行包括：
18.步骤s1：主控模块进程启动，获得共享内存、事件和互斥锁句柄；
19.步骤s2：功能控制模块实时仿真系统进程启动，获得共享内存、事件和互斥锁句柄；
20.步骤s3：主控模块进行参数配置，下发参数；
21.步骤s4：主控模块开始仿真，功能控制模块分配核，模型解算线程启动并独占该实时仿真系统核；
22.步骤s5：功能控制模块分配核，接口模块启动，从共享内存获取控制数据，并发送给外部系统实物设备同时接收外部系统实物设备的反馈数据。
23.优选地，由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及配件组成，集成于控制机柜中；
24.包含1个windows核和多个个实时仿真系统核，主控模块、功能控制模块、模型解算模块和接口模块组成；各模块采取进程或线程间交互，windows核下运行主控模块，实时仿真系统核下运行功能控制模块、模型解算模块、接口模块。
25.优选地，处理器数量大于等于4个，支持在多核处理机下最少3个独占实时仿真系统核。
26.优选地，外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器和惯性测量设备；
27.所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。
28.优选地，各模块采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。
29.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
30.1、本发明将分布式仿真系统进行功能集中，充分利用计算机资源，避免造成资源过剩；
31.2、本发明通过对计算机节点的集中，有效降低了实时仿真控制系统对空间资源的占用，且满足试验室之间随意移动和展开的需求，提高了实时仿真控制系统的灵活性。
附图说明
32.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
33.图1为本发明实时仿真测试控制系统结构图。
具体实施方式
34.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多个变化和改进。这些都属于本发明
的保护范围。
35.实施例1：
36.根据本发明提供的一种飞行器实时仿真测试控制方法，采用所述的飞行器实时仿真测试控制系统，执行包括：
37.步骤s1：主控模块进程启动，获得共享内存、事件和互斥锁句柄；
38.步骤s2：功能控制模块实时仿真系统进程启动，获得共享内存、事件和互斥锁句柄；
39.步骤s3：主控模块进行参数配置，下发参数；
40.步骤s4：主控模块开始仿真，功能控制模块分配核，模型解算线程启动并独占该实时仿真系统核；
41.步骤s5：功能控制模块分配核，接口模块启动，从共享内存获取控制数据，并发送给外部系统实物设备同时接收外部系统实物设备的反馈数据。
42.具体地，由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及配件组成，集成于控制机柜中；
43.包含1个windows核和多个个实时仿真系统核，主控模块、功能控制模块、模型解算模块和接口模块组成；各模块采取进程或线程间交互，windows核下运行主控模块，实时仿真系统核下运行功能控制模块、模型解算模块、接口模块。
44.具体地，处理器数量大于等于4个，支持在多核处理机下最少3个独占实时仿真系统核。
45.具体地，外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器和惯性测量设备；
46.所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。
47.具体地，各模块采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。
48.实施例2：
49.实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
50.本发明还提供一种飞行器实时仿真测试控制系统，所述飞行器实时仿真测试控制系统可以通过执行所述飞行器实时仿真测试控制方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述飞行器实时仿真测试控制方法理解为所述飞行器实时仿真测试控制系统的优选实施方式。
51.本发明公开了一种飞行器实时仿真测试控制系统及方法，包括：一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及其他配件集成于控制机柜，包含1个windows核和多个个rtss核，包含主控单元、功能控制单元、模型解算单元、接口单元(多个)等单元，采取进程(线程)间交互，通过共享内存下发参数，通过定时器线程实现模型解算，与外部系统实物设备交互。本发明适用于实时仿真系统，解决了目前半实物仿真系统计算机运算能力过剩以及不能灵活移动的问题。
52.根据本发明提供的一种飞行器实时仿真测试控制系统，包括：
53.主控模块：配置仿真试验，控制流程，通过共享内存下发参数给实时仿真系统进程或线程；
54.功能控制模块：负责实时仿真系统线程调度，为模型解算模块、接口模块分配实时
仿真系统的核，并响应主控模块的控制指令；
55.模型解算模块：通过定时器线程实现模型解算，并实时与仿真转台交互，控制仿真转台运动模拟；
56.接口模块：与外部系统实物设备交互。
57.具体地，由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及配件组成，集成于控制机柜中；
58.包含1个windows核和多个个实时仿真系统核，主控模块、功能控制模块、模型解算模块和接口模块组成；各模块采取进程或线程间交互，windows核下运行主控模块，实时仿真系统核下运行功能控制模块、模型解算模块、接口模块。
59.具体地，处理器数量大于等于4个，支持在多核处理机下最少3个独占实时仿真系统核。
60.具体地，在所述接口模块中：
61.外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器和惯性测量设备；
62.所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。
63.具体地，各模块采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。
64.实施例3：
65.实施例3为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
66.如图1所示：
67.根据本发明提供的一种飞行器实时仿真测试控制系统，所述系统由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及其他配件组成，集成于控制机柜中。所述系统包含1个windows核和多个个rtss核，由主控单元、功能控制单元、模型解算单元、接口单元(多个)组成。各单元采取进程(线程)间交互，windows核下运行主控单元，rtss核下运行功能控制单元、模型解算单元、接口单元。所述主控单元负责仿真试验配置和流程控制，通过共享内存下发参数给rtss进程或线程。所述功能控制单元负责rtss线程调度，为模型解算单元、接口单元分配rtss核，并响应主控单元的控制指令。所述模型解算单元通过定时器线程实现模型解算，并实时与仿真转台交互，控制转台运动模拟。所述接口单元与外部系统实物设备交互。
68.优选地，所述实时仿真控制系统高性能计算机处理器数量不小于4个，支持在多核处理机下最少3个独占rtss核。
69.优选地，所述外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器、惯性测量设备。
70.更进一步的，所述系统各单元采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。
71.更进一步的，所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。
72.工作原理说明：在本实施例中通过高性能计算机搭建实时仿真控制系统环境，然后通过接口单元与飞行器控制设备、伺服机构控制器、惯性测量设备连接，通过定时器和独占rtss核实现仿真模型的实时解算，并通过良好的人机交互软件、合理的时序控制逻辑，实现飞行器半实物仿真测试的效果。
73.根据本发明提供的一种飞行器实时仿真测试控制方法，包括：
74.步骤m1：主控单元进程启动，获得共享内存、事件、互斥锁句柄。
75.步骤m2：功能控制单元rtss进程启动，获得共享内存、事件、互斥锁句柄。
76.步骤m3：主控单元进行参数配置，下发参数。
77.步骤m4：主控单元开始仿真，功能控制单元分配核，模型解算线程启动并独占该rtss核。
78.步骤m5：功能控制单元分配核，接口单元启动，从共享内存获取控制数据，并发送给外部系统实物设备同时接收外部系统实物设备的反馈数据。
79.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
80.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种飞行器实时仿真测试控制系统，其特征在于，包括：主控模块：配置仿真试验，控制流程，通过共享内存下发参数给实时仿真系统进程或线程；功能控制模块：负责实时仿真系统线程调度，为模型解算模块、接口模块分配实时仿真系统的核，并响应主控模块的控制指令；模型解算模块：通过定时器线程实现模型解算，并实时与仿真转台交互，控制仿真转台运动模拟；接口模块：与外部系统实物设备交互。2.根据权利要求1所述的飞行器实时仿真测试控制系统，其特征在于，包括：由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及配件组成，集成于控制机柜中；包含1个windows核和多个个实时仿真系统核，主控模块、功能控制模块、模型解算模块和接口模块组成；各模块采取进程或线程间交互，windows核下运行主控模块，实时仿真系统核下运行功能控制模块、模型解算模块、接口模块。3.根据权利要求1所述的飞行器实时仿真测试控制系统，其特征在于，包括：处理器数量大于等于4个，支持在多核处理机下最少3个独占实时仿真系统核。4.根据权利要求1所述的飞行器实时仿真测试控制系统，其特征在于，在所述接口模块中：外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器和惯性测量设备；所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。5.根据权利要求1所述的飞行器实时仿真测试控制系统，其特征在于：各模块采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。6.一种飞行器实时仿真测试控制方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的飞行器实时仿真测试控制系统，执行包括：步骤s1：主控模块进程启动，获得共享内存、事件和互斥锁句柄；步骤s2：功能控制模块实时仿真系统进程启动，获得共享内存、事件和互斥锁句柄；步骤s3：主控模块进行参数配置，下发参数；步骤s4：主控模块开始仿真，功能控制模块分配核，模型解算线程启动并独占该实时仿真系统核；步骤s5：功能控制模块分配核，接口模块启动，从共享内存获取控制数据，并发送给外部系统实物设备同时接收外部系统实物设备的反馈数据。7.根据权利要求6所述的飞行器实时仿真测试控制方法，其特征在于，包括：由一台rtx高性能计算机、显示器、接口板卡及配件组成，集成于控制机柜中；包含1个windows核和多个个实时仿真系统核，主控模块、功能控制模块、模型解算模块和接口模块组成；各模块采取进程或线程间交互，windows核下运行主控模块，实时仿真系统核下运行功能控制模块、模型解算模块、接口模块。8.根据权利要求6所述的飞行器实时仿真测试控制方法，其特征在于，包括：处理器数量大于等于4个，支持在多核处理机下最少3个独占实时仿真系统核。9.根据权利要求6所述的飞行器实时仿真测试控制方法，其特征在于：外部系统的实物设备包括飞行器控制设备、伺服机构控制器和惯性测量设备；
所述外部系统是飞行导弹弹上实物设备。10.根据权利要求6所述的飞行器实时仿真测试控制方法，其特征在于：各模块采取事件响应控制，仿真交互数据采取互斥锁进行访问保护。

技术总结
本发明提供了一种飞行器实时仿真测试控制系统及方法，包括：主控模块：配置仿真试验，控制流程，通过共享内存下发参数给RTSS进程或线程；功能控制模块：负责RTSS线程调度，为模型解算模块、接口模块分配RTSS核，并响应主控模块的控制指令；模型解算模块：通过定时器线程实现模型解算，并实时与仿真转台交互，控制转台运动模拟；接口模块：与外部系统实物设备交互。本发明将分布式仿真系统进行功能集中，充分利用计算机资源，避免造成资源过剩；本发明通过对计算机节点的集中，有效降低了实时仿真控制系统对空间资源的占用，且满足试验室之间随意移动和展开的需求，提高了实时仿真控制系统的灵活性。统的灵活性。统的灵活性。


技术研发人员：柴娟芳 胡启鹏 唐成师 黄杉 王帅豪 程禹 柳超杰 李艳红 赵吕懿 万士正 陆志沣
受保护的技术使用者：上海机电工程研究所
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/8/1