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1、中圖分類號：T391.9密級：公開學號：SY1003704碩士學位開題報告裝配式工程飛行仿真平臺關鍵技術的研究作者姓名田思維學科專業(yè)檢測技術及自動化裝置指導教師胡曉光培養(yǎng)院系自動化科學與電氣工程學院北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院一、論文選題依據(jù)1.1選題背景及意義工程飛行仿真平臺是新型飛機研制、飛行理論研究和飛行控制研究等不可缺少的設備。本課題來源于某研究所的某新型飛機試驗平臺項目。該平臺是新型飛機飛行控制系統(tǒng)地面試驗的基礎，可支持完成飛控系統(tǒng)試驗、飛控推力綜合試驗、飛控航電綜合試驗等一系列試驗項目。近幾年，國家大力支持高端先
2、進飛行器的設計與研制，需要開發(fā)面向不同型號、不同試驗的工程飛行模擬器，對工程飛行仿真平臺的要求也越來越高。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法已不能適應當前系統(tǒng)的開發(fā)要求，在系統(tǒng)開發(fā)過程中暴露出了軟件可復用程度低、可擴展性差、開發(fā)效率低下等問題；同時，基于平臺工程背景，客戶在試驗過程中，經(jīng)常對系統(tǒng)需求進行變更，現(xiàn)有系統(tǒng)的結構與開發(fā)方法不能及時的滿足客戶動態(tài)的需求。因此，迫切需要一種適用于工程背景、支持動態(tài)需求、擴展性強、通用性高的軟件結構及開發(fā)方法，支持工程飛行仿真平臺的開發(fā)。本課題來源于某航空研究所，為適應國防建設的迫切需要，研究一種裝配式工程飛行仿真
3、平臺，以用于多種新機的研制。本文將專注于建立一種可裝配式工程飛行仿真平臺，對裝配式工程飛行仿真平臺的結構模型；開放式仿真數(shù)據(jù)模型；工程仿真平臺中主控臺界面構件的動態(tài)生成方法的研究。以提高系統(tǒng)的通用性，實現(xiàn)飛行仿真平臺的快速重構。1.2國內外研究現(xiàn)狀分析1.2.1工程飛行仿真概述飛行仿真技術是以控制論、計算技術和相似原理為基礎，以計算機和各種物理效應設備（用來模擬再現(xiàn)真實世界環(huán)境）為工具，借助系統(tǒng)模型對真是的或設想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合性技術。飛行仿真根據(jù)仿真模型類型及其實現(xiàn)方式的不同，分為數(shù)學仿真、半回路仿真和人在回路仿真三種形式
4、。數(shù)學仿真就是建立數(shù)學模型并在計算機上反復進行的試驗。這種仿真不需要硬件實物，只需要計算機再現(xiàn)和模擬實際世界的場景，并計算出相應的結果。數(shù)學仿真適合于前期論證及一些算法的研發(fā)。北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院實物在回路仿真又稱半回路仿真，半實物仿真與數(shù)學仿真不同點為有實物硬件接入仿真系統(tǒng)：如傳感器和執(zhí)行機構。這種仿真要求算法在控制器中能夠實時的運行，并實時響應外部機構的各種信號，并計算出相應的仿真結果。這種仿真方式相對數(shù)學仿真要求系統(tǒng)實時性較高。本課題研究的仿真形式為工程半實物飛行仿真。人在回路中仿真，為人成為整個系統(tǒng)的一部分，
5、取代半實物仿真部分系統(tǒng)，同時計算機仍運行依據(jù)飛行動力學建立的數(shù)學模型。這種飛行仿真模式能夠體現(xiàn)操作人員的素質同時對整個系統(tǒng)做出一個評價。工程飛行仿真平臺主要致力于工程上開發(fā)新機型，最早出現(xiàn)于上世紀60年代的空間項目。工程飛行飛行仿真平臺為飛行員和作戰(zhàn)人員提供與工程人員互動的環(huán)境；引導改進飛行質量和武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能；為作戰(zhàn)人員提供充分的形勢感知能力，以評估武器系統(tǒng)及其作戰(zhàn)效能。飛行仿真平臺的管理系統(tǒng)是整個工程飛行模擬器的總控制臺，是飛行仿真系統(tǒng)中非常重要的子系統(tǒng)。管理系統(tǒng)是飛行模擬器中對計算機的軟、硬件進行有效管理的系統(tǒng)，是以計算機為基礎
6、的工程飛行模擬器的神經(jīng)中樞，它激活、控制、驅動和組織管理諸分系統(tǒng)，使它們成為模擬器的有機組成部分，發(fā)揮出預定的功能和性能，對實時飛行仿真系統(tǒng)的開發(fā)至關重要[2]。由于飛行仿真平臺要實現(xiàn)在不同的工程半實物仿真環(huán)境下工作，所以要求系統(tǒng)的通用性有較高的水平。同時由于本文研究的仿真平臺為半實物仿真，故要求系統(tǒng)的實時性較高。復用性是軟件產(chǎn)業(yè)所追求的主要目標。管理系統(tǒng)作為軟件系統(tǒng)，目前其復用性并沒有達到預期效果，存在大量重復開發(fā)的現(xiàn)象，這就造成人力資源和時間上的浪費。同時基于其工程背景，客戶常常在試驗期間，要求增刪或更改系統(tǒng)參數(shù)和功能，現(xiàn)有系統(tǒng)往往
7、需要進行大量修改，系統(tǒng)維護上常常不能得到客戶滿意。對于復用性的研究，國際上，在領域工程、構件及構件庫的標準化、構件組裝技術、基于復用的軟件開發(fā)過程和復用成熟度模型等方面取得了重大成功。如：卡內基-梅隆大學的軟件工程研究所提出了面向特征的領域分析方法，并將該方法成功地運用于美國空軍運動控制等領域。在國內，楊芙清院士主持的國家重點科技攻關項目青鳥工程，重點研究了軟件的工業(yè)化生成流程和軟件復用的相關技術，并取得了可喜的研究成果。北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院1.2.3基于構件的軟件工程隨著計算機技術的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對軟件開發(fā)的速
8、度和質量要求都有了很大提高。傳統(tǒng)的手工作坊式的軟件開發(fā)狀況已經(jīng)不能適應這樣的需求。而基于構件的軟件開發(fā)是一種軟件開發(fā)新范型，集軟件復用、分布式對象技術、客戶/服務器結構和構件技術于一身，以軟件架構為組裝藍圖
