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飞行模拟半实物仿真平台是中仿智能依据自身在仿真技术与飞行模拟器研发上的优势,结合国产自主研发的实时仿真软硬件系统,立足于用户需求,推出的模块化、轻量化、高沉浸感、低成本的专业产品,为用户提供快速的仿真验证研究解决方案。
解决方案可以实现用户复杂仿真模型的实时运算,并将运算结果快速地在飞行模拟器上进行可视化动作反馈,用户可根据模拟器的反馈效果,方便快捷地进行仿真模型修改与调整,直至平台的反馈结果符合验证期望。通过构建这一完整的控制闭环仿真系统,为机载设备的飞控算法验证、设计开发和验证提供支持,满足飞行器研究及飞行训练、多任务联合飞行训练等需求。
二.系统构成1.飞行模拟器
飞行模拟半实物仿真平台中的飞行模拟器部分包含多种类飞机的座舱环境、飞控、导航、视景系统等仿真模型,并模拟与机载设备交联的外部环境,结合半实物仿真平台,完成对物理效应模拟器的接联和驱动。平台可搭载小型六自由度运动平台和轻量化座舱,配备高仿真度的核心操纵单元,通过视景系统提供逼真的可视化环境,为军机、运输航空、通用航空、eVTOL、无人机等领域的科研人员提供高效的半实物仿真和飞行训练场景。
飞行模拟器种类包括:
运输航空大型客机飞行模拟器:CNFSimulator.A2空客A20飞行模拟器/CNFSimulator.C91国产大飞机飞行模拟器。与真机1:1仿真物理座舱,能够充分模拟飞机系统正常和应急操作,并支持先进的飞行管理和航电设备模拟,气动仿真和力载荷系统能准确模拟涡喷亚音速飞机的性能和电传飞机的操纵特性,实现对民航客机的高精度飞行模拟,并可进行专业飞行训练——正常程序训练、目视起落航线等。
空客A20飞行模拟器国产大飞机C飞行模拟器通用航空飞行模拟器:CNFSimulator.FTD.C17/D40/D42塞斯纳C/钻石DA40/钻石DA42飞行模拟器。可模拟G综合航电系统,全面模拟真机航电的功能和特性,飞控和力载荷系统能准确还原传统飞机的操纵特性和力反馈,符合CAACFTDLevel5、FAAFTDLevel5和EASAFNPTII标准,可进行专业飞行训练。
塞斯纳C飞行模拟器钻石DA40飞行模拟器钻石DA42飞行模拟器CNFSimulator.AATD高级航空训练器/CNFSimulator.BATD基础航空训练器。单座小型轻量化设备,可实现通航飞机Cessna、CessnaT、DiamondDA40、DiamondDA42多机型任意切换,以较低的成本覆盖多种机型及各类基础训练。该类产品衍生CNFSimulator.eFly桌面式基础航空训练器,体积更小,操作便捷,可实现一键开关机,可用于建设航空基础培训教室。
CNFSimulator.AATD/BATDCNFSimulator.eFly无人机仿真地面站模拟器。包括飞行控制席位、任务指挥席位、导控评估席位,可以实现无人机飞行程序训练、任务规划训练、特情处置训练、雷达侦察干扰训练、电子对抗训练等。
无人机仿真地面站模拟器战斗机飞行模拟器:CNFSimulator初教6、教9、教9改、歼15、歼20、F-5机型飞行模拟器。包含仿真座舱系统、飞机仿真系统、航电仪表仿真系统、视景仿真与显示系统(可选VR显示系统)、小型六自由度平台(含平台控制计算机)、便携式主控系统、自主学习考试系统等。可用于飞行训练,熟悉各型战斗机的操作和使用,使其掌握标准程序、目视航线、机动飞行、FCLP、特情处置等课目的实施程序,多台设备结合还可进行战术战法、红蓝对抗、态势仿真、战术推演等训练,更可用于实验室人机交互等研究。
战斗机飞行模拟器六自由度运动平台,可搭载以上所述多种类型飞行模拟器座舱,为使用者提供动感,模拟飞行过程中的转动角加速度、线过载和振动感觉、机动飞行中的多方位载荷变化,搭配视景系统,更逼真的还原操纵带来的体感反馈。
六自由度运动平台2.实时仿真机
实时仿真机运行VxWorks实时操作系统,性能强大、接口丰富,主要针对高校教学和科研应用,并有多种型号供客户选择。Links-RT实时仿真软件包是由灵思创奇公司自主开发的半实物仿真系统软件,致力于为用户提供快速原型设计及硬件在回路仿真解决方案。
开发流程:
数字仿真:首先,在Simulink环境下建立数学模型,通过在Simulink下的数学仿真,初步验证模型及算法;
半实物模型准备:对数字仿真模型进行修改,加入硬件I/O模块,建立半实物仿真(HIL)模型;
目标代码自动生成:在完成HIL模型的参数设置后,即可调用自动代码生成工具,将Simulink模型转换为C代码,并最终编译为VxWorks系统下的可执行程序;
仿真配置管理:在RT-SimPlus主控软件中,根据软件向导,建立仿真工程,设置仿真目标机属性,配置监视及保存变量,准备实时仿真;
实时仿真:在RT-SimPlus软件中,点击按钮,仿真开始;半实物模型编译生成的可执行程序将自动下载到目标机,并启动实时运行,与实物设备通过IO硬件进行交互;上位机的RT-SimPlus软件通过以太网监视目标机状态,并支持在线修改参数、启停控制、实时数据存储等功能;
仿真数据后处理:仿真结束后,RT-SimPlus进行实时存储数据上传、格式转换(支持txt、xls、mat等格式)、数据回放等,能够与MATLAB、Excel等工具无缝集成,并能够进行简单的数据处理。
特征优势:
支持RCP快速原型设计:实现用户的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自动转换;
支持HIL硬件在回路测试:用户的控制器等实物设备可以直接与实时仿真机连接,动态验证实物控制器性能;
IO资源丰富:大量的lO板卡资源供用户选择,包括:DIO、AlO、PWM、CAN、RS22/、B、ARINC等;
可选配型号多:据不同的应用场景,有嵌入式单板设备、PCI/CPCl/PX-le等多种架构设备供选择。
软件特点:
支持基于模型的系统工程(MBSE):通过半实物仿真技术构建物理世界与数字世界的桥梁;
一键代码自动生成:支持多种嵌入式目标平台,如:v×Works、RT-Linux、FPGA;
支持FMI建模规范,支持MATLAB、AMESim、MWorks、Simpack、Dymola等多学科、多领域仿真建模软件构建大型、复杂实验场景;
开放性强:支持C、C++、Python、LabVIEW等语言拓展应用;
友好的人机交互:全中文操作界面,丰富的仪表控件,提供完善的支持文档;
强大的运算能力:支持复杂仿真模型任务自动拆分,支持CPU多核(最高可达2核)任务分配及多机分布式并行运算,满足复杂关键任务的实时性要求。
三.解决方案适用领域
飞行模拟半实物仿真平台服务于国防军工、运输航空、通用航空、eVTOL、无人机等行业,辅助装备的研发设计,虚拟测试及验证,缩短研发周期,降低研发成本,提升研发效率;除服务于工业场景,该平台在高校工程教育及科研领域也得到广泛应用,提升学生和老师的工程能力和创新能力,是面向自控、飞行器相关学科专业(飞行器设计、飞行器控制、无人机等)的综合性实验平台,涵盖了多门专业课程的实验内容,适用于《自动控制原理》、《航空航天概论》、《飞行控制技术》、《航空动力学》、《航空仪表设备》等多门课程的实验课。
1.飞行器模拟驾驶实验平台
航空座舱仪表认识
飞机操纵舵面操作
基于MATLAB/Simulink的飞机数字仿真建模
飞机模型实时仿真
实时模拟驾驶飞行(静态)
实时模拟驾驶飞行(动态)
飞机飞行性能分析
2.无人机飞控半实物实验平台
半物理仿真实验(模型搭建、代码生成、工程管理、界面搭建、数据处理等);
飞行仿真实验(四旋翼、固定翼的数字仿真、任务规划、飞行视景等);
飞控代码生成实验(飞控矫正、飞控模型搭建、代码生成、代码下载等);
硬件在回路测试实验(飞控、传感器、仿真机、转台在回路测试等);
编队扩展实验(多机、多传感器测试,集中式、分布式算法测试)。
.旋翼机(eVTOL)飞行控制实验平台
旋翼机基础认知实验(结构与飞行原理、坐标系、传感器校正、数学建模等);
旋翼机自动控制实验(时域分析、频域分析、根轨迹、系统校正等);
旋翼机飞行仿真实验(数字仿真、任务规划、飞行视景等);
旋翼机无人机接口验证性实验(数据采集、姿态监视、图像识别、数据滤波等);
旋翼机飞行控制实验(姿态控制、任务规划、视觉伺服控制等)。
关于中仿
中仿智能科技(上海)股份有限公司(股票简称:中仿智能,股票代码:)成立于年,一直以来从事航空、船舶、车辆等工程装备领域的仿真技术研究和产品开发,为工程研究、培训训练、科教研学等领域的单位、企业和机构提供模拟器训练系统、仿真验证平台、虚拟仿真软件、虚拟训练系统等产品技术服务和解决方案。公司位于长三角G60科创走廊策源地—上海松江,是国家高新技术企业,上海市科技小巨人培育企业,上海市“双软”认证企业,上海市工业设计中心,上海市松江区军民融合重点企业,G60科创走廊重点扶持企业等,多次承担国家和上海市重大科研项目。公司以数据和软件为核心,引进国内外优秀行业专家为带头人,在系统工程、智能软件及算法、机械电子与控制等专业方面积累了丰富的研发经验,形成了余项自主知识产权的关键技术,面向市场需求,攻坚克难,创造高水平的产品,实现创新价值。公司经过十几年的快速发展,建立了高质量的销售和服务体系,已为超过家用户提供专业服务。公司始终与国内外优秀的仿真技术研究机构和企业保持长期而紧密的合作关系,不断提供满足用户需求、世界先进的软件和系统解决方案。