简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统技术方案

技术编号:10458578 阅读:122 留言:0更新日期:2014-09-24 14:31
本发明专利技术公开了一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统,训练器主机与仪表的连接采用低速接口,但在驱动仪表时,对接收到的数据采用样条曲线拟合算法和灵敏度调节算法,通过近期的数据节点模拟出高采样频率的数据序列,之后,根据步进电机的特性驱动仪表工作,以获得良好的平滑感觉,并抵消延迟,避免低采样率的数据直接驱动仪表带给人眼的跳跃感。

【技术实现步骤摘要】
简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统
本专利技术涉及飞行器训练数据处理领域,特别是一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统。
技术介绍
在飞行训练器研制中,需要将仿真软件生产的主要的飞行参数实时的传递到仪表设备中,降低信号传输延迟的影响,为提高飞行训练器逼真度的关键技术之一。对于简易级的训练器,其延迟主要是来自于数据的采集频率和数据在总线上传输的时间消耗,为了克服这种延迟,传统的做法是尽量提高数据的采集频率,并且在硬件上采用专用的高速传输的网络系统,这样造成其成本的高昂,加大了研发难度。目前低成本的简易级训练器中流行使用RS485、USB或CAN等总线,由于这种低成本的总线系统的数据吞吐量有限,必须保证较低的数据采集频率和传输速率来确保能够接入更多的节点设备和稳定性,所以基于这种总线系统的训练器的数据传输延迟比较明显,降低了受训者的真实度感官,影响了训练效果。
技术实现思路
为解决上述问题,本专利技术的目的在于提供一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统,实质性地降低数据传输的延迟性,提高训练真实度。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是:一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法,包括:(1)确定延迟时间;(2)对于需要采集的飞行参数,确定相邻参数之间的最大差值;(3)获取任一时刻飞行参数的采样值;(4)用指数平滑算法根据延迟时间计算延迟后飞行参数的预测值;(5)判断预测值与采样值之差是否小于最大差值,并根据对比结果获取最终的预测终值;(6)采用样条曲线拟合算法模拟出采样值与预测终值之间高采样频率的数据序列;(7)根据此数据序列驱动步进电机控制仪表由采样值到预测终值进行转动。进一步,所述延迟时间包括数据传输阶段的延迟和仪表表头中指针指示到位所需要的时间。进一步,所述确定相邻参数之间的最大差值时,通过模块软件控制训练器模拟若干数目的典型飞行动作,同时设置采样频率,采集一段时间内的数据序列,统计数据序列中相邻数据的差异,找出最大差值。进一步,所述步骤(4)中,采用三次指数平滑算法计算预测值。进一步,所述步骤(6)中采用三次样条曲线拟合算法还原出高采样频率的数据序列。进一步,所述步骤(7)中,根据公式T=δ/(Pt-Pc)控制步进电机每次步进的时间间隔,其中,δ为灵敏度系数,Pt为目标角位移值,Pc为当前角位移值,T为计算所得的时间间隔,且δ通过以下两个等式获取:式1:fh=δ/m;式2:δ/m+δ/(m-1)+δ/(m-2)+…δ/(1)=L3;其中,fh和L3为步进电机的已知参数,fh为步进电机转动最快时的脉冲间隔时间,m为与fh相对应的步长,即角位移值,L3为步进电机由高速转动到停止时所需的最小减速时间。一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的系统,包括模拟主机,所述模拟主机通过低速接口与仪表连接,所述仪表由步进电机驱动运转,所述模拟主机采用以上所述的方法通过驱动步进电机控制仪表运转。进一步,所述低速接口包括普通串口或者USB接口。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统,训练器主机与仪表的连接采用低速接口,但在驱动仪表时,对接收到的数据采用样条曲线拟合算法和灵敏度调节算法,通过近期的数据节点模拟出高采样频率的数据序列,可以抵消部分延迟,并且避免了低采样频率的数据直接驱动仪表带给人眼的跳跃感,具有良好的平滑性能。。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术上位机生成预测值的流程示意图;图2是本专利技术下位机驱动步进电机运转的流程示意图;图3是本专利技术所述步进电机的减速特性曲线图。具体实施方式在飞行训练器中,仿真航空仪表数量较多,传统的数据传输总线上,数据流量大,造成系统不稳定,研发成本高。本专利技术针对低成本的飞行训练器,提出了使用普通串口或者USB口等低速接口作为数据传输接口的数据处理方式。在低成本的飞行训练器中,数据从飞行模拟计算机传递到下位机仿真仪表存在时间延迟,而飞行训练器等级认证中对这个延迟有严格要求。本专利技术在使用低速总线后,会加大这种延迟现象,但同时,本专利技术采用了预测补偿算法对延迟时间内数据序列的变化进行预测,从而消除或抵消部分延迟。在低速总线(包括普通串口及USB总线)中,各仪表节点数据传输的频率比较慢,通常1秒只能传递10帧数据或者更低,用这种低采样率的数据直接驱动仪表电机,人眼会观察到明显的跳跃感。本专利技术在下位机中结合样条曲线拟合插值算法及灵敏度调节算法,通过近期的数据节点模拟出高采样频率的数据序列,可以获得良好的平滑感觉,以避免低采样率的数据直接驱动仪表带给人眼的跳跃感。为此,本专利技术提供了一种简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法,包括:(1)确定延迟时间;(2)对于需要采集的飞行参数,确定相邻参数之间的最大差值;(3)获取任一时刻飞行参数的采样值;(4)用指数平滑算法根据延迟时间计算延迟后飞行参数的预测值;(5)判断预测值与采样值之差是否小于最大差值,并根据对比结果获取最终的预测终值;(6)采用样条曲线拟合算法模拟出采样值与预测终值之间高采样频率的数据序列;(7)根据此数据序列驱动步进电机控制仪表由采样值到预测终值进行转动。本专利技术在在获取预测值后,首先要验证预测值是否在合理的范围内,并以此获取最终的预测终值,之后,由预测终值还原出高频率的数据序列,并以此数据序列逐步控制步进电机使仪表稳定运行。由于数据序列为高采样数据,因此,其可平滑地控制仪表的运转,而不会出现大幅度的跳跃。简单的模拟训练器中,延迟时间包括数据传输阶段的延迟和仪表表头中指针指示到位所需要的时间。因此,使用不同的数据总线和不同类型的仿真仪表,延迟时间是不一样的。但这个时间一般很小,可以对比主机参数输出打点的时间和仪表指示到位时间的差异。以USB接口为例,结合实际效果测算的延迟时间为0.5秒到1秒。因此,通过本专利技术实现抵消部分延迟,可完全应用于简易的模拟训练器当中。本专利技术通过相邻参数之间的最大差值以判断预测值是否在合理的范围内。。所述确定相邻参数之间的最大差值时,通过模块软件控制训练器模拟若干数目的典型飞行动作,同时设置采样频率,采集一段时间内的数据序列,统计数据序列中相邻数据的差异,即可找出最大差值。由于飞机参数的数据波动性与模拟机型特性相关,例如,对于空速,每种型号的飞机加速性能和爬升性都不一样,这些会直接影响空速值的走势,因此,我们设在任一时刻采样值为Yt,下个周期的采样值为Yt+1,预测值为St。Yt+1要么比Yt大,要么比Yt小,他们之间的差异有一个上限Y’。St与Yt的差异必须小于Y’,否则认为St无效。而确定Y’的方法可以通过模拟飞行的仿真软件模拟几个典型飞行动作,采集相关的数据序列,采样率以1秒10次为例,采集若干分钟的数据序列,统计10个点之间(1秒内)的差异,即可找出最大值。对飞行参数进行预测要体现实时性和准确性。在飞行中,大部分参数呈现出随意性和波动性,同样以空速为例,在起飞阶段空速会快速的增加,在降落阶段空速会减慢,在巡航时,空速也会随油门或者高度的改变而呈现出增加或者减少的变化,没有稳定的规律性。但是在短期内,这些飞行参数不会发生过于激烈的变化,分析近期的数据的特性就可以预测未来短期内本文档来自技高网...
简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法及系统

【技术保护点】
简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法,其特征在于,包括:(1)确定延迟时间;(2)对于需要采集的飞行参数,确定相邻参数之间的最大差值;(3)获取任一时刻飞行参数的采样值;(4)用指数平滑算法根据延迟时间计算延迟后飞行参数的预测值;(5)判断预测值与采样值之差是否小于最大差值,并根据对比结果获取最终的预测终值;(6)采用样条曲线拟合算法模拟出采样值与预测终值之间高采样频率的数据序列;(7)根据此数据序列驱动步进电机控制仪表由采样值到预测终值进行转动。

【技术特征摘要】
1.简易型模拟飞行训练器中处理仪表飞行参数的方法,其特征在于,包括:(1)确定延迟时间;(2)对于需要采集的飞行参数,确定相邻参数之间的最大差值;(3)获取任一时刻飞行参数的采样值;(4)用指数平滑算法根据延迟时间计算延迟后飞行参数的预测值;(5)判断预测值与采样值之差是否小于最大差值,并根据对比结果获取最终的预测终值;(6)采用样条曲线拟合算法模拟出采样值与预测终值之间高采样频率的数据序列;(7)根据此数据序列驱动步进电机控制仪表由采样值到预测终值进行转动。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述延迟时间包括数据传输阶段的延迟和仪表表头中指针指示到位所需要的时间。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定相邻参数之间的最大差值时,通过模块软件控制训练器模拟若干数目的典型飞行动作,同时设置采样频率,采集一段时间内的数据序列,统计数据序列中相邻数据的差异,找出最大差值。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(4)中,采用三次指数平滑算法计算预测值。5...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨实杨正白杨王治宇
申请(专利权)人:珠海翔翼航空技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1