航空电子系统分布式实时综合仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种航空电子系统分布式实时综合仿真系统，其包括：仿真模型（1），该仿真模型（1）包括激励模型（11）、设备模型（12）、监控模型（13）和仿真内核（14）；仿真激励源（2）；飞行器外部模型（4）；以及仿真监控设备（3）。该综合仿真系统可以较早发现设计中存在的逻辑问题，从而降低项目成本，缩短整个研发周期。并且，可实现闭环仿真，且可以对仿真过程进行动态展示，提升了仿真的逼真性。此外，可自定义仿真的输入输出信号，极大地提升了仿真的人机交互性；而且，可在多种模型的支持下实现航空电子系统的分布式多学科综合仿真。

【技术实现步骤摘要】
航空电子系统分布式实时综合仿真系统
本专利技术属于航空电子
，涉及航空电子系统的仿真分析，具体涉及一种航空电子系统的分布式实时综合仿真系统。
技术介绍
电子技术和网络技术的快速发展推动了航空电子系统的升级换代。新一代基于IMA、DIMA架构的综合航空电子系统体系结构复杂，研制周期短，尽早开展系统设计方案的仿真验证及迭代显得尤为重要。在系统研发初期通过仿真发现系统问题，尤其是航空电子系统信号级设计缺陷和不兼容性，能避免在项目后期乃至系统运行期间产生较高的成本和进度延期。但是，现有的航空电子系统仿真系统只能实现静态、单一学科的仿真，且真实度低，无法满足航空电子系统实时、动态、复杂环境的仿真需求。例如，授权公告号为CN101989067B的中国专利公开了一种飞行环境仿真系统，其通过信号采集装置采集飞鸟试验台、发动机控制试验台和航电系统试验台的数据，并用其代替飞行仿真软件FLSIM中的相应模块来实现更真实的仿真。但是，该仿真系统只是对商用飞行仿真软件FLSIM进行了一些简单的改进，其实质还是采用飞行仿真软件FLSIM的主要功能模块进行飞行环境仿真，因此，其只能实现飞行环境的仿真，即，只能实现单一学科的仿真，且无法实现仿真结果的显示，无法根据需要设置仿真输入和输出内容，同时也无法实现分布式和实时、动态仿真，也就无法满足航空电子系统的综合仿真需求。因此，目前亟需建立一种开放的分布式实时综合仿真系统，实现航空电子系统的实时、动态、多学科、高逼真度的综合仿真。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有航空电子系统仿真系统的上述问题，实现航空电子系统的实时、动态、多学科、高逼真度的综合仿真。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种航空电子系统分布式实时综合仿真系统，其包括：仿真模型，该仿真模型包括激励模型、设备模型、监控模型和仿真内核，其中，所述激励模型为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑；所述设备模型用于模拟航空电子系统的各个设备，其包括设备信号和设备逻辑；所述监控模型用于获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑；所述仿真内核包括时间轴和由各种信号包构成的信号库，用于在时间轴的统一调度下，实现激励模型、设备模型和监控模型之间的信号和逻辑的并行调度；仿真激励源，其模拟真实飞行情况下航空电子系统的各种激励，并与所述激励模型进行信号对接；飞行器外部模型，在仿真过程中，所述飞行器外部模型通过自身模型的解算得到与相应模拟飞行相关的外部信号；仿真监控设备，其与所述监控模型进行信号对接，用以显示仿真过程的内容。进一步地，所述仿真激励源包括飞行员操作模块、模拟座舱控制设备和自定义输入界面，其中，所述飞行员操作模块用于模拟真实飞行环境下飞行员对飞行器的各种操作，产生操作激励信号；所述模拟座舱控制设备用于模拟真实飞行器的座舱控制设备，产生座舱控制激励信号；所述自定义输入界面为根据仿真需求而定制的图形化的输入控件，产生定制的激励信号。更进一步地，所述仿真监控设备包括信号监控模块、模拟座舱显示设备和自定义输出界面，其中，所述信号监控模块用于实时监控在仿真过程中发生变化的信号，保存其数据文件，且以波形的形式输出；所述模拟座舱显示设备用于显示模拟飞行器真实运行状态下航空电子系统的各种座舱显示设备的输出信号；所述自定义输出界面为根据仿真需求而定制的图形化的输出控件，显示定制的输出信号。另一方面，所述飞行器外部模型包括飞行器电子设备模型、飞行器动力学模型和飞行环境模型，其中，所述飞行器电子设备模型用于模拟飞行器的各种电子设备，得到飞行器的各种电子设备产生的信号；所述飞行器动力学模型用于模拟飞行器的飞行状态，得到飞行器的状态信号；所述飞行环境模型用于模拟飞行器的飞行环境，得到飞行环境信号。进一步地，通过飞行仿真软件FLSIM提供所述飞行器外部模型；或者，通过信号采集装置采集飞行器模拟电子设备的信号、飞行器模拟飞行状态的信号和模拟飞行环境的信号而得到所述飞行器外部模型。优选地，所述航空电子系统分布式实时综合仿真系统进一步包括飞行视景系统，其通过仿真内核获取仿真过程中的信号，显示飞行器的飞行视景。此外，在本专利技术中，采用数据分发服务（DDS）或CORBA软总线技术实现航空电子系统的各个设备模型之间的信号传递。而且，在本专利技术中，基于SystemC生成所述仿真模型，具体为：基于SystemC，通过C++编程产生激励模型、设备模型和监控模型的代码模板以及仿真内核，并依据所述激励模型、设备模型和监控模型的代码模板生成激励模型、设备模型和监控模型。在本专利技术中，将航空电子系统的各个设备抽象成可仿真的设备模型，通过仿真内核可实现最小可达10ps时间间隔的精确时钟调度，从而使前期的设计数据在此阶段就可以进行仿真验证，较早发现设计中存在的逻辑问题，进而降低项目成本，缩短整个研发周期。此外，在本专利技术中，通过模拟真实飞行器操作的激励源和仿真监控设备可以实现闭环仿真；而且，利用座舱控制显示设备和飞行视景系统可以对仿真过程进行动态展示，提升了仿真的逼真性。并且，在本专利技术中，可自定义仿真的输入输出信号，极大地提升了仿真的人机交互性。最后，本专利技术的综合仿真系统还具有飞行器外部模型，例如飞行器动力学模型，飞行器电子设备模型，飞行环境模型等，能产生较真实的飞行器外部信号并与仿真模型进行信号对接，从而在信号调度的基础上，多种模型的支持下实现航空电子系统的分布式多学科综合仿真。附图说明图1是本专利技术的航空电子系统分布式实时综合仿真系统的示意图。图2是本专利技术的航空电子系统分布式实时综合仿真系统中的示例性的信号传递的示意图。具体实施方式下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。本专利技术所述的航空电子系统分布式实时综合仿真系统用于实现航空电子系统的综合仿真分析，其以仿真内核实现在统一时间轴下的航空电子系统内的信号传递和逻辑事件控制的调度。利用设备模块式架构和软总线技术等，实现航空电子系统的分布式仿真。可在航空电子系统研发早期进行系统逻辑仿真及后期的功能性能确认。如图1所示，本专利技术所述的航空电子系统分布式实时综合仿真系统包括仿真模型1、仿真激励源2、仿真监控设备3和飞行器外部模型4。所述仿真模型1包括激励模型11、设备模型12、监控模型13和仿真内核14。其中，所述激励模型11为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑。所述激励信号为从后面将要介绍的仿真激励源传递过来的各种激励信号。所述激励逻辑为激励模型基于激励信号输入输出的逻辑关系。所述设备模型12用于模拟航空电子系统的各个设备，其包括设备信号和设备逻辑。设备信号指此设备自身可产生的一些信号，例如GPS，它的信号一般会包括经度、纬度等。设备逻辑指设备基于信号输入输出的逻辑关系，例如平台计算机，在接收到自检命令时，平台计算机自检后返回其自检状态，整个过程就是它的某个逻辑关系。在一般的航空电子系统里，会有多个设备模型，例如，图2中示出了三个设备模型，分别为设备模型一121、设备模型二122和设备模型三123。所述监控模型13用于获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑。所述监控信号为监控得到的仿真过程中的各种信号。所述监控逻辑为监控模型基于信号输入输出的逻辑关系。在本专利技术中，可以通过前期设计得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空电子系统分布式实时综合仿真系统，其包括：仿真模型（1），该仿真模型（1）包括激励模型（11）、设备模型（12）、监控模型（13）和仿真内核（14），其中，所述激励模型（11）为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑；所述设备模型（12）用于模拟航空电子系统的各个设备，其包括设备信号和设备逻辑；所述监控模型（13）用于获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑；所述仿真内核（14）包括时间轴和由各种信号包构成的信号库，用于在时间轴的统一调度下，实现激励模型（11）、设备模型（12）和监控模型（13）之间的信号和逻辑的并行调度；仿真激励源（2），其模拟真实飞行情况下航空电子系统的各种激励，并与所述激励模型（11）进行信号对接；飞行器外部模型（4），在仿真过程中，所述飞行器外部模型（4）通过自身模型的解算得到与相应模拟飞行相关的外部信号；仿真监控设备（3），其与所述监控模型（13）进行信号对接，用以显示仿真过程的内容。

【技术特征摘要】
1.一种航空电子系统分布式实时综合仿真系统，其包括：仿真模型(1)，该仿真模型(1)包括激励模型(11)、设备模型(12)、监控模型(13)和仿真内核(14)，其中，所述激励模型(11)为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑；所述设备模型(12)用于模拟航空电子系统的各个设备，其包括设备信号和设备逻辑；所述监控模型(13)用于获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑；所述仿真内核(14)包括时间轴和由各种信号包构成的信号库，用于在时间轴的统一调度下，实现激励模型(11)、设备模型(12)和监控模型(13)之间的信号和逻辑的并行调度；仿真激励源(2)，其模拟真实飞行情况下航空电子系统的各种激励，并与所述激励模型(11)进行信号对接；飞行器外部模型(4)，在仿真过程中，所述飞行器外部模型(4)通过自身模型的解算得到与相应模拟飞行相关的外部信号；仿真监控设备(3)，其与所述监控模型(13)进行信号对接，用以显示仿真过程的内容。2.如权利要求1所述的航空电子系统分布式实时综合仿真系统，其特征在于，所述仿真激励源(2)包括飞行员操作模块(21)、模拟座舱控制设备(22)和自定义输入界面(23)，其中，所述飞行员操作模块(21)用于模拟真实飞行环境下飞行员对飞行器的各种操作，产生操作激励信号；所述模拟座舱控制设备(22)用于模拟真实飞行器的座舱控制设备，产生座舱控制激励信号；所述自定义输入界面(23)为根据仿真需求而定制的图形化的输入控件，产生定制的激励信号。3.如权利要求2所述的航空电子系统分布式实时综合仿真系统，其特征在于，所述仿真监控设备(3)包括信号监控模块(31)、模拟座舱显示设备(32)和自定义输出界面(33)，其中，所述信号监控模块(31)用于实时监控在仿真过程中发生变化的信号，保存其数据文件，且以波形的形式输出；所述模拟座舱显示设备(32)用于显示模拟飞行器真实运行状态下航空电子系统的各种座舱显示设备的输出信号；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：章磊，刘阳，周尧明，李晋，曹勇，熊熠，刘王军，张喜庆，
申请(专利权)人：北京索为高科系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11