一种模拟器飞行安全监控方法

文档序号:9416710
一种模拟器飞行安全监控方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于模拟器飞行试验安全控制领域,更具体地,涉及一种模拟器飞行安全 监控方法。
【背景技术】
[0002] 模拟器靶试时在一定的空间区域飞行,靶区附近有很多重要的测量设备、军事设 施及民用设施等,在进行模拟器的飞行试验,尤其是新型号模拟器的飞行试验时难免发生 模拟器飞出安全区域的情况,为了保证地面安全区域外所有设备和人员的安全,当模拟器 飞行超出正常的区域时模拟器需要进行自毁。
[0003] 为提高模拟器飞行试验安全,在模拟器上安装一种独立运行的飞行安全监控系统 尤为必要,飞行安全控制计算机独立于弹上飞控计算机或综控机,通过采集弹上位置、航 向、飞行时刻等传感器信号,通过飞行安全控制策略及方法对模拟器飞行位置、航向侧偏以 及飞行时间/飞行距离等多种条件进行安全控制判断,对模拟器飞行安全状态进行监控并 综合判断,一旦出现超出预设安全飞行区域现象,立刻发出自毁信号,由弹上执行机构执行 自毁,防止模拟器飞出安全边界。

【发明内容】

[0004] 针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种模拟器飞行安全监控方法,旨 在解决现有模拟器飞行安全监控中由于监控参数少,可靠性低导致模拟器飞行安全监控不 足的技术问题。
[0005] 本发明实施例提供的模拟器飞行安全的监控方法,包括下述步骤:
[0006] Sl :采集GPS模块输出的定位数据和陀螺输出的敏感角速率信息;
[0007] S2 :根据所述定位数据进行定位判断,若GPS输出定位数据中GPS状态为定位状 态,则GPS定位正常;并进行飞行参数装订;若GPS状态为非定位状态,则定位异常,输出定 位异常信号;
[0008] S3 :根据所述定位数据中的经、炜度及UTC时间信息,判断飞行器位置、飞行时间、 飞行里程是否同时在装订的飞行安全区域内,若是,则定位正常;若否,则对应输出飞行路 径异常信号,飞行超时异常信号和飞行超程异常信号;
[0009] S4 :根据陀螺敏感角速率信息进行偏航角测判,当飞行器的飞行时间达到装订的 起控时间转平飞后,开始进行偏航角速率积分,当积分值超出最大值时,输出偏航角异常, 否则结束;
[0010] S5 :综合判断S2, S3及S4输出的飞行状态判断信号,如果出现异常信号,则输出自 毁信号,否则返回至流程S1,直至飞行结束。
[0011] 更进一步地,步骤S2具体包括:
[0012] S21 :初始化p = 0,n = 0,其中p为外推次数,η为无法定位次数;
[0013] S22 :通过GPS定位状态信息判断是否定位,若GPS输出定位数据中GPS状态为定 位状态,则进入步骤S23,若否则进入步骤S24 ;
[0014] S23 :令 n = n+1 ;p = 0 ;并进入步骤 S25 ;
[0015] S24 :p = p+1 并进入步骤 S26 ;
[0016] S25 :判断η是否大于等于4,若是则定位正常,若否,则定位判断结束;
[0017] S26 :判断ρ是否小于等于20,若是,则进入步骤S27,若否则定位异常;
[0018] S27:当搜星数不足4颗出现短时间失捕时,按下述方法进行外推判断,外推算法 ,
;当卫星失捕时间大于Is且外推次数大于20时,则判断 GPS定位异常,输出定位异常信号,同时返回至步骤S21 ;
[0019] 其中xb,Zb为基准坐标,V x、别表示模拟器的X向速度和y向速度;Τ Α为监控 周期,P为外推次数;外推次数最大值为20次,卫星失捕时间是指没有接收到GPS定位信息 的时间。
[0020] 更进一步地,步骤S3具体包括:
[0021] S31 :采集GPS模块输出的定位数据信息并解析位置信息;
[0022] S32:判断飞行器位置信息是否超出装订阈值,若是,则输出飞行路径异常信号,若 否,则进入步骤S33 ;
[0023] S33:判断飞行器飞行时间是否超出装订时间,若是,则输出飞行超时异常信号,若 否,则进入步骤S34;
[0024] S34:判断飞行器飞行里程是否超出装订航程,若是,则输出飞行超程异常信号,若 否,则结束。
[0025] 更进一步地,所述装订阈值为300米,所述装订时间为10秒,所述装订航程为3公 里。由于亚音速模拟器飞行速度一般为300m/s左右,装订阈值为300米可以保证在Is内 对飞行器状态进行快速判断。装订时间设置为10秒,可以保证模拟器飞行距离超出3Km内 即可判断飞行状态,与装订航程设置相似,按照以上设置参数可以保证对模拟器飞行状态 的快速判断,判断延时时间短,飞行区域边界设置简单。
[0026] 更进一步地,步骤S4具体包括:
[0027] S41 :采集陀螺输出的偏航角速率信息;
[0028] S42 :判断飞行器飞行时间是否到达装订起控时间,若是,则进入步骤S43,若否, 则结束;
[0029] S43 :自起控时间开始对所述偏航角速率进行积分运算,获得偏航角速率积分值;
[0030] S44 :判断所述偏航角速率积分值是否超出装订最大值,若是,则输出偏航角积分 异常,若否,则结束。
[0031 ] 更进一步地,装订起控时间为起飞时刻后30秒,所述装订最大值为3度。由于亚音 速模拟器一般采用箱式发射或者滑轨发射,助推发动机工作时,模拟器飞行路线为抛物线, 一般模拟器助推时间不大于30s,30s后飞行器进入平飞巡航状态,此时在平飞巡航状态, 航向测试更为准确,当航向累积偏差为3度时,按照模拟器飞行航程30公里计算,终点横向 偏差约为1. 57公里,飞行区域边界设置精度较高。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明实施例提供的模拟器飞行安全监控的系统组成框图;
[0033] 图2为本发明实施例提供的模拟器飞行安全监控系统及方法的操作实现流程图;
[0034] 图3为本发明实施例提供的模拟器飞行安全监控系统及方法中定位判断流程图;
[0035] 图4为本发明实施例提供的模拟器飞行安全监控系统及方法中位置判断方法实 现流程图;
[0036] 图5为本发明实施例提供的模拟器飞行安全监控系统及方法中偏航角判断方法 实现流程图。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并 不用于限定本发明。
[0038] 本发明提供的模拟器飞行安全监控系统及方法主要应用于为模拟器或靶弹飞行 试验,确保模拟器飞行在预定的区域。克服现有模拟器飞行安全监控系统及方法监控参数 少,可靠性低的不足,提出一种多通道模拟器飞行安全监控系统及方法,通过采集弹上多种 传感器参数,多个通道安全控制策略并行,对模拟器飞行安全状态进行综合判断。
[0039] 本发明提出了一种飞行安全监控系统,该飞行安全监控系统由主机模块、GPS模 块、陀螺和操控模块组成,其中主机模块包含GPS解算模块、定位测判模块、航向角积分测 判模块和超程超时测判模块四个并行独立模块。主机模块通过采集陀螺输出模拟量信号解 算的姿态数据和GPS模块的定位数据,主机模块进行GPS解算模块、定位测判模块、航向角 积分测判模块和超程超时测判模块四个独立通道的飞行安全控制模块的解算,四个通道解 算的结果分别输出至操控模块,由操控模块进行逻辑判断当判断结果为飞行异常时,输出 模拟器自毁指令。
[0040] 在本发明实施例提供的操控模块中,通过继电器组合实现逻辑判断功能,操控模 块收到飞行零点及安控起控信号后,继电器组合逻辑判断功能开始起控,当监测到GPS解 算模块、定位测判模块、航向角积分测判模块和超程超时测判模块四个独立通道有一个异 常信号发出后,则判断飞行状态异常,输出自毁指令给模拟器执行机构,实现模拟器自毁。
[0041] 作为本发明的一个实施例,协助诊断模拟器飞控计算机实现如下:串口校验连续 2次出错或者约定的状态字(开关量互发信号)连续2次出错,即判断飞控计算机(综控 机)异常。
[0042] 本发明提供一种独立于模拟器综控机的飞行安全监测方法,通过采集检测弹上敏 感器件参数及高动态GPS监控信息,进行定位判断,航向角积分判断及超程/超时判断等多 通道冗余互补飞行安全控制策略判断,同时通过故障诊断模块,实时监测主机模块DSP运 行状态,大大提高了飞行安全控制计算机工作运行的可靠性,对于异常信息,通过继电器组 合逻辑进行综合判断故障等级,当严重影响飞行安全时,输出自毁信号,实现模拟器自毁。
[0043] 为了更进一步的说明本发明,现结合具体实例和附图详述如下:图1示出了本发 明实施例提供的模拟器飞行安全监控系统的原理框图,为了便于说明,仅示出了与本发明 实施例相关的部分。
[0044] 飞行安全监控系统包括主机模块、GPS模块、陀螺和操控模块;主机模块采集弹上 陀螺信号,接收GPS接收机定位信息,完成与地测发控系统通讯及定时发送信息至遥测系 统。主机模块发出定位异常、定位判断异常,偏航角异常及超程/超时异常等异常信息至操 控模块,操控模块判断后输出自毁信号,并发送至模拟器执行机构实现模拟器自毁。
[0045] 本发明通过采集弹上多种传感器参数,多个通道安全控制策略并行,对模拟器飞 行安全状态进行综合判断。
[0046] (1)在模拟器发射前,由地测发控设备对主机模块及操控模块进行测试,进行主机 模块自检,自检合格后接收高动态GPS接收机定位信息,通过定位判断与解算实现GPS定位 状态判断,GPS定位正常后,开始读取模拟器综控机发送的串口信息,完成模拟器飞行安全 控制策略参数装订,包含飞行时间、飞行距离及各项飞行安全控制策略阈值等;
[0047] (2)模拟器发射后,飞行安全控制计算机主机模块采集发射零点进行飞行时间计 时,当模拟器飞行过程中接收GPS模块输出的定位数据以及陀螺输出的敏感角速率信息, 进行定位判断,航向角积分判断及超程/超时判断等安全控制策略。同时主机模块将飞行 相关的安全控制信息发送至遥测单元,用于地面数据处理及分析;
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