一种低耦合的无人机模拟训练方法及系统与流程

本发明属于无人机模拟训练技术领域，具体涉及一种低耦合的无人机模拟训练方法及系统。

背景技术：

无人机模拟训练是无人机操作员进行培训及技能保持的重要手段之一。此前由技术限制，无人机的模拟训练模式常以平台为中心，一站对单机的控制形式进行单独旋训练，随着日趋复杂的战场环境中战术任务具有多重性与复杂性，单架无人作战飞机几乎无法完成指定的作战任务；搭建多无人机协同作战仿真平台，对于缩短开发周期、降低无人机编队实验成本，具有十分重要的意义。

当前，大、中型无人机系统采用一站控多机模式、即一个地面站指挥控制多架无人机已经成为了的主流配置，因此，无人机模拟训练需要走出以往单机模式，支持一站多机的模拟训练。当前国内外已有一些针对无人机编队或多无人机仿真系统的研究，越来越多的研究机构利用开源仿真软件开发低成本的模拟器，以实现无人机飞行场景可视化及全过程显示无人机飞行状态，而现有的模拟器存在以下缺陷：需要独立开发无人机模型和控制器模型或是引入自动驾驶仪才能对无人机进行自主控制，不能实现多个无人机协同控制仿真，多个无人机仿真分系统之间存在关联耦合的情况。

技术实现要素：

(1)发明目的

本发明提出一种低耦合的无人机模拟训练方法及系统，以数据链仿真分系统为基础组建星型、易扩展的仿真架构，支持一站控多机的模拟训练，并且各仿真分系统及子系统不被仿真架构约束，时钟独立，只专注系统本身的仿真。

(2)发明技术解决方案

一种低耦合的无人机模拟训练方法，所述方法以数据链仿真分系统为基础组建星型、易扩展的仿真架构，所述仿真架构支持一站多机的模拟训练，并且各仿真分系统及子系统不被仿真架构约束，时钟独立，只专注系统本身的仿真。

一种基于上述模拟训练方法的系统，所述系统由无人机仿真分系统、地面站仿真分系统和数据链仿真分系统组成；所述无人机仿真分系统为多个，所述地面站仿真分系统发送上行控制指令，数据链仿真分系统识别上行控制指令，并转发至与之对应的无人机仿真分系统；无人机仿真分系统的系统状态通过数据链仿真分系统回传至地面站仿真分系统。

优选的，任一无人机仿真分系统和地面站仿真分系统均基于独立的以太网组建，数据链仿真分系统与无人机仿真分系统和地面站仿真分系统的以太网均联接。

优选的，多个无人机仿真分系统和地面站仿真分系统以数据链仿真分系统基础组成了一个星型仿真架构，支持一站控多机模拟训练，且无人机仿真分系统之间无关联耦合。

优选的，所述地面站仿真分系统由多个监控席位仿真子系统组成，所述数据链仿真分系统由主、副、卫通机载链路仿真子系统和主、副、卫通地面链路仿真子系统组成，地面站仿真分系统中的链路监控席仿真子系统对需要组网的机载链路仿真子系统及地面链路仿真子系统进行赋值；赋值相同表示联通，可以传输数据。

(3)积极效果

与现有的技术相比，本发明的显著优点为：

a)低耦合。多个无人机仿真分系统和地面站仿真分系统以数据链仿真分系统基础组成了一个星型仿真架构，无人机仿真分系统之间无关联耦合；

b)易扩展。需要扩展无人机仿真分系统数量,只需要通过数据链仿真分系统与地面站仿真分系统进行联接，同时数据链仿真分系统主、副、卫通链路独立仿真，不会形成单点故障；

c)各仿真分系统及子系统不被仿真框架约束，可使用各自独立的时钟，专注于系统本身的仿真

附图说明

图1一站控双机的无人机模拟训练系统架构图。

具体实施方式

如图1所示，一站控双机的无人机模拟训练系统由两个无人机仿真分系统、地面站仿真分系统和数据链仿真分系统组成，任一无人机仿真分系统由飞机及各机载仿真子系统组成，地面站仿真分系统由各监控席位仿真子系统组成，数据链仿真分系统由主、副、卫通机载链路仿真子系统和主、副、卫通地面链路仿真子系统组成。

任一无人机仿真分系统和地面站仿真分系统均基于独立的以太网组建，数据链仿真分系统与无人机仿真分系统和地面站仿真分系统的以太网均联接，两个无人机仿真分系统和地面站仿真分系统以数据链仿真分系统基础组成了一个星型仿真架构，支持一站控双机模拟训练，且无人机仿真分系统之间无关联耦合，若需要扩展无人机仿真分系统数量，只需要通过数据链仿真分系统与地面站仿真分系统进行联接，同时数据链仿真分系统主、副、卫通链路独立仿真，不会形成单点故障。

各仿真分系统是以独立以太网为基础构建，无关联耦合，使得各仿真分系统及子系统不被仿真架构约束，各系统仿真使用各自独立的时钟，专注于系统本身的仿真。

一站控双机的无人机模拟训练系统的操作步骤如下：

1)地面站仿真分系统、无人机仿真分系统1上电，相应数据链仿真分系统的主、副、卫通机载链路仿真子系统和主、副、卫通地面链路仿真子系统上电后，默认的频道均为1，因此，该主、副、卫通机载链路仿真子系统和主、副、卫通地面链路仿真子系统建立联接，地面站仿真分系统与无人机仿真分系统1通过数据链仿真分系统建立联接，可完成1站控1机的模拟训练；

2)地面站仿真分系统中的链路监控席仿真子系统将主、副、卫通机载链路仿真子系统和主、副、卫通地面链路仿真子系统的频道设置为2；

3)另1个无人机仿真分系统上电，相应的数据链仿真分系统主、副、卫通机载链路仿真子系统上电，并且默认频道均为1；

4)地面站仿真分系统中的链路监控席仿真子系统将卫通地面链路仿真子系统的频道设置为1，地面站仿真分系统与无人机仿真分系统2通过数据链仿真分系统的卫通链路仿真子系统建立联接，同时，地面站仿真分系统与无人机仿真分系统1仍通过数据链仿真分系统的主、副链路仿真子系统建立联接，可完成1站控双机的模拟训练。

当需要同时联接的无人机仿真分系统超过两个，可为数据链仿真分系统配置多套主、副、卫通地面链路仿真子系统满足无人机仿真分系统的联接需求；具体通信组网规则是：当系统扩展时，无人机分系统与地面仿真系统进行组网通信，此时，由地面站仿真分系统中的链路监控席仿真子系统对需要组网的机载链路仿真子系统及地面链路仿真子系统进行赋值，赋值相同表示联通，可以传输数据。在赋值的时，为了便于监测，所赋值数值与无人机编号保持一致。

最后，需要进一步说明的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，比如以两个无人机仿真分系统作为实施案例的说明，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型、改进和扩展，这些变型、改进和扩展也视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种低耦合的无人机模拟训练方法，其特征在于：所述方法以数据链仿真分系统为基础组建星型、易扩展的仿真架构，所述仿真架构支持一站多机的模拟训练，并且各仿真分系统及子系统不被仿真架构约束，时钟独立，只专注系统本身的仿真。

2.一种基于如权利要求1所述模拟训练方法的系统，其特征在于：所述系统由无人机仿真分系统、地面站仿真分系统和数据链仿真分系统组成；所述无人机仿真分系统为多个，所述地面站仿真分系统发送上行控制指令，数据链仿真分系统识别上行控制指令，并转发至与之对应的无人机仿真分系统；无人机仿真分系统的系统状态通过数据链仿真分系统回传至地面站仿真分系统。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：任一无人机仿真分系统和地面站仿真分系统均基于独立的以太网组建，数据链仿真分系统与无人机仿真分系统和地面站仿真分系统的以太网均联接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：多个无人机仿真分系统和地面站仿真分系统以数据链仿真分系统基础组成了一个星型仿真架构，支持一站控多机模拟训练，且无人机仿真分系统之间无关联耦合。

5.根据权利要求2、3或4任意一项所述的系统，其特征在于：各无人机仿真分系统是以独立以太网为基础构建，无关联耦合。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述地面站仿真分系统由多个监控席位仿真子系统组成，至少包括飞行监控席仿真子系统、任务监控席仿真子系统、链路监控席仿真子系统；所述数据链仿真分系统由主、副、卫通机载链路仿真子系统和主、副、卫通地面链路仿真子系统组成；所述地面站仿真分系统中的链路监控席仿真子系统对需要组网的机载链路仿真子系统及地面链路仿真子系统进行赋值。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：当机载链路仿真子系统赋值与地面链路仿真子系统赋值相同时，表示联通，实现组网传输数据。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于：机载链路仿真子系统的赋值与无人机自身编号相同。

技术总结
本发明属于无人机模拟训练技术领域，具体涉及一种低耦合的无人机模拟训练方法及系统。其中，所提出的方法以数据链仿真分系统为基础组建星型、易扩展的仿真架构，所述仿真架构支持一站多机的模拟训练，并且各仿真分系统及子系统不被仿真架构约束，时钟独立，只专注系统本身的仿真。本发明提出的系统中，多个无人机仿真分系统和地面站仿真分系统以数据链仿真分系统基础组成了一个星型仿真架构，无人机仿真分系统之间无关联耦合；需要扩展无人机仿真分系统数量，只需要通过数据链仿真分系统与地面站仿真分系统进行联接，同时数据链仿真分系统主、副、卫通链路独立仿真，不会形成单点故障；应用前景广阔。

技术研发人员：王念东;王维;陈蓓;岳俊;屠熙;田兴
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所
技术研发日：2020.09.07
技术公布日：2020.12.04