该分系统用于模拟地面测控站基本功能,用于完成遥控指令的发送、遥测数据的接收。软件采用模块化设计,包括二维曲线绘制、航路装订、保存与删除、航迹绘制、串口处理、遥测数据接收、遥测信息处理、遥控指令处理等模块。
3.4 无人机外形显示分系统
外形显示分系统采用VC++2010软件,基于OpenGL进行开发。软件模块包括:通信接口模块、三维演示模块、仪表显示模块等。
3.5 软件开发过程中的两个关键问题
(1)降低系统间通信时间延迟技术
由于采用分布式、模块化结构,各分系统之间通过串口通信,难免会产生通信时延问题,在软件设计过程中采取了如下措施进行解决:
①减小飞行系统模拟软件的仿真步长,增加了飞行参数的连续性;
②提高飞行系统模拟、传感器与机载测控模拟与飞控计算机模拟三个分系统之间的姿态信息传输的串口波特率;
③优化传感器与机载测控模拟分系统与其他分系统之间串口数据通信的帧结构;确保姿态信息以最短的时间到达飞控计算机。
(2)工控设备数据实时性处理技术
由于传感器与机载测控模拟分系统采用工控机架构,需要同时与飞行系统模拟等多个分系统等进行数据通信,所有的任务均要求在毫秒级完成。在软件设计中,采用在Windows环境下应用MulTImedia TImer(多媒体定时器)结合多线程来实现。应用多媒体定时器是计算机从硬件上支持的精确定时器,其定时误差一般可达到十微秒级,完全可以满足实时性要求。
4 平台功能测试验证
4.1 飞控系统仿真测试功能验证
按图1连接平台各个组成部分,运行各应用软件,进行全系统基本功能测试。测试结果如图7所示。无人机能够按照预先装订的航路完成飞行仿真;遥控/遥测模拟软件能实时显示无人机的姿态信息、传感器模拟信息等,以二维曲线和状态指示灯的方式直观显示;以三维动画的方式逼真显示无人机飞行过程中的姿态、高度变化情况。
4.2 干扰条件下飞行性能模拟功能测试
(1)风干扰模式下的仿真
在飞行系统模拟分系统中,通过“风干扰”功能按钮,分别设置风干扰为正北向90°,80 m/s和正北向180°,80 m/s,观察无人机飞行仿真航迹变化情况,如图8所示。可以看到,无人机受到风干扰后,航迹短时发生了明显变化,之后飞控系统能够及时纠正航路偏差,使无人机按照预定航路飞行。
(2)干扰力矩作用下的仿真