飛行器制導控制系統(tǒng)半實物仿真理論與技術(shù)

目錄

第1章 飛行器制導控制系統(tǒng)半實物仿真總體概述 1
1．1 飛行器制導控制系統(tǒng)簡介 2
1．1．1 制導控制系統(tǒng)的定義 2
1．1．2 制導控制系統(tǒng)的分類 2
1．1．3 制導控制系統(tǒng)的組成 4
1．1．4 制導控制系統(tǒng)的設(shè)計難度 6
1．2 制導控制系統(tǒng)仿真的相關(guān)概念 7
1．2．1 系統(tǒng)仿真的相關(guān)概念 7
1．2．2 系統(tǒng)仿真的基本原理 9
1．2．3 系統(tǒng)仿真的典型分類 11
1．2．4 系統(tǒng)仿真的一般過程 12
1．2．5 制導控制系統(tǒng)研制中的系統(tǒng)仿真作用 13
1．3 飛行器制導控制系統(tǒng)半實物仿真的概念及內(nèi)涵 15
1．3．1 制導控制系統(tǒng)半實物仿真的概念及組成 15
1．3．2 制導控制系統(tǒng)半實物仿真的發(fā)展歷史 19
1．3．3 制導控制系統(tǒng)半實物仿真中的關(guān)鍵技術(shù) 22
1．3．4 半實物仿真在制導控制系統(tǒng)研制中的作用 26
1．4 本章小結(jié) 27
第2章 飛行器制導控制系統(tǒng)半實物仿真總體方案 29
2．1 半實物仿真系統(tǒng)總體方案的設(shè)計思想 29
2．1．1 半實物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計的難度分析 29
2．1．2 半實物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計的要求 31
2．1．3 半實物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計的內(nèi)容 33
2．1．4 半實物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計的流程 35
2．2 典型制導控制系統(tǒng)半實物仿真的總體框架設(shè)計 36
2．2．1 分布式仿真框架發(fā)展歷程 36
2．2．2 半實物仿真框架設(shè)計特點 38
2．2．3 半實物仿真功能層次設(shè)計 39
2．2．4 半實物仿真運行階段設(shè)計 43
2．2．5 半實物仿真事件消息設(shè)計 44
2．2．6 半實物仿真設(shè)備節(jié)點設(shè)計 46
2．2．7 半實物仿真運行機制設(shè)計 47
2．3 典型制導控制系統(tǒng)半實物仿真環(huán)境的組成方案 47
2．3．1 程控飛行器半實物仿真系統(tǒng)組成方案 47
2．3．2 圖像制導飛行器半實物仿真系統(tǒng)組成方案 52
2．3．3 射頻制導飛行器半實物仿真系統(tǒng)組成方案 54
2．4 本章小結(jié) 57
第3章 飛行器制導控制系統(tǒng)半實物仿真中的數(shù)學模型 58
3．1 仿真建模的基本原則和方法 58
3．1．1 仿真建模的基本原則 58
3．1．2 仿真建模的主要方法 59
3．1．3 飛行器數(shù)學模型的組成 60
3．2 典型飛行器動力學運動學方程 61
3．2．1 飛行器動力學運動學方程的理論基礎(chǔ) 62
3．2．2 飛行器坐標系描述 63
3．2．3 飛行器坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系 65
3．2．4 近程飛行器六自由度模型 70
3．2．5 遠程飛行器動力學運動學模型 73
3．2．6 滾轉(zhuǎn)導彈動力學運動學模型 77
3．3 典型制導控制系統(tǒng)部件的數(shù)學模型 80
3．3．1 探測系統(tǒng)數(shù)學模型 80
3．3．2 慣性測量器件數(shù)學模型 84
3．3．3 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)數(shù)學模型 86
3．3．4 動力系統(tǒng)數(shù)學模型 90
3．4 飛行環(huán)境模型 95
3．4．1 地球重力場模型 95
3．4．2 大氣參數(shù)模型 97
3．4．3 大氣風場模型 102
3．4．4 地球海浪模型 110
3．5 本章小結(jié) 116
第4章 仿真模型實時解算技術(shù) 117
4．1 仿真模型的解算算法 117
4．1．1 動力學常微分方程的數(shù)值積分方法 118
4．1．2 制導控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的離散化方法 123
4．1．3 環(huán)境模型和氣動數(shù)據(jù)的插值求解方法 127
4．2 半實物仿真的實時特性分析 130
4．2．1 半實物仿真中的時間定義 131
4．2．2 半實物仿真中的時間特性分析 132
4．2．3 半實物仿真中的實時性能約束 134
4．3 仿真模型實時解算技術(shù)總體概述 135
4．3．1 仿真計算機的任務及功能要求 135
4．3．2 仿真計算機的發(fā)展歷程 136
4．3．3 仿真計算機的分類方法 138
4．3．4 仿真計算機的系統(tǒng)架構(gòu) 139
4．3．5 常用的仿真建模途徑 140
4．4 實時操作系統(tǒng)技術(shù)概述 142
4．4．1 Windows操作系統(tǒng)實時性能分析 143
4．4．2 實時操作系統(tǒng)的相關(guān)概念 146
4．4．3 實時操作系統(tǒng)的性能要求 147
4．4．4 實時操作系統(tǒng)的性能評價 149
4．4．5 實時操作系統(tǒng)的典型代表 152
4．4．6 VxWorks實時操作系統(tǒng)簡介 154
4．4．7 RTX實時操作系統(tǒng)簡介 158
4．4．8 QNX實時操作系統(tǒng)簡介 165
4．5 典型實時仿真系統(tǒng)解決方案 172
4．5．1 iHawk并行計算機仿真系統(tǒng) 172
4．5．2 EuroSim 172
4．5．3 Speedgoat 172
4．5．4 VeriStand 173
4．5．5 dSPACE 173
4．5．6 RT-LAB 173
4．5．7 YH-AStar 173
4．5．8 KDRTS 174
4．5．9 海鷹仿真工作站 174
4．5．10 HiGale 174
4．5．11 HRT1000 174
4．5．12 RTMSPlatform 175
4．6 仿真模型實時解算技術(shù)未來發(fā)展趨勢 175
4．7 本章小結(jié) 175
第5章 半實物仿真系統(tǒng)中的通信接口技術(shù) 177
5．1 仿真系統(tǒng)中通信接口技術(shù)概述 177
5．1．1 半實物仿真系統(tǒng)中通信接口的類型 177
5．1．2 半實物仿真系統(tǒng)中通信接口的任務要求 178
5．1．3 半實物仿真系統(tǒng)中通信接口的性能要求 179
5．2 仿真通信網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù) 180
5．2．1 仿真通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念 180
5．2．2 TCP/IP通信技術(shù) 184
5．2．3 反射內(nèi)存通信技術(shù) 189
5．3 仿真系統(tǒng)與參試產(chǎn)品之間的通信接口技術(shù) 193
5．3．1 模擬信號接口技術(shù) 193
5．3．2 數(shù)字輸入/輸出接口技術(shù) 196
5．3．3 串行通信技術(shù) 198
5．3．4 ARINC429通信技術(shù) 204
5．3．5 MIL-STD-1553B總線通信技術(shù) 207
5．3．6 CAN總線通信技術(shù) 213
5．3．7 LVDS通信技術(shù) 216
5．4 串行通信接口技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 220
5．5 本章小結(jié) 220
第6章 姿態(tài)運動特性仿真技術(shù) 221
6．1 陀螺儀工作特性分析 221
6．1．1 陀螺儀的工作原理 222
6．1．2 陀螺儀的誤差表現(xiàn) 223
6．1．3 陀螺儀的誤差起因 224
6．2 姿態(tài)運動仿真的概念及分類 225
6．2．1 姿態(tài)模擬器的任務及工作原理 226
6．2．2 姿態(tài)模擬器的發(fā)展歷程 226
6．2．3 姿態(tài)模擬器的系統(tǒng)組成 227
6．2．4 姿態(tài)模擬器的分類 229
6．2．5 姿態(tài)模擬器的主要技術(shù)指標 232
6．3 姿態(tài)模擬器的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容研究 234
6．3．1 姿態(tài)模擬器的機械臺體設(shè)計 235
6．3．2 姿態(tài)模擬器的結(jié)構(gòu)特性分析 237
6．3．3 姿態(tài)模擬器的電氣伺服系統(tǒng)選型 240
6．3．4 姿態(tài)模擬器的伺服控制方法 243
6．3．5 姿態(tài)模擬器的校準標定技術(shù) 246
6．3．6 姿態(tài)模擬器的控制軟件設(shè)計 248
6．3．7 某型三軸轉(zhuǎn)臺的設(shè)計過程 253
6．4 姿態(tài)運動特性仿真的未來發(fā)展趨勢 257
6．5 本章小結(jié) 258
第7章 氣動負載仿真技術(shù) 259
7．1 舵機氣動負載力矩簡介 259
7．1．1 舵面氣動負載的組成 259
7．1．2 舵面鉸鏈力矩對于控制系統(tǒng)的影響 260
7．1．3 決定舵面鉸鏈力矩大小的因素分析 260
7．2 氣動負載仿真的概念及分類 261
7．2．1 氣動負載模擬器的任務及工作原理 262
7．2．2 氣動負載模擬器的發(fā)展歷程 262
7．2．3 氣動負載模擬器的系統(tǒng)組成 264
7．2．4 氣動負載模擬器的分類 264
7．2．5 氣動負載模擬器的主要技術(shù)指標 268
7．3 氣動負載模擬器的多余力矩問題 272
7．3．1 多余力矩問題的相關(guān)概念 272
7．3．2 多余力矩問題的特點分析及影響分析 274
7．3．3 多余力矩問題的常用補償方法 275
7．4 某型電動式負載模擬器的設(shè)計過程 281
7．4．1 某型電動式負載模擬器的功能要求及技術(shù)指標 281
7．4．2 某型電動式負載模擬器的總體方案規(guī)劃 283
7．4．3 某型電動式負載模擬器的硬件設(shè)計選型 285
7．4．4 某型電動式負載模擬器的軟件方案設(shè)計 292
7．4．5 某型電動式負載模擬器的數(shù)學模型推導 297
7．4．6 某型電動式負載模擬器的設(shè)計結(jié)果 305
7．5 氣動負載仿真技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 306
7．6 本章小結(jié) 306
第8章 紅外場景實時仿真技術(shù) 308
8．1 紅外制導技術(shù)簡介 308
8．1．1 紅外制導技術(shù)的特點及發(fā)展歷程 308
8．1．2 紅外制導的工作原理 309
8．1．3 紅外制導面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢 311
8．2 紅外場景動態(tài)仿真技術(shù)總體概述 312
8．2．1 紅外場景動態(tài)仿真的發(fā)展 312
8．2．2 紅外場景動態(tài)仿真的任務 313
8．2．3 紅外場景動態(tài)仿真的分類 313
8．2．4 紅外場景動態(tài)仿真的組成 314
8．3 紅外場景建模計算技術(shù) 315
8．3．1 紅外場景建模計算的方法及步驟 315
8．3．2 典型作戰(zhàn)場景三維建模方法 318
8．3．3 紅外輻射計算的理論基礎(chǔ) 321
8．3．4 典型背景紅外輻射計算方法 323
8．3．5 典型目標紅外特征計算方法 330
8．3．6 典型紅外干擾輻射計算方法 335
8．3．7 紅外場景大氣傳輸效應計算 339
8．3．8 典型紅外場景建模軟件 343
8．4 紅外輻射場景動態(tài)生成技術(shù) 346
8．4．1 紅外輻射場景動態(tài)生成裝置的發(fā)展及分類 346
8．4．2 紅外輻射場景動態(tài)生成裝置的主要技術(shù)指標 351
8．4．3 紅外點源目標模擬器 354
8．4．4 基于MOS電阻陣列的紅外輻射場景動態(tài)生成裝置 357
8．4．5 基于DMD微反射鏡陣列的紅外輻射場景動態(tài)生成裝置 363
8．5 紅外場景仿真的未來發(fā)展趨勢 369
8．6 本章小結(jié) 370
第9章 射頻電磁環(huán)境動態(tài)仿真技術(shù) 371
9．1 雷達制導技術(shù)簡介 371
9．1．1 雷達射頻制導的發(fā)展及分類 371
9．1．2 雷達導引頭的分類及組成 374
9．1．3 雷達測量的基本工作原理 381
9．1．4 雷達導引頭面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢 383
9．2 射頻電磁環(huán)境仿真技術(shù)總體概述 384
9．2．1 射頻電磁環(huán)境仿真的發(fā)展 384
9．2．2 射頻電磁環(huán)境仿真的任務 385
9．2．3 射頻電磁環(huán)境仿真的分類 386
9．2．4 射頻電磁環(huán)境仿真的組成 387
9．3 復雜電磁環(huán)境的射頻信號計算技術(shù) 387
9．3．1 復雜電磁環(huán)境計算的主要內(nèi)容 388
9．3．2 典型目標回波信號計算 391
9．3．3 典型雜波干擾信號計算 397
9．3．4 典型射頻誘餌干擾計算 402
9．3．5 大氣傳輸損耗計算 412
9．4 射頻場景模擬器技術(shù) 415
9．4．1 射頻場景模擬器的分類 415
9．4．2 射頻信號生成系統(tǒng)的設(shè)計 416
9．4．3 天線陣列及饋電系統(tǒng)的設(shè)計 419
9．4．4 射頻信號校準系統(tǒng)的設(shè)計 425
9．4．5 射頻場景模擬器的主要指標 428
9．5 微波暗室技術(shù) 430
9．5．1 微波暗室的任務及發(fā)展 430
9．5．2 微波暗室的工作機理 432
9．5．3 微波暗室的類型分類 434
9．5．4 微波暗室的組成 437
9．5．5 微波暗室的主要指標 441
9．5．6 微波暗室的設(shè)計過程 444
9．5．7 微波暗室的性能測試方法 448
9．6 射頻場景仿真技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 449
9．6．1 提高模擬射頻信號的性能要求 449
9．6．2 提升模擬射頻場景的復雜程度 449
9．6．3 擴展模擬射頻場景的波段范圍 450
9．6．4 開展射頻場景的復合仿真 450
9．7 本章小結(jié) 450
第10章 衛(wèi)星導航信號仿真技術(shù) 451
10．1 衛(wèi)星導航技術(shù)簡介 451
10．1．1 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展概況 451
10．1．2 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的組成 453
10．1．3 衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位原理 454
10．1．4 衛(wèi)星導航系統(tǒng)導航信號組成 460
10．1．5 衛(wèi)星導航信號中的噪聲及干擾 460
10．2 衛(wèi)星導航信號仿真的概念及分類 461
10．2．1 衛(wèi)星導航信號仿真的任務 462
10．2．2 衛(wèi)星導航信號仿真的組成及工作原理 462
10．2．3 衛(wèi)星導航信號仿真的發(fā)展歷程 463
10．2．4 衛(wèi)星導航信號仿真的主要技術(shù)指標 464
10．2．5 衛(wèi)星導航信號仿真技術(shù)的優(yōu)點 467
10．3 衛(wèi)星導航信號仿真的系統(tǒng)實現(xiàn) 467
10．3．1 衛(wèi)星導航信號仿真系統(tǒng)的總體架構(gòu) 467
10．3．2 衛(wèi)星導航信號仿真中空間星座計算 468
10．3．3 衛(wèi)星導航信號仿真中信號傳輸影響 475
10．3．4 衛(wèi)星導航信號仿真中終端信號計算 493
10．3．5 衛(wèi)星導航信號仿真中載波信號編碼 500
10．3．6 衛(wèi)星導航信號仿真中射頻信號合成 511
10．3．7 典型的衛(wèi)星導航信號模擬器 513
10．4 衛(wèi)星導航信號仿真的未來發(fā)展趨勢 516
10．5 本章小結(jié) 516
第11章 制導控制半實物仿真系統(tǒng)研制、集成、試驗與評估技術(shù) 517
11．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的項目研制過程 517
11．1．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的方案論證階段 519
11．1．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的方案設(shè)計階段 521
11．1．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的項目研制階段 523
11．1．4 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的集成聯(lián)試階段 524
11．1．5 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的驗收交付階段 524
11．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的設(shè)備總體集成 525
11．2．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的集成聯(lián)試目標 525
11．2．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的集成聯(lián)試內(nèi)容 526
11．2．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的集成聯(lián)試步驟 527
11．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗方案設(shè)計 528
11．3．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗內(nèi)容設(shè)計 529
11．3．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的偏差參數(shù)分析 531
11．3．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗設(shè)計原理 535
11．3．4 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗設(shè)計 536
11．3．5 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗設(shè)計方法 537
11．4 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗過程管理 541
11．4．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗管理文檔 541
11．4．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗過程操作 544
11．4．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的異常處理設(shè)計 545
11．5 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)分析技術(shù) 549
11．5．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)分析內(nèi)容 549
11．5．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)處理方法 551
11．5．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)分析方法 555
11．6 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗結(jié)果評估技術(shù) 556
11．6．1 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗一致性評估方法 557
11．6．2 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗可信度評估方法 559
11．6．3 制導控制半實物仿真系統(tǒng)的試驗誤差影響分析 564
11．7 本章小結(jié) 567
參考文獻 569