CN109164717A - 结合仿真飞行包的系统级试验控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞行器整机和系统级地面试验技术领域，涉及结合仿真飞行包的系统级试验控制方法。本发明可提供整机/系统级地面试验台的自动化程度，使以往通过静态模拟手段难以验证的功能时序、逻辑错误等在试验中得以暴露；在基于依据飞行包的整机/系统级半物理仿真平台基础上，对待试系统施加依据试验流程的扰动控制手段，丰富了试验方法，完善了整机/系统级的动态试验手段；使控制参数解析和试验控制流程之间在保持独立性的同时实现关联，一方面降低系统运行风险，另一方面避免了仿真与试验控制流程间的相互干扰，易于维护、升级和二次开发；本发明不仅可以用于航空领域，同样可转化应用于其他复杂系统的研制、维修、检验等领域。
Description
技术领域
本发明属于飞行器整机和系统级地面试验技术领域，涉及结合仿真飞行包的系统级试验控制方法。
背景技术
在飞行器整机和系统级地面试验中，需要为飞行器/待试系统提供环境激励，这些激励信息以往是通过人工输入方式产生的，但这种方式的自动化程度低，可验证待试系统的功能特性覆盖范围也不够全面，比如功能时序、逻辑错误等很难在静态试验中得以暴露。再者当前飞行器综合化程度越来越高，机内功能往往要在系统或整机级才能构成完整闭环，而且功能与外部环境间具有很大的相关性。在验证系统或整机级功能性能和安全性评估时，对于系统在某个状态下的变化要通盘考察，因此也需要在地面试验中为飞行器/待试系统提供多点环境动态激励。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了结合仿真飞行包的系统级试验控制方法，一方面基于飞行包产生待试系统的常规运行激励信息，与飞行器/待试系统构成半物理仿真环境，另一方面在此半物理仿真基础上，按照事先编排好的试验流程在此半物理仿真过程中施加扰动信号，激励机内的扰动逻辑，采集飞行器/待试系统受扰动后的状态更改与处置，从而实现功能验证、性能验证、安全性评估的目的。
本发明的技术解决方案是，
结合仿真飞行包的系统级试验控制方法，系统级试验基于飞行器系统级半实物仿真环境，飞行器系统级半实物仿真环境包括飞行器待试系统、系统试验台运行环境模型器、系统试验台运行环境参数生成设备、试验控制设备、仿真飞行包信号源，系统试验台运行环境参数生成设备通过系统试验台运行环境模型器对飞行器待试系统进行环境激励，其特征在于，试验控制设备与系统试验台运行环境参数生成设备间设置接口，试验控制设备向系统试验台运行环境参数生成设备注入试验扰动，具体步骤如下：
步骤1编辑试验任务：依据飞行器待试系统试验大纲，在试验控制设备编辑试验任务；
步骤2接收飞行包数据：系统试验台运行环境参数生成设备从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数；
步骤3启动试验任务：启动为两种方式之一，第一种为试验控制设备自主启动，在试验控制设备中启动并运行试验任务，此时试验控制设备对外发送试验控制指令，其中向系统试验台运行环境参数生成设备发送的试验控制指令即为试验扰动；
第二种为由系统试验台运行环境参数生成设备触发启动，具体步骤如下：
第一步:发送启动码：当仿真飞行包参数中含有启动码和启动时间时，系统试验台运行环境参数生成设备立即将启动码和启动时间发送给试验控制设备；
第二步启动试验：试验控制设备接收到系统试验台运行环境参数生成设备发送的启动码和启动时间时，立即将试验控制设备的本机相对时间改为启动时间，并启动试验任务；
步骤4解算系统试验台运行环境数据：系统试验台运行环境参数生成设备将仿真飞行包参数带入运算模型中进行解算，得到系统试验台运行环境数据；
步骤5记录试验数据，生成日志：试验控制设备产生并记录试验日志，系统试验台运行环境参数生成设备将从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数进行存储；
步骤6系统试验台运行环境参数生成设备处理试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备对接收到的从试验控制设备发送来的试验扰动的优先级需高于系统试验台运行环境数据，当有从试验控制设备发送来的试验扰动时，系统试验台运行环境参数生成设备将系统试验台运行环境数据中与试验扰动重合的参数，替换为试验扰动；
步骤7发送系统试验台运行环境数据和试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备将系统试验台运行环境数据和试验扰动按系统试验台运行环境参数生成设备与系统试验台运行环境模型器的目标协议，发送至各系统试验台运行环境模型器；
步骤8监控试验台环境数据发送情况：对系统试验台运行环境数据和试验扰动的传输有效性、各系统试验台运行环境模型器工作状态、受控和执行情况进行监控；
步骤9循环步骤2至步骤8，直到试验结束。
所述步骤5中，试验控制设备生成的试验日志、系统试验台运行环境参数生成设备将从仿真飞行包信号源接收的飞行包数据、按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数的数据都存储在飞行器系统级半实物仿真环境的数据中心，并按试验启动时间、当地时间、试验任务名称建立索引。
所述步骤6中，系统试验台运行环境参数生成设备对接收到的从试验控制设备发送来的试验扰动的优先级需高于系统试验台运行环境数据。系统试验台运行环境参数生成设备对每个系统试验台运行环境数据有独立的缓存方式，当系统试验台运行环境参数生成设备接收到从试验控制设备发送来的试验扰动时，则将与后者重叠的系统试验台运行环境数据替换为试验扰动，一直保持该状态至试验控制设备发送解除控制请求为止。
本发明具有的优点和有益效果是：
1、本发明提供了结合仿真飞行包的系统试验台运行环境参数生成方法，可提供整机/系统级地面试验台的自动化程度，使以往通过静态模拟手段难以验证的功能时序、逻辑错误等在试验中得以暴露；
2、本发明提供了结合仿真飞行包的试验控制方法，在基于依据飞行包的整机/系统级半物理仿真平台基础上，对待试系统施加依据试验流程的扰动控制手段，丰富了试验方法，完善了整机/系统级的动态试验手段；
3、本发明提供了结合仿真飞行包的试验控制方法，使控制参数解析和试验控制流程之间在保持独立性的同时实现关联，一方面降低系统运行风险，另一方面避免了仿真与试验控制流程间的相互干扰，易于维护、升级和二次开发；
4、当前飞行器综合化程度越来越高，机内功能往往要在系统或整机级才能构成完整闭环，而且功能与外部环境间具有很大的相关性，本发明提供了结合仿真飞行包的试验控制方法，可对多系统试验台运行环境模型器进行统一控制，依据试验任务对待试系统产生动态的多点激励，可用于验证系统或整机级功能性能和安全性评估过程。
本发明不仅可以用于航空领域，同样可转化应用于其他复杂系统的研制、维修、检验等领域，比如航天、船舶、汽车、陆地运输器等自动化程度较高便于信息采集的工业领域，具有较大的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明结合仿真飞行包的系统级试验控制方法流程图；
图2为本发明结合仿真飞行包的系统级试验控制方法运行顺序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意了本发明结合仿真飞行包的系统级试验控制方法的主要步骤。包括：
结合仿真飞行包的系统级试验控制方法，飞行器系统级半实物仿真环境包括飞行器待试系统、系统试验台运行环境模型器、系统试验台运行环境参数生成设备、试验控制设备、仿真飞行包信号源。其特征在于，系统试验台运行环境参数生成设备通过系统试验台运行环境模型器对飞行器待试系统进行环境激励。试验控制设备与系统试验台运行环境参数生成设备间具有接口，向系统试验台运行环境参数生成设备注入试验扰动，结合仿真飞行包的系统级试验控制方法具体步骤如下：
步骤1编辑试验任务：依据飞行器待试系统试验大纲，在试验控制设备编辑试验任务；
步骤2启动试验任务：在试验控制设备启动并运行试验任务，此时试验控制设备对外发送试验控制指令，其中包含向系统试验台运行环境参数生成设备注入的试验扰动；
步骤3接收飞行包数据：系统试验台运行环境参数生成设备从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数；
步骤4解算系统试验台运行环境数据：系统试验台运行环境参数生成设备将仿真飞行包参数带入运算模型中进行解算，得到系统试验台运行环境数据；
步骤5记录试验数据，生成日志：试验控制设备产生并记录试验日志，系统试验台运行环境参数生成设备将从仿真飞行包信号源接收飞行包数据、按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数进行存储；
步骤6系统试验台运行环境参数生成设备处理试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备对接收到的从试验控制设备发送来的试验扰动的发送优先级需高于系统试验台运行环境数据，当有从试验控制设备发送来的试验扰动时，系统试验台运行环境参数生成设备要使系统试验台运行环境数据中与从试验控制设备发送来的试验扰动重合的参数服从后者；
步骤7发送系统试验台运行环境数据和试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备将系统试验台运行环境数据和试验扰动按目标协议发送至各系统试验台运行环境模型器；
步骤8监控试验台环境数据发送情况：对系统试验台运行环境数据和试验扰动的传输有效性、各系统试验台运行环境模型器工作状态、受控和执行情况进行监控。循环步骤2至步骤8，直到试验结束。
图2示意了本发明结合仿真飞行包的系统级试验控制方法的运行顺序，
1)试验开始前，试验控制设备和系统试验台运行环境参数生成设备各自进行初始化；
2)在试验控制设备上编辑试验任务，进入待运行状态；
3)当由试验控制设备自主启动试验时，试验控制设备按试验序列对外发送控制指令，同时，系统试验台运行环境参数生成设备接收仿真飞行包数据，一般来说，仿真飞行包数据由实时数据网传输，传输时效性高于试验控制发送的控制指令；
4)系统试验台运行环境参数生成设备从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数，并将仿真飞行包参数带入运算模型中进行解算，得到系统试验台运行环境数据；
5)系统试验台运行环境参数生成设备对接收到的从试验控制设备发送来的试验扰动的发送优先级需高于系统试验台运行环境数据，当有从试验控制设备发送来的试验扰动时，系统试验台运行环境参数生成设备要使系统试验台运行环境数据中与从试验控制设备发送来的试验扰动重合的参数服从后者；
6)发送系统试验台运行环境数据和试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备将系统试验台运行环境数据和试验扰动按目标协议发送至各系统试验台运行环境模型器；
7)系统试验台运行环境参数生成设备触发启动时，第一步：接收飞行包数据：系统试验台运行环境参数生成设备从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数；第二步发送启动码：当仿真飞行包参数中含有启动码和启动时间时，系统试验台运行环境参数生成设备立即将启动码和启动时间发送给试验控制设备；第三步启动试验：试验控制设备接收到系统试验台运行环境参数生成设备发送的启动码和启动时间时，立即将试验控制设备的本机相对时间改为启动时间，并启动试验。
本领域的技术人员可对本发明的上述方法做出各种修改、变型、以及替换，但其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。
Claims (3)
1.结合仿真飞行包的系统级试验控制方法，系统级试验基于飞行器系统级半实物仿真环境，飞行器系统级半实物仿真环境包括飞行器待试系统、系统试验台运行环境模型器、系统试验台运行环境参数生成设备、试验控制设备、仿真飞行包信号源，系统试验台运行环境参数生成设备通过系统试验台运行环境模型器对飞行器待试系统进行环境激励，其特征在于，试验控制设备与系统试验台运行环境参数生成设备间设置接口，试验控制设备向系统试验台运行环境参数生成设备注入试验扰动，具体步骤如下：
步骤1编辑试验任务：依据飞行器待试系统试验大纲，在试验控制设备编辑试验任务；
步骤2接收飞行包数据：系统试验台运行环境参数生成设备从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数；
步骤3启动试验任务：启动为两种方式之一，第一种为试验控制设备自主启动，在试验控制设备中启动并运行试验任务，此时试验控制设备对外发送试验控制指令，其中向系统试验台运行环境参数生成设备发送的试验控制指令即为试验扰动；
第二种为由系统试验台运行环境参数生成设备触发启动，具体步骤如下：
第一步:发送启动码：当仿真飞行包参数中含有启动码和启动时间时，系统试验台运行环境参数生成设备立即将启动码和启动时间发送给试验控制设备；
第二步启动试验：试验控制设备接收到系统试验台运行环境参数生成设备发送的启动码和启动时间时，立即将试验控制设备的本机相对时间改为启动时间，并启动试验任务；
步骤4解算系统试验台运行环境数据：系统试验台运行环境参数生成设备将仿真飞行包参数带入运算模型中进行解算，得到系统试验台运行环境数据；
步骤5记录试验数据，生成日志：试验控制设备产生并记录试验日志，系统试验台运行环境参数生成设备将从仿真飞行包信号源接收飞行包数据，按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数进行存储；
步骤6系统试验台运行环境参数生成设备处理试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备对接收到的从试验控制设备发送来的试验扰动的优先级需高于系统试验台运行环境数据，当有从试验控制设备发送来的试验扰动时，系统试验台运行环境参数生成设备将系统试验台运行环境数据中与试验扰动重合的参数，替换为试验扰动；
步骤7发送系统试验台运行环境数据和试验扰动：系统试验台运行环境参数生成设备将系统试验台运行环境数据和试验扰动按系统试验台运行环境参数生成设备与系统试验台运行环境模型器的目标协议，发送至各系统试验台运行环境模型器；
步骤8监控试验台环境数据发送情况：对系统试验台运行环境数据和试验扰动的传输有效性、各系统试验台运行环境模型器工作状态、受控和执行情况进行监控；
步骤9循环步骤2至步骤8，直到试验结束。
2.根据权利要求1所述的结合仿真飞行包的系统级试验控制方法，其特征在于，所述步骤5中，试验控制设备生成的试验日志、系统试验台运行环境参数生成设备将从仿真飞行包信号源接收的飞行包数据、按仿真飞行包信号源格式解析为仿真飞行包参数的数据都存储在飞行器系统级半实物仿真环境的数据中心，并按试验启动时间、当地时间、试验任务名称建立索引。
3.根据权利要求1所述的结合仿真飞行包的系统级试验控制方法，其特征在于，所述步骤6中，系统试验台运行环境参数生成设备对接收到的从试验控制设备发送来的试验扰动的优先级需高于系统试验台运行环境数据。系统试验台运行环境参数生成设备对每个系统试验台运行环境数据有独立的缓存方式，当系统试验台运行环境参数生成设备接收到从试验控制设备发送来的试验扰动时，则将与后者重叠的系统试验台运行环境数据替换为试验扰动，一直保持该状态至试验控制设备发送解除控制请求为止。
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