一種模擬器飛行安全監(jiān)控方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于模擬器飛行試驗安全控制領域，更具體地，涉及一種模擬器飛行安全 監(jiān)控方法。
【背景技術】
[0002] 模擬器靶試時在一定的空間區(qū)域飛行，靶區(qū)附近有很多重要的測量設備、軍事設 施及民用設施等，在進行模擬器的飛行試驗，尤其是新型號模擬器的飛行試驗時難免發(fā)生 模擬器飛出安全區(qū)域的情況，為了保證地面安全區(qū)域外所有設備和人員的安全，當模擬器 飛行超出正常的區(qū)域時模擬器需要進行自毀。
[0003] 為提高模擬器飛行試驗安全，在模擬器上安裝一種獨立運行的飛行安全監(jiān)控系統(tǒng) 尤為必要，飛行安全控制計算機獨立于彈上飛控計算機或綜控機，通過采集彈上位置、航 向、飛行時刻等傳感器信號，通過飛行安全控制策略及方法對模擬器飛行位置、航向側偏以 及飛行時間/飛行距離等多種條件進行安全控制判斷，對模擬器飛行安全狀態(tài)進行監(jiān)控并 綜合判斷，一旦出現(xiàn)超出預設安全飛行區(qū)域現(xiàn)象，立刻發(fā)出自毀信號，由彈上執(zhí)行機構執(zhí)行 自毀，防止模擬器飛出安全邊界。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種模擬器飛行安全監(jiān)控方法，旨 在解決現(xiàn)有模擬器飛行安全監(jiān)控中由于監(jiān)控參數(shù)少，可靠性低導致模擬器飛行安全監(jiān)控不 足的技術問題。
[0005] 本發(fā)明實施例提供的模擬器飛行安全的監(jiān)控方法，包括下述步驟：
[0006] Sl :采集GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)和陀螺輸出的敏感角速率信息；
[0007] S2 :根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)進行定位判斷，若GPS輸出定位數(shù)據(jù)中GPS狀態(tài)為定位狀 態(tài)，則GPS定位正常；并進行飛行參數(shù)裝訂；若GPS狀態(tài)為非定位狀態(tài)，則定位異常，輸出定 位異常信號；
[0008] S3 :根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)中的經(jīng)、煒度及UTC時間信息，判斷飛行器位置、飛行時間、 飛行里程是否同時在裝訂的飛行安全區(qū)域內，若是，則定位正常；若否，則對應輸出飛行路 徑異常信號，飛行超時異常信號和飛行超程異常信號；
[0009] S4 :根據(jù)陀螺敏感角速率信息進行偏航角測判，當飛行器的飛行時間達到裝訂的 起控時間轉平飛后，開始進行偏航角速率積分，當積分值超出最大值時，輸出偏航角異常， 否則結束；
[0010] S5 :綜合判斷S2, S3及S4輸出的飛行狀態(tài)判斷信號，如果出現(xiàn)異常信號，則輸出自 毀信號，否則返回至流程S1，直至飛行結束。
[0011] 更進一步地，步驟S2具體包括：
[0012] S21 :初始化p = 0，n = 0,其中p為外推次數(shù)，η為無法定位次數(shù)；
[0013] S22 :通過GPS定位狀態(tài)信息判斷是否定位，若GPS輸出定位數(shù)據(jù)中GPS狀態(tài)為定 位狀態(tài)，則進入步驟S23,若否則進入步驟S24 ;
[0014] S23 :令 n = n+1 ;p = 0 ;并進入步驟 S25 ;
[0015] S24 :p = p+1 并進入步驟 S26 ;
[0016] S25 :判斷η是否大于等于4,若是則定位正常，若否，則定位判斷結束；
[0017] S26 :判斷ρ是否小于等于20,若是，則進入步驟S27,若否則定位異常；
[0018] S27:當搜星數(shù)不足4顆出現(xiàn)短時間失捕時，按下述方法進行外推判斷，外推算法 ，
;當衛(wèi)星失捕時間大于Is且外推次數(shù)大于20時，則判斷 GPS定位異常，輸出定位異常信號，同時返回至步驟S21 ;
[0019] 其中xb，Zb為基準坐標，V x、別表示模擬器的X向速度和y向速度；Τ Α為監(jiān)控 周期，P為外推次數(shù)；外推次數(shù)最大值為20次，衛(wèi)星失捕時間是指沒有接收到GPS定位信息 的時間。
[0020] 更進一步地，步驟S3具體包括：
[0021] S31 :采集GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)信息并解析位置信息；
[0022] S32:判斷飛行器位置信息是否超出裝訂閾值，若是，則輸出飛行路徑異常信號，若 否，則進入步驟S33 ;
[0023] S33:判斷飛行器飛行時間是否超出裝訂時間，若是，則輸出飛行超時異常信號，若 否，則進入步驟S34;
[0024] S34:判斷飛行器飛行里程是否超出裝訂航程，若是，則輸出飛行超程異常信號，若 否，則結束。
[0025] 更進一步地，所述裝訂閾值為300米，所述裝訂時間為10秒，所述裝訂航程為3公 里。由于亞音速模擬器飛行速度一般為300m/s左右，裝訂閾值為300米可以保證在Is內 對飛行器狀態(tài)進行快速判斷。裝訂時間設置為10秒，可以保證模擬器飛行距離超出3Km內 即可判斷飛行狀態(tài)，與裝訂航程設置相似，按照以上設置參數(shù)可以保證對模擬器飛行狀態(tài) 的快速判斷，判斷延時時間短，飛行區(qū)域邊界設置簡單。
[0026] 更進一步地，步驟S4具體包括：
[0027] S41 :采集陀螺輸出的偏航角速率信息；
[0028] S42 :判斷飛行器飛行時間是否到達裝訂起控時間，若是，則進入步驟S43,若否， 則結束；
[0029] S43 :自起控時間開始對所述偏航角速率進行積分運算，獲得偏航角速率積分值；
[0030] S44 :判斷所述偏航角速率積分值是否超出裝訂最大值，若是，則輸出偏航角積分 異常，若否，則結束。
[0031 ] 更進一步地，裝訂起控時間為起飛時刻后30秒，所述裝訂最大值為3度。由于亞音 速模擬器一般采用箱式發(fā)射或者滑軌發(fā)射，助推發(fā)動機工作時，模擬器飛行路線為拋物線， 一般模擬器助推時間不大于30s，30s后飛行器進入平飛巡航狀態(tài)，此時在平飛巡航狀態(tài)， 航向測試更為準確，當航向累積偏差為3度時，按照模擬器飛行航程30公里計算，終點橫向 偏差約為1. 57公里，飛行區(qū)域邊界設置精度較高。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明實施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控的系統(tǒng)組成框圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法的操作實現(xiàn)流程圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明實施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法中定位判斷流程圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明實施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法中位置判斷方法實 現(xiàn)流程圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明實施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法中偏航角判斷方法 實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0038] 本發(fā)明提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法主要應用于為模擬器或靶彈飛行 試驗，確保模擬器飛行在預定的區(qū)域?？朔F(xiàn)有模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法監(jiān)控參數(shù) 少，可靠性低的不足，提出一種多通道模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法，通過采集彈上多種 傳感器參數(shù)，多個通道安全控制策略并行，對模擬器飛行安全狀態(tài)進行綜合判斷。
[0039] 本發(fā)明提出了一種飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)，該飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)由主機模塊、GPS模 塊、陀螺和操控模塊組成，其中主機模塊包含GPS解算模塊、定位測判模塊、航向角積分測 判模塊和超程超時測判模塊四個并行獨立模塊。主機模塊通過采集陀螺輸出模擬量信號解 算的姿態(tài)數(shù)據(jù)和GPS模塊的定位數(shù)據(jù)，主機模塊進行GPS解算模塊、定位測判模塊、航向角 積分測判模塊和超程超時測判模塊四個獨立通道的飛行安全控制模塊的解算，四個通道解 算的結果分別輸出至操控模塊，由操控模塊進行邏輯判斷當判斷結果為飛行異常時，輸出 模擬器自毀指令。
[0040] 在本發(fā)明實施例提供的操控模塊中，通過繼電器組合實現(xiàn)邏輯判斷功能，操控模 塊收到飛行零點及安控起控信號后，繼電器組合邏輯判斷功能開始起控，當監(jiān)測到GPS解 算模塊、定位測判模塊、航向角積分測判模塊和超程超時測判模塊四個獨立通道有一個異 常信號發(fā)出后，則判斷飛行狀態(tài)異常，輸出自毀指令給模擬器執(zhí)行機構，實現(xiàn)模擬器自毀。
[0041] 作為本發(fā)明的一個實施例，協(xié)助診斷模擬器飛控計算機實現(xiàn)如下：串口校驗連續(xù) 2次出錯或者約定的狀態(tài)字（開關量互發(fā)信號）連續(xù)2次出錯，即判斷飛控計算機（綜控 機）異常。
[0042] 本發(fā)明提供一種獨立于模擬器綜控機的飛行安全監(jiān)測方法，通過采集檢測彈上敏 感器件參數(shù)及高動態(tài)GPS監(jiān)控信息，進行定位判斷，航向角積分判斷及超程/超時判斷等多 通道冗余互補飛行安全控制策略判斷，同時通過故障診斷模塊，實時監(jiān)測主機模塊DSP運 行狀態(tài)，大大提高了飛行安全控制計算機工作運行的可靠性，對于異常信息，通過繼電器組 合邏輯進行綜合判斷故障等級，當嚴重影響飛行安全時，輸出自毀信號，實現(xiàn)模擬器自毀。
[0043] 為了更進一步的說明本發(fā)明，現(xiàn)結合具體實例和附圖詳述如下：圖1示出了本發(fā) 明實施例提供的模擬器飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明 實施例相關的部分。
[0044] 飛行安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主機模塊、GPS模塊、陀螺和操控模塊；主機模塊采集彈上 陀螺信號，接收GPS接收機定位信息，完成與地測發(fā)控系統(tǒng)通訊及定時發(fā)送信息至遙測系 統(tǒng)。主機模塊發(fā)出定位異常、定位判斷異常，偏航角異常及超程/超時異常等異常信息至操 控模塊，操控模塊判斷后輸出自毀信號，并發(fā)送至模擬器執(zhí)行機構實現(xiàn)模擬器自毀。
[0045] 本發(fā)明通過采集彈上多種傳感器參數(shù)，多個通道安全控制策略并行，對模擬器飛 行安全狀態(tài)進行綜合判斷。
[0046] (1)在模擬器發(fā)射前，由地測發(fā)控設備對主機模塊及操控模塊進行測試，進行主機 模塊自檢，自檢合格后接收高動態(tài)GPS接收機定位信息，通過定位判斷與解算實現(xiàn)GPS定位 狀態(tài)判斷，GPS定位正常后，開始讀取模擬器綜控機發(fā)送的串口信息，完成模擬器飛行安全 控制策略參數(shù)裝訂，包含飛行時間、飛行距離及各項飛行安全控制策略閾值等；
[0047] (2)模擬器發(fā)射后，飛行安全控制計算機主機模塊采集發(fā)射零點進行飛行時間計 時，當模擬器飛行過程中接收GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)以及陀螺輸出的敏感角速率信息， 進行定位判斷，航向角積分判斷及超程/超時判斷等安全控制策略。同時主機模塊將飛行 相關的安全控制信息發(fā)送至遙測單元，用于地面數(shù)據(jù)處理及分析；
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