基于VAPS的FMSCDU实时仿真系统开发

VA PS的状态转换来实现 ,把 CDU的每一个页面当作是 A TN 中的一个状态 ,页面的转换也就变成了 A TN 中状态的转换 。 只要清楚页面之间的逻辑关系 ,然后加入相应的 C 代码即可 实现 。
在 A TN中 ,页面生成及切换的函数不仅可以是标准 C语 句 ,也可以是 VA PS对象操作所特有的一些函数及语句 ,针对 不同的对象 , VA PS中有对应的操作语句 ,使用这些语句可方 便对象的操作 。使得编程得以简化而且编程效率大大提高 。
美国柯林斯公司能够在 CDU中完成收集 、处理和分析数 据并能在飞行中执行飞行控制计划 ,使 CDU成为飞机综合信 息管理系统 (A IM S) 的主要接口 ,并开始更深入地研究 CDU 所具备的一些特点 :人性化键盘 、高品质 PC板 、矩阵布线图 等 。鉴于 CDU的重要作用 ,本文用仿真技术研究 CDU的功能 及信息传输关系 。利用系统仿真 、建模的方法 ,建立能充分代 表 CDU 的仿真模型 ,通过计算机对该 CDU 模型进行仿真运 行和实验 ,对模型运行过程进行观察并对输出数据进行统计 分析 ,提取最重要的性能测度 ,用以推断所研究系统或所设 计系统的真实参数与性能 [3 ] 。
2 基于 VA PS的 CD U实时仿真系统开发过程
CDU是 FMCS的一个主要组成元件 ,称为 FMCS的终端 。 CDU可根据操作者的要求检索显示多种多样的页面信息 。这 些显示页面可以通过操作者使用行选键或功能键调出 。所以 在 CDU 仿真设计中 ,应能真实模拟 CDU 工作的整个过程 。 2. 1 CD U面板的图形显示 (面板设计 )
第 23卷 第 08期 文章编号 : 1006 - 9348 ( 2006) 08 - 0244 - 04
计 算 机 仿 真
2006年 08月

基于 VAPS的 FM S CD U实时仿真系统开发
向明 ,马存宝
(西北工业大学航空学院民航工程系 ,陕西 西安 710072)
摘要 :基于 VA PS建立了飞行管理系统控制显示组件 (CDU ) 实时仿真系统 。在满足真实性和可靠性的前提下 ,给出了基于 VA PS的 CDU设计方法 。建立了一个通用的 、基于网络连接的飞行管理系统的 CDU模型 。在满足实时性要求的前提下 ,实现 了飞机管理系统中控制显示组件的动态图形仿真以及在实时环境中飞行计划的生成 。对飞行计划的生成进行了讨论 ,解决 了仿真中的一些关键技术 ,并实现了在实时运行环境中的故障处理 、数据传输及通信功能 。为达到一个完整的 FM S仿真系 统打下了基础 。 关键词 :控制显示组件 ;实时仿真 ;故障处理 ;数据传输 中图分类号 : TP391. 9 文献标识码 : A
障 。也就是说 ,在飞行中 ,用户添加故障从而使飞机的某些性 能参数发生变化或者使飞机某一部件失效从而引起故障产 生 ,在 FL S IM 中 include目录下的 expo rt. h和 flsim _m anager. h头文件中 ,定义了飞机飞行时所有的故障参数 ,只能改变其 中的参数值来自设定故障 。这些功能的实现都需要用户通过 外部程序写 C代码 ,改变故障参数值来设置故障 。
A BSTRACT: The real - tim e contro l and d isp lay unit (CDU ) sim ulation system of flight m anagem ent system ( FM S) is se t up ba sed on VA PS. The CDU de sign m e thod on VA PS is given. B ased on rea lity and re liab ility, a genera l ne two rk based CDU mode l is p re sented, and the dynam ic grap hica l sim u la tion of CDU disp lay in the FM S is imp lem en ted to m ee t the need s of real - tim e sim u la tion and it p re sents the naviga tion schedu le on comp ute r. Furthe rmo re, the c reating m ethod of fligh t p lan is discu ssed. Som e key technique s of CDU sim ulation a re so lved, and the functions of data transfe r, fau lt p roce ssing and comm un ication a re imp lem ented. It has bu ilt a founda tion fo r ach ieving a comp le te FM S sim u lation system. KEYW O RD S: Contro l and disp lay un it(CDU ) ; R ea l - tim e sim u la tion; Fault p rocessing; D ata tran sfe r
...... 2) 飞行仿真中产生故障 在 FL S IM仿真环境下模拟飞行时 ,可以编写外部程序来 得到一些飞机的飞行参数 , 这些参数值应该在一定的范围 内 ,如果超出了这个范围就发出警告或提示操作者有故障出 现 。这类故障信息相对于用户自定义故障来说是不固定的 , 那么要追踪这些故障参数就必须通过编写程序来实现 。把这 些参数值实时地传输给 CDU ,用参数值是否超出限定值来判 断故障是否产生 。 故障信息通过 FL S IM中的通道送至 CDU ,并将故障信息 显示在 CRT中 。故障的传输方法也是利用通道或者外部程 序 ,外部通信可以在 VC + + 6. 0编译环境下利用 FL S IM提供 的通信子函数来完成 。故障信息的输出及设定应用了以下几 个函数 :初始化函数 、设置故障函数 、使用共享内存函数等 。 在故障信息的传输方式上 ,自定义故障信息的传输只能 采用编写 外 部 程 序 的 方 式 来 设 置 故 障 信 息 并 将 其 显 示 在 CRT中 ,不能使用通道来传输故障信息 ,因为在 FL S IM 中故 障信息只作为输入变量 ,而不能作为输出量 。而在仿真中产 生的故障可以通过共享内存的方式或者外部程序来实现输 出 ,并且采用通道的传输方式可以非常简单的完成参数的实 时传输 ,从而避免了大量的程序实现 。 两种故障产生方法在故障的处理方面也是不同的 ,自定 义故障只能通过外部程序来改变参数值 ,使飞机各参数和飞 机部件设定到正常值来保证飞机的正常飞行 。而仿真中由于 飞行姿态的变化引发的参数变化超出限定值 ,可以在 FL S IM 中改变飞行姿态来改变参数值 ,通过共享内存方式检测各参 数值是否回到正常范围内 ,从而完成故障处理 。两种故障的 差别见表 1。
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VA PS是一个集设计 、测试和执行功能于一体的强大工 具 ,允许用户通过菜单和图形显示等方式来控制和监视系 统 。因此 ,选择 VA PS作为 CDU 仿真的开发平台 。
...... inc lude“flsim _m anager. h”包含故障函数的头文件 vo id fm _m alf_additiona l_load_off ( int num be r ) ; 在指定 负载上重新设置故障 vo id fm _m alf_e lec tric_powe r_on ( int source ) ; 在指定电 力分配系统中设置故障
机组可利用 CDU 向 FMC输入所需的机场信息 、飞行计 划 、航路点信息和性能参数等 ,在实现 CDU输入功能方面 ,采 用在 VA PS的 A TN中设置数组来存取输入信息 ,模拟 CDU输 入功能 。这样便可以连续输入 ,完成 CDU输入功能的仿真 ,而 且调用起来也十分方便 。 2. 3 CD U显示输出仿真设计
CDU面板的仿真是根据 CDU 实时输入 / 输出和实时显 示信息的功能 , 模拟 CDU 的工作过程 。按照 CDU 模型 , 在 VA PS平台上构建出 CDU。它包括终端显示器 、键盘和一些特 殊功能键等模块 (如图 1) 。其功能实现分别采用了不同的对 象设计完成 ,在 VA PS中用 CRT控件仿真 CDU终端显示器 、 SEL ECT控件仿真行选键及功能键 、KEY控件仿真字母数字 键 、L IGH T控件仿真 L ED 等 。通过这些控件 ,构建出 CDU 的 面板 ,相当于建立了操作者和飞行管理计算机系统 ( FMCS) 之间的联系 ,是整个 CDU仿真工作的基础 。 2. 2 CD U输入功能仿真设计
基金项目 :航天创新基金 (2004CH010001) 收稿日期 : 2005 - 06 - 28
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强。 国内对 FM S的研究始于 80年代末 ,有关介绍 CDU结构
及原理的资料比较多 ,对 CDU的一些关键技术 ,诸如 CDU与 FM S的结合 、自检的完成等等 ,都有比较专门的研究 。尽管如 此 ,国内还没有独立生产的 CDU产品 。
结合 C程序 ,通过页面之间的转换及电子页面的生成功 能 ,继而达到了电子页面的管理 。
图 1 CD U仿真面板初始状态页面
3. 2 故障显示及处理 FL S IM是一个飞行仿真软件 ,在实现 CDU故障显示及处
理方面 ,用 FL S IM 软件配合 VA PS完成这一功能 。 CDU中的故障显示可以由两种方式产生 : 1) 用户自设定故障 用户可以自己在 FL S IM 中建立一个故障模块来设置故
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