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民用飞机航空电子作为民机重要的机载设备,其科技含量高、附加值大,是最容易取得技术与产业化突破的行业,其先进技术可向其它应用领域拓展,具有重要战略意义。为加快我国在大型民用航空电子设备的研发进程,本项目针对航空电子设备中关键组件“飞机环境监视系统”(Aircraft Environment Surveillance System,简称AESS)构建完整的地面仿真测试系统,包括飞行环境仿真、测试场景仿真、飞行座舱仿真、环境监视系统数字仿真和测试数据分析系统等。该仿真系统可在大型民用航空电子设备的研发过程中完成前期算法设计、半物理产品测试和实装设备综合测试等功能,具有较高应用价值。
飞机环境监视系统通过将空中交通警戒与防撞系统TCAS、S模式应答机、地形感知警告系统TAWS和机载气象雷达WXR等集成为一个系统,使飞机平台重量减轻、大大降低安装成本、操作成本以及生命周期总成本,实现监视和危害探测功能的无缝综合。
为完成构建AESS仿真测试环境的目标,本课题从建立基于HLA的多个独立系统协同仿真环境实现AESS系统的功能性仿真入手,进而通过集成单机功能的方式建立全数字化AESS系统综合测试环境。在建立完整仿真环境的基础之上,作为AESS系统发展趋势的预研工作,本课题对视景增强系统相关算法开展研究,探索进一步提高飞行安全的新技术。
该课题主要取得以下成果:
1.完成AESS仿真软件框架设计,并在多PC机并行计算平台上实现了该软件框架下基本完整的AESS数字化仿真测试环境。
2.基本完成飞行环境数字化仿真系统的构建过程,可为AESS提供机内虚拟座舱视觉仿真和机外环境(大规模地形、大范围风场、3D云场等)实时仿真激励、测试和显示功能,并已初步具备虚拟试飞功能。
3.初步完成CPU-GPU协同并行计算平台上的数字化机载气象雷达仿真系统构建,可作为独立系统或AESS子系统对机载气象雷达的视觉效果进行数字化仿真和测试。
4.提出一种便于机载设备实时计算的视景增强算法,有助于保障飞行员能透过云雾和恶劣天气看清跑道并正确操纵飞机完成进场可靠着陆。