飞管飞控系统仿真应用探究与浅析

2024-01-11
浙江
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数字孪生技术是对真实物理实体的虚拟映射与数字化信息的应用再造，因其在产品生产制造与技术运用过程中，可将物理世界和数字世界进行实时交汇与良好互动的特性越来越受到普遍关注与广泛应用。据统计，2021 年全球数字孪生市场规模为约 500 亿元，仍是蓝海市场。预计到 2025 年，全球数字孪生市场将达到 260.7 亿美元，年应用增长率为 38.2%。

在容错能力较低的航空航天领域关键系统中，数字孪生技术因其高效率、高可靠性、低成本等优势，在众多新兴技术中脱颖而出，已得到广泛应用，其作用在飞管飞控系统领域尤为明显。

单从测试角度来看，在航天领域建立真实条件的测试环境与平台往往是耗时并投入巨大的复杂过程：在新型航天器设计与生产验证的过程中，新模型的生产与测试成本非常高，所需要的样本数量与测试数据也同样庞大。但只要将飞行器中数千个传感器每秒所产生的数万亿字节数据进行收集与处理，结合预测模型进行逐一分析，就可以用虚拟的飞管飞控仿真系统为各家制造厂商提供动能、安全、稳定等层面的预测与建议，还可以进行必要的决策性维护工作，通过减少预测样本量来平衡成本收益。

飞行管理系统与飞行控制系统是飞机飞行过程组织的核心，通过依托和综合导航、通信、显示等机载航电系统功能，建立飞行员、空管系统与航空公司的协同运行模式及交通与气象环境监视，构建飞行航路并优化性能，从而满足飞行计划需求、飞行空域能力和飞行环境约束的综合优化需求与目标。可以使用天目全数字实时仿真软件 SkyEye 对飞管飞控系统进行仿真。

SkyEye 可快速构建飞管、飞控的仿真系统，用户可通过上位机软件对飞管、飞控系统子功能进行测试。通过驱动飞管、飞控计算机硬件模型与软件模型的协同运行，即可完成飞管、飞控计算机模型的自动测试与验证，缩短研发周期并降低硬件成本。

▲SkyEye 飞管飞控系统仿真案例

天目全数字实时仿真软件 SkyEye 是基于可视化建模的硬件行为级仿真平台，支持用户通过拖拽的方式对硬件进行行为级别的仿真和建模。

基于 SkyEye 搭建的嵌入式系统虚拟化运行环境，工程师可不受物理硬件限制，随时访问目标系统，快速搭建虚拟硬件模型并提前进行开发、测试和验证工作，实现高效率、高质量的软件交付。SkyEye 支持主流的嵌入式硬件平台，可运行国内外主流的操作系统，对国产生态的支持尤为出色。通过利用基于 LLVM 的动态二进制翻译技术，SkyEye 可使虚拟处理器在典型的桌面计算机上运行速度达到 2000MIPS 以上。

SkyEye 有效解决了嵌入式软件研发时过分依赖硬件资源的问题，填补了国内嵌入式虚拟仿真领域的空白，为嵌入式软件研发模式带来了革新式的变化。