基于HLA的多无人机分布式仿真方法

摘要

本发明涉及多无人机的分布式仿真平台。为提供一种能够用于多无人机系统协调控制的分布式仿真平台，为多无人机系统控制方案和算法的相关理论研究提供仿真分析环境，提高多无人机算法研究效率，本发明采用的技术方案是：基于HLA的多无人机分布式仿真方法，借助于地面控制系统计算机、平台任务管理系统计算机和若干虚拟无人机计算机实现，在地面控制系统计算机上通过RTI仿真接口将无人机的任务计划和相应的控制指令发送给平台任务管理计算机；在平台任务管理计算机上针对任务计划和指令的内容并根据多机和单机控制算法产生决策指令；最后在虚拟无人机计算机上在可视化环境中观察多无人机的实时飞行状态。本发明主要应用于无人机的分布式仿真。

主权项

一种基于HLA的多无人机分布式仿真方法，其特征是，借助于地面控制系统计算机、平台任务管理系统计算机和若干虚拟无人机计算机实现，在地面控制系统计算机上通过RTI仿真接口将无人机的任务计划和相应的控制指令发送给平台任务管理系统计算机，其中RTI为Run Time Infrastructure的缩写，是HLA接口规范的具体实现，是HLA的核心部件，为HLA的联邦成员提供服务调用接口，功能上相当于软总线；在收到相应的任务计划和指令后，在平台任务管理系统计算机上针对任务计划和指令的内容并根据多机和单机控制算法产生决策指令，具体为：通过滤波实现多数据融合，实时更新各无人机和任务目标的状态信息，分析制定各无人机的路径规划，并通过对各无人机的飞行速度和飞行姿态的实时控制实现既定任务，从而实现无人机在动态的仿真飞行环境中的任务控制和管理；最后在虚拟无人机计算机上通过无人机运动学仿真模块输出姿态信息，并将相应的状态数据实时反馈给RTI仿真接口，在可视化环境中观察多无人机的实时飞行状态；在实现时采用多线程管理，运行时包括四个线程：基于仿真控制主线程、HLA/RTI网络侦听线程、无人机虚拟仿真线程和基于Vega的可视化表现线程，具体如下：①.在地面控制系统计算机上进行仿真系统初始化后，启动仿真控制主线程，监视用户窗口界面，并启动网络侦听线程无人机虚拟仿真线程；②.在平台任务管理系统计算机上运行网络侦听线程对所加入的联邦信息进行侦听，当接收到对象类及对象类属性、交互类及交互类参数后，将对象类及对象类属性、交互类及交互类参数数据发送给无人机虚拟仿真模块和可视化模块；③在虚拟无人机计算机上运行无人机虚拟仿真线程接收交互类中的具体任务信息，并根据单机和多机控制算法生成控制指令，最后通过无人机运动学仿真模块输出姿态信息，并更新交互类的姿态信息；④.可视化表现线程接收交互类中的具体姿态信息，每台虚拟无人机计算机通过在其上面的Vega虚拟场景模块实时显示无人机的运动状态。