實時性是飛行器實時飛行仿真系統的基本性能，也是保證仿真結果高可信度的重要前提，仿真軟體的實時性性能直接關係到仿真結論的可信性。飛行器實時飛行仿真系統的實時性主要由硬體平台的計算性能、作業系統的實時性能以及仿真軟體的程式代碼的質量決定的。
基本介紹
- 中文名：實時飛行仿真
- 外文名：Real-time flight simulation
- 領域：航空航天
- 實時性保證：計算機硬體
- 常用通信方式：乙太網
- 作用：飛行仿真系統的主要性能指標之一
背景,仿真系統功能與性能要求,系統實時性設計,
背景
飛行控制系統是現代無人航空、太空飛行器的核心子系統之一，飛行控制系統採用的飛行控制、導航與制導和飛行管理等技術極其複雜。飛行仿真試驗是在地面全面檢驗和驗證飛行控制系統設計正確性和魯棒性的關鍵環節，將為無人航空、太空飛行器實際飛行的安全和成功提供保證。現代無人飛行器飛行控制系統對實時飛行仿真系統的功能、性能特別是實時性指標有著更高的要求。
實時性是無人機飛行器實時飛行仿真系統的基本性能，也是保證仿真結果高可信度的重要前提，仿真軟體的實時性性能直接關係到仿真結論的可信性。飛行器實時飛行仿真系統的實時性主要由硬體平台的計算性能、作業系統的實時性能以及仿真軟體的程式代碼的質量決定的。
仿真系統功能與性能要求
飛行仿真系統的主要功能包括：無人飛行器動力學、運動學特性模擬與飛行環境特性模擬，機載感測器飛行運動環境模擬感測器特性模擬，飛行仿真數據顯示與記錄、地面檢測與遙控/遙測終端模擬，輸入輸出通道接口驅動等。
飛行仿真系統的主要性能指標包括：實時性、仿真精度、接口類型和擴展能力等。其中不同功能所要求實時性不同，從 0.1 毫秒（感測器特性模擬）到 1 毫秒（動力學、運動學特性模擬）不等；系統數值仿真精度為2的負64次方；仿真系統要有豐富的接口與被測飛行控制系統、三軸電動轉台、動靜壓模擬器、GPS 仿真器等進行實時數據交換。除此之外，仿真系統要具有友好的人機界面，具有三維視景動畫實時顯示能力。
飛行仿真系統
飛行仿真系統綜上所述，實時性高、接口豐富和人機界面好是本系統的特點，其中最為關鍵的問題是如何確保系統的實時性。根據飛行仿真系統功能劃分與性能平衡的設計原則，採用分散式結構模式。在這種結構模式下系統的實時性指標將分解到各功能節點和實時網路中，通過合理設計解決特性實時性問題。根據這一設計思想，將仿真系統分為無人機動力學、運動學特性（含飛行環境特性模擬）仿真節點，輸入/輸出信號處理（含感測器的仿真）節點，飛行全程綜合實時顯示與數據記錄節點，電動轉台與動靜壓模擬器節點，地面檢測與藥控/遙測終端模擬節點，高速數據交換網路和接口驅動與系統供電子系統等幾部分。
系統實時性設計
採用分散式體系結構後各功能節點（子系統）的實時性和高精度計算可以通過採用高性能 CPU、大容量記憶體、智慧型I/O 接口卡和硬體定時器等組成的 PC 計算機或工業控制計算機（IPC）硬體得到保證。在此前提下作為各功能節點之間數據傳輸的紐帶的計算機網路成為鎮各系統實時性的瓶頸。
以往的分散式仿真系統一般採用乙太網進行通信，其信息傳輸機制為帶有衝突檢測的載波偵聽多路存取（CSMA/CD）。這種通信方式使信息傳送時刻和傳輸時間不確定，以100M的乙太網為例，其報文傳輸時間為ms級，因此對於實時性要求較高的仿真系統就無法使用。採用廣播記憶體光纖網路設計方案可以解決這一問題。廣播記憶體具有70兆位元組/秒的數據傳輸速率、可以預先精確計量的數百個納秒讀寫延遲和幾個微秒的讀寫操作延遲等性能指標，可以確保仿真系統信息互動的實時性，克服系統實時性瓶頸。
