Система моделирования автономного управляемого полета беспилотного летательного аппарата самолетной схемы с учетом аэродинамики аппарата и воздействий со стороны турбулентной атмосферы

Разработан прототип – цифровая программная динамическая модель (экспериментальное программное обеспечение) для формирования программы автономного полета для летательного аппарата самолетной схемы.

Разработка направлена на повышение точности моделирования автономного управляемого полета по программе за счет более точного учета реальных условий окружающей среды, аэродинамики беспилотного летательного аппарата и режимов его полета.

Разработаны алгоритмы бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) с параметрами Родрига-Гамильтона для беспилотного летательного аппарата (БЛА), выполненной на основе твердотельных акселерометров и твердотельных датчиков угловой скорости.

Алгоритмы реализованы в виде программных модулей на C/C+ +.

Для интегрирования угловых скоростей и ускорений использовались классические одношаговые методы из стандартной библиотеки (libgsl — Gnu Scientific Library).

Для тестирования и отладки было разработано специальное ПО, моделирующее свободное движение твердого тела, позволяющее подать на «вход» модели БИНС тестовые ускорения и ориентацию — это и есть «экспериментальное программное обеспечение». Модель предназначена для анализа и верификации программы автономного полета высокодинамичного беспилотного летательного аппарата. Суть моделирования — многократная прогонка модельного полета по программе каждый раз с разными исходными данными и разными характеристиками в пределах допустимых разбросов (Метод Монте-Карло). Полученные траектории статистически обрабатываются.

Разработана методика анализа и верификации программы автономного полета высокодинамичного беспилотного летательного аппарата с упреждающим управлением на основе прогнозирующих моделей в отношении возможности ее выполнения с учетом динамических характеристик беспилотного летательного аппарата и параметров инерциальной навигационной системы, а также состояния атмосферы на маршруте.

Разработана комплексная имитационная модель высокодинамичного беспилотного летательного аппарата в составе: аэродинамическая модель планера; динамическая модель планера и двигательной установки; модель инерциальной навигационной системы; модели основных каналов управляющей системы.