中小型无人机建模分析与仿真研究

第３０卷第１１期　计算机仿真　２０１３年１１月　文章编号：１００６—９３４８（２０１３）１１—００３２—０４　中小型无人机建模分析与仿真研究　云超　，李小民　，郑宗贵　，刘　品　（１．军械工程学院无人机工程系，河北石家庄０５０００３；２．第二炮兵研究院，北京１０００８５；　３．西安军代局驻２０３所军代室，陕西西安７１００６５）　摘要：研究中小型元人机在军事领域中的应用建模问题，由于飞行无人驾驶只靠精确导航控制，为研究低空、低速中小型无　人机的飞行特点及控制规律，用传统ｃ语言形式的无人机运动学模型和动力学模型开发周期长，工作量大等问题，提出ｌ『利　用Ｍａｔｌａｂ环境下的模块化仿真平台的快速的构建方案，并根据中小型无人机的具体气动参数设置了各个仿真模块的具体参　数，通过所建立的仿真模型验证了构建的中小型无人机仿真平台的可行性与有效性，仿真结果表明：所建立的仿真平台不仅　可以快速搭建中小型无人机的动态仿真模型并进行纯数字仿真研究，为将来无人机动态仿真模型的建立奠定基础。　关键词：中小型无人机；模块化；仿真平台；典型参数　中图分类号：Ｖ２７１．４　文献标识码：Ｂ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｍｉｄｄｌｅ　ａｎｄ　Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　ＹＵＮ　Ｃｈａｏ　，ＬＩ　Ｘｉａｏ—ｍｉｎ　，ＺＨＥＮＧ　Ｚｏｎｇ—ｇｕｉ　，ＬＩＵ　Ｐｉｎ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ＵＡＶ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｒｄｎａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｈｅｂｅｉ　０５０００３，Ｃｈｉｎａ；　２．Ａｃａｄｅｍｅ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄ　ａｒｔｉｌｌｅｒｉｓｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８５，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｘｉ’ａｎ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　２０３　Ａｃａｄｅｍｅ，Ｘｉ’ａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　７　１００６５，Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｄａｍａｎｄ　ｏｆ　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ＵＡＶ　ｉｎ　ｍｉｌｉｔａｒｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｌｆｉｇｈｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌａｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ＵＡＶ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｆｌｙ　ｆａｓｔｅｒ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｅｒ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ＵＡＶ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｎ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌａｒｉｚｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄａｔａ　ｆｌｏｗ　ｉｎ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｓｅｔ　ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ＵＡＶ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｂｙ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｃａｎ　ｓｐｅｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｄｏ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ｗｏｒｋ，ｗｈｉｃｈ　ａｌｓｏ　ｃａｎ　ａｆｆｏｒｄ　ｂａｓｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ｗｏｒｋ　ｆｏｒ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　ｆｕｔｕｒｅ．　ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ａｅｒｉａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅ（ＵＡＶ）；Ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ；Ｔｙｐｉｃ　ｐａ－　ｒａｍｅｔｅｒ　１　引言　机。中小型无人机一般活动半径在１５０ｋｉｎ～３５０ｋｍ，这种类　无人机（Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｉｒａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ＵＡＶ）是一种动力驱　型无人机适合陆军的军、师级和海军陆战队的旅级进行　动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器简称　。直到２０世　战场监视、目标搜索定位以及战场评估等。这类无人机可装　纪８０年代才得到日益广泛的应用，并且在几次局部战争中　置电视摄像机、前视红外装置、红外扫描仪或激光测距仪等　发挥了重要的作用。无人机飞速发展使得无人机的种类繁　侦查设备。由于中小型无人机尺寸不大、费用低、使用灵活。　多，型号各异。按照大小和质量分类，可以分成大型、中型、　世界各国都比较青睐，它不仅是无人侦察机中比例最大的机　小型和微型。起飞重量在５００ｋｇ以上的称为大型无人机，　种，也是实战中使用最多的机种。　２００ｋｇ～５００ｋｇ称为中型无人机，小于２００ｋｇ的称为小型无人　论文针对中小型无人机的模拟训练技术进行前期的数　字仿真平台建立与仿真研究分析，具有重要的现实意义，通　基金项目：“十二五”武器装备预先研究项目（５１３２５０５０１０１）　过在ＰＣ机上构建了中小型无人机的数字仿真平台，进而进　收稿Ｅｔ期：２０１２—１２—０６修回日期：２０１３—０１—２７　行全数字或半物理的仿真试验，所建立的仿真平台不仅可以　—３２一　评价飞行品质，模拟中小型无人机飞行全过程，还可以缩短　研制周期，降低研制费用，为后续的无人机飞行控制系统和　模拟训练系统研制奠定基础。　２中小型无人机建模　２．１问题提出　无人机飞行系统的起飞与着陆性能，空中飞行操控性　能、系统自动化性能、飞行安全可靠性能与可维护性能在很　大程度上都取决于飞行控制与导航系统的设计。无人机飞　行仿真平台是无人机飞行控制与导航系统设计的有力工具，　通过构建仿真平台不仅可以验证飞行控制律的设计，导航算　法的正确性，还能够缩短系统的研制周期和降低系统的研制　费用。因此，开发并建立飞行仿真平台课题为无人机飞行控　制与导航系统的前期研究提供一个有力的工具。　传统飞行仿真都是采用Ｃ语言方式，这就需要大量的时　间对其空气动力学模型、控制与导航模型进行编程实现，如　果飞机气动布局改变，需要重新建模并使用Ｃ语言编写模块　程序，如果采用硬件在回路仿真时，硬件的调试则更为繁琐。　针对采用Ｃ语言形式编写与调试的复杂性，本文采用基于　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ形式下无人机模块化的设计思想，建立了典型中小　型无人机数字仿真平台，各个仿真子模块可以方便的组合并　用于飞行仿真系统的初期设计，Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ所设计的仿　真平台具有直观、形象且实现代码短，操作维护容易等特点，　还能大大减少了开发时的工作量。　２．２　中小型无人机动力学特性数学模型　无人机在空中飞行时主要受重力、发动机推力和飞机所　受的空气动力的作用　Ｊ。由于课题研究的是中小型无人机，　其航程较近、飞行速度和高度较低，所以可以对无人机运动　方程作如下假设：　①假定无人机为刚体且质量为常数，忽略无人机弹性影　响；　②假设无人机质量与质心不发生变化；　③将地球视为惯性系统，即将地面坐标假设为惯性坐　标；　④忽略地球曲率，即采用：“平面地球假设”；　⑤假定重力加速度为常数，即重力加速度不随飞行高度　变化而变化；　⑥假设机体坐标中ＯＸ轴和ＯＺ轴处于飞机对称平面　内，因而惯性积　和　为零。　１）重力　设飞机的质量是ｍｋｇ，重力加速度是ｇ，则飞机所受的重　力分解到机体坐标系上为：　ｒ　＝一ｍｇｓｉｎ　｛Ｇｙ＝一ｍｇｃｏｓＯｃｏｓｙ　（１）　Ｉ　：，　ｃ。ｓ　ｓｉ　２）发动机推力　设发动机推力为Ｐ，发动机安装角为　。，发动机推力偏　心距为ｅ。，则发动机推力分解到机体坐标系上为：　ｆＰ　＝Ｐｃｏｓ￣Ｐ　｛Ｐｙ＝Ｐｓｉｍｐ　（２）　【Ｐｚ：０　发动机推力及其推力偏心距所产生的俯仰力矩为：　Ｍ：ｐ＝Ｐｅ　（３）　３）空气动力　无人机飞行时所受的空气动力包括两部分：１）作用于无　人机质心的总空气动力ＲＥ（沿气流坐标轴系分解为Ｘ、Ｙ、Ｚ　又通常用Ｄ：一Ｘ表示阻力，Ｌ：一Ｚ表示升力）；２）绕质心的　总空气动力矩ＭＺ（沿机体坐标轴系分解为　．　．　）。各　分量表达式为：　ｆＤ＝ＣＤＱＳ　ｆ　Ｙ＝Ｃ　Ｑｓ　ｊｌ　ＬＬＡ＝Ｃｆ　ＱＱＳ　ｂ　　（４）　ＩＭＡ＝Ｃ　ＱＳ　ｃＡ　ＬＩＮＡ：Ｃ　ＱＳ　ｂ　其中，Ｃ　Ｇ　Ｃ　分别为阻力、侧力和升力系数，ｃ　、ｃ　、　Ｃ　分别为滚转、俯仰和偏航力矩系数，Ｑ：—　俨为动压，，●●●ｌＩＪ【ｌ＿＿＿．ＰＰ　．ｇ＝　ｌ１　为空气密度，　为空速，Ｓ　为机翼参考面积，ｂ为机翼展长，（　Ｃ　Ｃ为机翼的平均几何弦长。　ｒ　ｒ　＋　一　无人机动力学方程可以表示为式（５）和（６）：　）ｇ　ｐ　２　，　Ｐｒ　啪＋　＋　一　＝－－Ｕｌ＂＋　＋ｇｃ。ｓ　＋　＋　（５）　．　Ｆ　ｕｑ—ｖｐ　ｇｃｏｓＯｅｏｓ　（６）　∑　一　Ｉ　一ｌｙ＋Ｉ：、Ｉ　Ｉ：ｌ　Ｉ：一Ｉ　ｌ　—　’　’　丁’　’　１　ｌ　０ｌ　一Ｉ　＋ｌ　Ｉ　’　—　。　２．３　无人机运动学模型　对于中小型无人机而言，其飞行高度口和运动速度　不　是很大，在建立运动方程时候可以将大地当做平面，即大地　是惯性坐标系。无人机全量运动方程可以采用非线性刚体　运动方程，一般用６自由度的１２个运动状态表示为式（７）和　（８）：　一３３一　．ｒ　【　＝　（　ｐ　一　）ｇ　ｒ　　＋　＋　ｒ妒　Ｐ＋（ｒｃｏｓｇｏ＋ｑｓｉｎｇ￣）ｔａｎＯ　Ｊ　ｑｃ。　一ｒｓｉ“　（７）　【　＝　（ｒｃｏｓ　＋　ｎ　）　ｇ＝ｕｃｏｓＯｃｏｓ￣＋　（ｓｉｍｐｓｉｎＯｃｏｓ￣ｂ—ｃｏｓ￣ｖｓｉｎｑ／）＋　Ｗ（ｓｉｎ　ｓｉｎ　＋ｃ０８　ｓｉｎ　ｃｏｓ　）　＝ｕｃｏｓＯｓｉｎ０＋　（ｓｉｎｑ￣ｓｉｎ０ｓｉｎ０一ｃ０ｓ　ｃ０ｓ　）＋　（８）　Ｗ（一ｓｉｎ￣ｃｏｓＯ＋ｃｏｓ　ｓｉｎ口ｓｉｎ　）　ｈ　ｕｓｉｎ０一ｖｓｉｎｑ￣ｃｏｓ０一ｗｃｏｓｑ￣ｃｏｓ０　根据无人机相关特征参数即可求解无人机任意时刻运　动状态。飞机运动的微分方程通常为非线性一阶微分方程　组，它不能用普通的解析法解算，只能用相应的数值算法进　行解算。应用数值算法既要考虑有较高的精度，还要考虑计　算速度，从而满足仿真的逼真度和实时性要求。　３　中小型无人机仿真模型建立方案　中小型无人机特性建模与实现技术是中小型无人机飞　行仿真技术的基础，随着计算机仿真技术的发展，无人机对　象特性建模逐步向计算机仿真环境过渡。无人机数学建模　的飞行仿真系统的被控对象是无人机。而在无人机飞行仿　真模型的设计中需要了解无人机的运动特性。在设计过程　中，各种仿真技术为研究无人机飞行仿真系统提供了有效的　支持。　３．１飞行仿真技术　在无人机研制开发中，需要进行大量的地面实验来决定　样机的性能，由于在实物上进行试验具有很大的局限与风　险，所以通常需要一个仿真平台对系统性能进行仿真。对无　人机操作手进行训练时，为了降低不必要的损失，通常也需　要一个仿真平台，能够根据操作手的输入参数，实时反映出　飞机的状态变化，从而达到熟练操作和排除故障的要求。另　外，在无人机设计过程中通常需要实现参数的动态调整，并　实时显示出飞机的运行状态，以便得到最优参数，所以也需　要一一个无人机的通用仿真平台　Ｊ。此外，在仿真中引入实物　进行半物理仿真，可方便验证、评估这些真实物理部件的性　能。　在无人机的研制过程中，使用最多的是数学仿真和半物　理仿真。数字仿真就是用数学模型去表述一个系统，并编制　程序在计算机上对实际系统进行研究的过程。数学仿真把　研究对象的结构特征或输入输出特征抽象为一组数学表述　（微分方程、状态方程，可分为解析模型、统计模型）来研究；　半物理仿真又称为混合仿真，它是为了提高仿真的可信度或　针对一些难以建立的模型系统，在系统研究中往往把数学模　型、物理模型和实体结合起来组成一个复杂的仿真系统。这　样可以避免全数字仿真中由于非线性部件建立数学模型的　不准确性所带来的误差，从而大大提高仿真的可信度　。　３．２基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境的无人机建模方案　ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境为无人机对象特性建模与无人　机飞行控制律设计提供了集成设计环境，该设计环境大大提　高了无人机飞行控制律的设计效率。Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ具有　强大的数据与函数处理功能，非常适合于无人机研制初期的　飞行控制率设计和模态的飞行仿真。论文采用了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　工具箱进行无人机飞行仿真系统建模，因为基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的　模块化设计方案具有可重用、操作简单等特点，同时它还能　够通过ＲＴＷ（Ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ）工具箱，生成在不同平台上　运行的可执行代码（即．ｅｘｅ文件）。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ含有丰富的工　具箱，包括了用于飞行器建模仿真的Ａｅｒｏｓｐａｃｅ工具箱　。　利用这些已有的工具箱，可以根据具体需求方便的进行仿真　研究，还能够节省大量的人力和时间。　根据具体需求将模型按照数据流程搭建起来，根据具体　的仿真需求修改模块的相关参数　，有些通用的模块稍做修　改或不做修改就可以直接使用，例如：地球物理模型、大气环　境模型等，有些模块则需要根据具体对象修改，例如：气动参　数模块、飞机参数模块和初始化模块等。的无人机仿真平台　的数据流程图如图１所示。　图１　无人机仿真数据流程图　４仿真实例　在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下搭建无人机仿真模型，其结构如图２　所示，主要包括三部分：输入控制量部分（图左边输入量模　块，如副翼、升降舵、方向舵等）；无人机模块（中间的无人机一　ＵＡＶ模块）；无人机状态输出部分（地速、滚转速率、俯仰速　率、偏航速率等）。其中，无人机是中间的无人机一ＵＡＶ模　块，它是系统的核心部分，它内部包含了图１无人机仿真数　据流程图中各个相关的子模型模块。　图２典型小型无人机结构示意图　针对某典型小型无人机如图２所示，进行仿真分析，此　无人机的重量约为１０ｋｇ，机翼展长约为３．２ｍ，机翼参考面积　约为０．６５ｍ　。在整个系统建模过程中，为增加系统稳定性，　加入了ＰＩＤ控制回路　，速度稳定值设定为２５ｍ／ｓ。在初始　设置相同的基础上，分别对比了理想条件和风干扰条件下飞　行典型输出参数：空速（ａｉｒｓｐｅｅｄ）、滚转角（ｂａｎｋ　ａｎｇｌｅ）、俯仰　速度稳定到２５ｍ／ｓ上下，俯仰角逐渐稳定到了１．７。，偏航角　在横侧向风干扰下出现了３２。的偏航角。飞行器的典型输出　参数在达到基本稳定后，在风干扰的影响下在稳定值附近出　现了高频震荡现象，这与实际状况也较为相符。真实环境下　无人机典型参数（空速、滚转角、俯仰角和航偏角）输出如图　５所示。　角（ｐｉｔｃｈ　ａｎｇｌｅ）、偏航角（ｙａｗ　ａｎｇｌｅ）的输出。无人机仿真模　型结构框图如图２所示。　臣匡益　｜　Ｌ——Ｊ　地速ｘ—ａｘｉｓ　—研　口　地速ｙ－ａｘｉｓ　＿＋　椎黼重ｌ撒恕　］　口　地速Ｚ－ａｘｉｓ　［堑［　、　口　滚转速率Ｐ　曲＿气混台比　—＋　Ｉ　俯仰速率一ｑ　ｌ盛　ｒ＿＿．　．１．．＿＿　偏航速率ｒ　｜　四元数ｅ０　一四元数ｃｘ　羹［０　ｏ　Ｏ］ｌ　——．．　’　风向ｔ曩欧拉角　四元数＿ｅｙ　四元数ｅｚ　口　纬度　口　经度　厂—］　海拔高度　…　｛Ｉ　ｒ　ｘ　口　燃油质量　口　发动机转速　无人机ＵＡＶ　飞行器状态　图３无人机仿真模型结构框图　１）理想状况即不考虑风干扰，设风速向量为［０　０　０］，设　置仿真初始的速度为２３ｍ／ｓ，其舵偏角均为００，速度回路加　入了ＰＩＤ控制，经过一段时间速度稳定到了２５ｍ／ｓ上下，俯　仰角逐渐稳定到了１．７。，由于没有风干扰，且没有舵偏角，偏　航角基本保持在０。附近。理想环境下无人机典型参数（空　速、滚转角、俯仰角和航偏角）输出如图４所示。　ｆａｒ￣ｅｄ　ｂａｎｋ　ａｒ￣ｌｅ　：　＿一　｝　８　Ｊ　ｌ　ｐｉｔｃｈ　ｎ　ｅ　ｍ　ｎ　｝　３０ｏ　；２００　ｌ００　图４理想大气环境下无人机典型参数输出　２）真实大气环境即考虑风干扰，设风速向量为［２０—１０　０］，即只考虑横侧向的风向量。设置仿真初始的速度是　２３ｍ／ｓ，速度回路也加入了ＰＩＤ控制，经过一段时间可以看出　ｒ　。。　｝—　—　　ｆＩ　ｎ　／【　图５真实大气环境下无人机典型参数输出　对比分析两种情况下某小型无人机典型飞行参数输出　结果可知，真实大气环境下的飞行参数更贴近实际状况，从　典型参数的输出可以看出风干扰对无人机典型参数的影响。　通过仿真分析可以为下一步飞行控制系统及无人机模拟训　练系统的设计提供工程依据。　５结论　论文介绍了中小型无人机的分类、特点及在现代军事中　的广泛应用，通过分析中小型无人机的动力学特性和运动学　模型，在数字仿真时做出了适合于中小型无人机特点的简化　处理，根据无人机具体气动参数和仿真数据流程建立了基于　Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下模块化的某小型无人机仿真模型，通　过仿真对比理想环境和真实环境下该型无人机的４个典型　飞行参数（空速－－ａｉｒｓｐｅｅｄ、俯仰角一ｐｉｔｃｈ　ａｎｇｌｅ、滚转角一　ｂａｎｋ　ａｎｇｌｅ、偏航角一ｙａｗ　ａｎｇｌｅ）的输出值，验证了基于Ｓｉｍｕ—　ｌｉｎｋ模块化形式构建的中小型无人机动态模型的仿真平台　具有快速性和高效性优点，通过仿真平台建立与纯数字仿真　分析可以为下一步无人机模拟训练系统中动态飞行仿真模　型建立与飞行控制、导航系统的研究奠定基础。　参考文献：　［１］吴汉平等译．无人机系统导论［Ｍ］．北京：电子工业出版社，　２００３．　［２］康凤举．现代仿真技术与应用［Ｍ］．北京：国防工业出版社，　２０ｏ１．　［３］　陈欣，夏云程，董小虎．一种全数字半物理飞行控制实时仿真　系统［Ｊ］．南京航空航天大学学报，２００１，３３：２００—２０２．　（下转第１３６页）　一３５—　［４］　Ｔ　Ａ　Ｗｅｎｚｅｌ，Ｋ　Ｊ　Ｂｕｒｎｈａｍ，Ｍ　Ｖ　Ｂｌｕｎｄｅｌ１．Ｄｕａｌ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｋａｌｍａｎ　ｆｉｌｔｅｒ　ｆｏｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ『Ｊ］．Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｓｙｓ．　量　厘　ｔｅｍ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００６，４４（２）：１５３—１７１．　蒜　柱　墟　树　［５］Ｇ　Ｂａｆｆｅｔ，Ａ　Ｃｈａｒａｒａ．Ａｎ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｏｆ　ｔｉｒｅ—ｒｏａｄ　ｆｏｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｆｉｒｃｔｉｏｎ　ｏｒｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｓｅｅｕｒｉｔｙ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ『Ｊ］．ＩＥＥＥ／ＡＳＭＥ　Ｔｒｎｓａａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，２００７，１２（６）：６５１—６６１．　［６］杨财，宋健，黄全安．车身侧偏角实用算法仿真［Ｊ］．江苏大学　ｌ／ｓ　学报（自然科学版），２００８，２９（６）：４８２—４８５．　［７］　付皓．汽车电子稳定性系统质心侧偏角估计与控制策略研究　［Ｄ］．长春：吉林大学，２００８．　［８］　徐颖．基于信息融合技术的线控汽车状态和路面参数的仿真　估计与试验研究［Ｄ］．吉林大学，２００９．　［９］　Ｔ　Ａ　Ｗｅｎｚｅｌ，Ｋ　Ｊ　Ｂｕｒｎｈａｍ，Ｍ　Ｖ　Ｂｌｕｎｄｅｌｌ，Ｒ　Ａ　Ｗｉｌｌｉａｍｓ．Ａｐ－　ｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　（ａ）左前轮瓤向力估计　蚕　匣　・蒜　涩　Ｋａｌｍａｎ　Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ［Ｃ］．ＡＶＥＣ０４，２０１１：７２５—７３０．　［１Ｏ］Ｔ　Ａ　Ｗｅｎｚｅｌ，Ｋ　Ｊ　Ｂｕｒｎｈａｍ，Ｍ　Ｖ　Ｂｌｕｎｄｅｌｌ　ａｎｄ　Ｒ　Ａ　Ｗｉｌｌｉａｍｓ．　Ｄｕａｌ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｋａｌｍａｎ　ｆｉｌｔｅｒ　ｆｏｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｅｓｔｉ—　ｔ／ｓ　ｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２０１１，１４４（２）：１５３—１７１．　［１１］　郑智忠，等．基于扩展卡尔曼滤波汽车质心侧向速度观测器　［Ｊ］．农业机械学报，２００８，３９（５）：１—５．　［１２］　王仁广，等．基于自适应卡尔曼滤波算法确定汽车参考车速　［Ｊ］．农业机械学报，２００６，３７（４）：９—１１．　（ｂ）右前轮俩向力估计　图６驱动轮纵向力估计值　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｆｏｒｃｅ［Ｊ］．Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００５，　４３（１）：４０３－４１１．　［作者简介］　主建锋（１９８４一），男（汉族），陕西宝鸡人，博士，讲　师，研究方向：道路交通检测及车载仪器开发；　［２］　Ｍ　Ｓａｔｒｉａ，Ｍ　Ｃ　Ｂｅｓｔ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｋａｌｍａｎ　ｆｉｌｔｅｒ　ａｎｄ　ｒｏｂｕｓｔ　ｉｆｌｔｅｒ　ｆｏｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｓｔａｔｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ［Ｒ］．ＳＡＥ　Ｐａ－　ｐｅｒ　２００２一Ｏ１—１１８５，２００２．　李平（１９８１一），男（汉族），陕西安康人，工程师，　［３］　Ｍ　Ａ　Ｗｉｌｋｉｎ．ｅｔ　ａ１．Ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｖｅｒｉｉｃａｔｉｆｏｎ　ｏｆ　ａｎ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｋａｌｍａｎ　研究方向：智能控制与检测。　ｉｆｈｅｒ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｙｒｅ　ｆｏｒｃｅ［Ｒ］．ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ　２００６－０１—　１２８５，２００６．　（上接第３５页）　［４］张毅，等　仿真系统分析与设计［Ｍ］．北京：国防工业出版社，　２０１０．　［作者简介】　云　超（１９８３一），男（汉族），陕西宝鸡市人，博士研　究生，主要研究领域为无人机飞行仿真及模拟训练　技术；　［５］杨新，等．飞机六自由度仿真及模型研究［Ｊ］．系统仿真学报，　２０００．　［６］　肖业伦．航空航天器运动的建模［Ｍ］．北京：北京航空航天大　学出版社，２００３—６．　李小民（１９６８一），男（汉族），河北保定市人，教授，　－博士研究生导师，主要研究领域为无人机运用工　程；；　［７］耿通奋，黄一疏．小型无人机实时仿真系统研究［Ｊ］．计算机　仿真，２００４．　郑宗贵（１９６９一），男（汉族），北京市人，高工，主要研究领域为导弹　系统仿真技术；　刘　品（１９８５一），男（汉族），河南南阳市人，助理工程师，主要研究　领域为武器系统仿真技术。　一１３６一