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第 18 卷增刊 2
系 统 仿 真 学 报©
Vol. 18 Suppl.2
2006 年 8 月 Journal of System Simulation Aug., 2006
·664·
飞行模拟器综合导航系统建模与仿真
黄金明
1
，王立文
1
，郑淑涛
2
（1.中国民用航空学院 航空地面特种设备研究基地, 天津 300300; 2.哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所, 哈尔滨 150001）
摘 要：模拟器导航系统主要为飞行员提供模拟飞行中的位置及其航行参数并安全导引飞机沿既定
航线飞行。结合航空仿真技术发展和全任务飞行模拟器样机的任务需求，在 MATLAB/SIMULINK
平台上构建了捷联惯导及基于区域导航法的无线电导航仿真模型。采用 VAPS6.3 制作出主飞行仪
表，作为导航系统仿真的终端显示。利用 RT-LAB 平台构建分布式飞行仿真系统，实现导航外部
特性的半实物仿真。经系统调试证明了该方法的有效性。
关键词：飞行模拟器；无线电导航；惯性导航；仪表着陆系统；RT-LAB；分布式交互仿真；实时仿真
中图分类号：TP391.9; V243.6 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2006) S2-0664-05
Modeling and Simulation of Integrated Navigation System in Flight Simulator
HUANG Jin-ming
1
, WANG Li-wen
1
, ZHENG Shu-tao
2
(1.Aviation Ground Special Equipment Research Base, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China;
2.Institute of Electro-hydraulic Servo Simulation and Test System, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract: Navigation system in flight simulator mainly provides with the position and other navigation parameters for pilots
in the process of flight simulation training and also safely makes access to established courses. Considering current
development of aviation simulation technology and practical request of the prototyping of full flight simulator, strap-down
inertial navigation model and radio navigation models with the method of region navigation were made on
MATLAB/SIMULINK platform. Based on VAPS6.3, primary flight displays were made as terminal displays of the navigation
simulation system. Through construction of a distributed flight simulation system based on RT-LAB platform, the outer
characteristics of the navigation system were achieved with hardware-in-the-loop simulation. The results of experiments
show the effectiveness of this method.
Key words: flight simulator; radio navigation; inertial navigation; Instrument landing system(ILS);RT-LAB; Distributed
interactive simulation; real-time simulation
引 言
飞行模拟器是典型的人在回路中的实时仿真系统。目
前，飞行模拟技术已成为研究飞行和实现飞行训练目的的最
佳途径。飞行模拟器作为现代仿真技术发展的重要方向，主
要用于飞行员的训练，通过特定的物理效应设备，生成人需
要的感知环境，以达到训练飞行员熟练驾驶的目的
[1]
。导航
系统是飞行模拟器中的一个子系统，在训练过程中主要为飞
行员提供模拟飞行中的位置、方向、距离和速度等导航参数
并导引飞机沿既定航线飞行。从功能上讲，导航系统仿真部
分需模拟真实飞机导航设备外特性，包括操作特性、显示、
逻辑关系等。本文主要针对某大型民机导航系统进行建模，
基于 RT-LAB 平台构建分布式飞行仿真系统，实现导航外部
特性的半实物仿真。
RT-LAB 是加拿大 Opal-RT 公司开发的基于 MATLAB
软件环境之上的一种工业级分布式实时仿真平台。平台与
收稿日期：2006-04-13 修回日期：2006-06-08
基金项目：中国民航总局科技基金项目(2002703)。
作者简介：黄金明(1982-)，男，江西人，硕士生，研究方向为飞行模拟
器航电系统仿真；王立文(1962-)，男，满族，河北人，教授，博导，民
航特聘专家，研究方向为航空地面特种设备、六自由度并联机器人、智
能控制系统与过程控制系统；郑淑涛(1977-)，男，河南人，博士生，研
究方向为飞行模拟器操纵负荷系统。
MATLAB/SIMULINK、MATLAB/STATEFLOW 可实现无缝
连接；平台运行在命令节点（Host）、编译节点、目标节点
（Target）、通讯连接（实时火线和以太网连接）和 I/O 板卡
的硬件配置之上。平台支持硬件在回路中的仿真；支持与其
它非实时仿真平台的协同仿真；能自动划分模型并产生分布
式仿真代码，在仿真模型各子系统之间可以获取实时通信和
同步控制
[2-5]
。
1 导航系统基本原理介绍
导航系统按有效工作距离可分为近程导航系统和远程
导航系统。近程导航系统主要指无线电导航系统；远程导航
系统主要指惯性基准系统（IRS）和全球定位系统（GPS）。
本文建立的导航模型包括近程无线电导航模型和捷联惯性
导航模型。
1.1 无线电导航仿真原理
现代民用飞机已普遍使用以 VOR/DME（全向信标接收
机/测距机）为基础的区域导航（RNAV）系统，即 VOR/DME
RNAV 系统。VOR/DME RNAV 基本原理为：连续测量飞机
到 VOR/DME 地面信标台的方位和距离信息，从而获得飞往
某个确定航路点的航向和距离
[6]
。利用 VOR 所测方位角、
DME 测得的斜距以及气压高度作为基本输入信号，来计算
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