WindFault 模块文档¶
所属工具箱：RflySim PHM
简介¶
一句话描述：该模块可对包含环境风在内的多种无人机飞行环境参数进行建模，支持注入常风、阵风、湍流风、风切变等多种风故障，输出标准化的环境参数总线。
该模块属于RflySim PHX故障注入与健康管理工具链的环境故障建模模块，主要用于为无人机飞行仿真提供带故障注入的真实环境模拟。模块接收故障输入信息与六自由度模型输出总线，除核心的风场建模与风故障注入外，还可同时完成温度、GPS定位、重力、气压、大气密度等多种常规环境参数的建模，最终将所有环境参数封装为标准化的Environment Model Bus输出，供后续仿真链路使用。
该模块通常配合CopterSim的六自由度刚体模型使用，可在RflySim闭环仿真框架中为PX4飞控仿真提供贴近真实飞行的带风况故障的环境数据，支持开展风干扰、风故障场景下的无人机控制算法鲁棒性测试、故障诊断与容错控制算法验证等研究，仿真结果可同步在RflySim3D可视化环境中展示。
端口说明¶
输入端口（Inputs）¶
| 端口名 | 数据类型 | 维度 | 说明 |
|---|---|---|---|
FaultIn |
double |
N×1 | 故障输入，包含故障ID和对应故障参数 |
Bus_6DOF |
Bus |
- | 封装简易环境模型和刚体六自由度模型输出的总线 |
envAltitude |
double |
1×1 | 无人机当前飞行高度 |
输出端口（Outputs）¶
| 端口名 | 数据类型 | 维度 | 说明 |
|---|---|---|---|
EnvModelBus |
Bus |
- | 封装环境建模结果的总线，包含温度TempC、GPS定位PosGPS、重力gravity、气压AirPressure、大气密度Rho、机体系风速Windb、地面系风速Wind |
参数配置（Parameters）¶
本模块无可配参数。
模块特性（Block Characteristics）¶
| 特性项 | 值 |
|---|---|
| 支持的数据类型 | double、single |
| 直接馈通（Direct Feedthrough） | 是 |
| 采样时间 | 继承 |
| 代码生成支持 | 否 |
数据通信协议¶
本模块不涉及网络通信。
相关模块¶
| 模块名 | 说明 |
|---|---|
TempCFault |
对环境温度传感器故障进行建模的PHM模块 |
PosGPSFault |
对GPS定位故障进行建模的PHM模块 |
GravityFault |
对重力参数故障进行建模的PHM模块 |
AirPressureFault |
对气压传感器故障进行建模的PHM模块 |
RhoFault |
对大气密度参数故障进行建模的PHM模块 |
注意事项与常见问题¶
- 初始化顺序：必须保证该模块连接的六自由度模型已经完成状态初始化，再接入本模块的6DOF Bus1输入，否则风场计算会获取错误的无人机位置与速度状态，导致仿真结果异常。
- 故障ID与参数匹配：不同风故障类型对应不同数量的故障参数，需严格按照故障ID匹配输入参数：故障ID
123458（常风故障）需传入3个故障参数，123459（阵风故障）需传入2个故障参数，123540（湍流风故障）需传入1个强度参数，123541（切向风故障）需传入1个强度参数，参数数量不匹配会导致故障注入失败或计算错误。 - 总线格式匹配：输入6DOF Bus1必须为RflySim标准六自由度+简易环境输出总线格式，输出Environment Model Bus为固定封装格式，请勿随意修改总线结构，否则会出现总线连接报错。
- 采样时间匹配：本模块的采样时间需要与上游六动力学模型的采样时间保持一致，不匹配会导致风场状态更新不及时，产生风速计算延迟误差。
- 噪声故障参数说明：噪声故障模式下，输入
NoiseParams向量的第一个元素固定为全局噪声增益，需确保NoiseParams长度大于等于1，否则会发生数组索引越界错误。 - 阵风参数含义说明：阵风故障输入参数第一个元素为最大阵风风速
vmax，第二个元素为阵风频率参数，请勿颠倒顺序输入，否则会生成不符合预期的阵风风场。
更新日志¶
v4.10(2024-07-25): 初始版本发布，支持包含常风、阵风、湍流风、切向风在内的带故障注入的环境风建模，同时集成温度、GPS定位、重力、气压、大气密度等环境参数建模功能。