CN104504958B - 飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法 - Google Patents

飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法 Download PDF

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Abstract

一种飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法。训练器包括教员控制客户端、飞机虚拟仿真系统服务器和多个学员客户端；其中教员控制客户端与飞机虚拟仿真系统服务器相连，而飞机虚拟仿真系统服务器则与多个学员客户端相接。教员控制客户端内装有教员控制客户端程序、维修任务数据库和维修结果评估模块。飞机虚拟仿真系统服务器主要包括虚拟场景数据库、共享资源约束机制、Petri网协同关系模型和场景一致性实现约束。学员客户端包括维修手册模块、3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景。本发明的飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法有益效果：可完成大型复杂装备多人协同维修的训练，提高维修人员规范操作、多人协作的能力。

Description

飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法
所属技术领域
本发明属于民用航空技术领域，特别是涉及一种飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法。
背景技术
随着中国民航业的快速发展，机队规模不断扩大。与此同时，民机系统的集成度和复杂性也在不断提高，因此民机维修工艺日趋复杂。因此，当今民航维修领域亟需解决提高维修训练效率、维修人员的技术水平等问题。
目前维修系统中的训练方法多种多样，但大多是以提高熟练操作度为主，因此仿真度不高，达不到使受训人员身临其境，感觉操作力度，操作站位等的效果。例如，波音公司利用改进的Dassault/IBM计算机辅助三维交互应用系统(CATIA)完成飞机的数字化拆装，提供了一种相对有效的维修性工具。虽然该装备的分布式结构可容纳多人同时实训，但是该系统仅用于拆装训练，但不能实现维修班组成员的协同操作，因此实训的综合程度不高，训练过程不完整。另外，虽然少数机构使用国外进口的机务维护训练器，但这些训练器综合程度较高，价格昂贵，而且一次只能容纳少数人员实训，因此训练效率较低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的在于提供了一种基于维修任务，能同时训练多名学员作为一个维修班组的飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法。
为了达到上述目的，本发明提供的飞机数字化协同虚拟维护训练器包括教员控制客户端、飞机虚拟仿真系统服务器和多个学员客户端；其中教员控制客户端与飞机虚拟仿真系统服务器相连，而飞机虚拟仿真系统服务器则与多个学员客户端相接。
所述的教员控制客户端内装有教员控制客户端程序、维修任务数据库和维修结果评估模块。
所述的飞机虚拟仿真系统服务器主要包括虚拟场景数据库、共享资源约束机制模块、Petri网协同关系模型和场景一致性实现约束模块。
所述的学员客户端包括维修手册模块、3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景。
本发明提供的利用上述飞机数字化协同虚拟维护训练器进行的协同维修方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)教员在教员控制客户端的维修任务数据库中选择维修任务，然后传送给飞机虚拟仿真系统服务器；
2)飞机虚拟仿真系统服务器接收该维修任务，并检索维修任务特征数据库，然后通过特征映射确定主场景和子场景数据，并将维修任务和场景数据编号发送给多个学员客户端(3)；
3)学员客户端接收到维修任务和场景数据编号后，加载实时渲染的场景数据、驾驶舱内视景和维修手册模块，驾驶舱内视景输出相应的效应，多个学员将参考维修手册模块中的具体内容在3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景中协同操作，完成维修任务；
4)在协同维修过程中，飞机虚拟仿真系统服务器将接收各个学员客户端的操作指令以进行驾驶舱内视景和3D飞机场景实时渲染，并加载基于组件装配约束关系的Petri网协同关系模型和共享资源控制网来约束资源派遣次序，之后学员在3D飞机仿真环境的工具库和航材库中领取拆装所需的工具和航材，维修过程中飞机虚拟仿真系统服务器采用锁同步技术实现场景一致性，并通过动态的操作序列数据链表存储各学员客户端的操作信息；
5)最后教员控制客户端接收拆卸序列数据链表，并利用维修结果评估模块自动评估维修操作任务完成情况。
本发明提供的飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法的有益效果：可完成大型复杂装备多人协同维修的训练，可提高维修人员规范操作、多人协作的能力。
附图说明
图1是本发明提供的飞机数字化协同虚拟维护训练器结构示意图。
图中1.教员控制客户端，2.飞机虚拟仿真系统服务器，3.学员客户端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的飞机数字化协同虚拟维护训练器及协同维修方法进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的飞机数字化协同虚拟维护训练器包括教员控制客户端1、飞机虚拟仿真系统服务器2和多个学员客户端3；其中教员控制客户端1与飞机虚拟仿真系统服务器2相连，而飞机虚拟仿真系统服务器2则与多个学员客户端3相接，并且飞机虚拟仿真系统服务器2与教员控制客户端和多个学员客户端3进行双向通信。
所述的教员控制客户端1内装有教员控制客户端程序、维修任务数据库和维修结果评估模块。教员通过控制客户端程序设定维修任务，调用维修任务数据库，发送维修任务及故障信息到虚拟仿真系统服务器2，发送维修任务工卡或实训指导书到学员客户端3，并接收虚拟仿真系统服务器2传来的学员客户端3维修任务过程中的拆卸序列数据链表和实训报告，利用维修结果评估模块自动评估学员的实训结果和成绩。
所述的飞机虚拟仿真系统服务器2主要包括虚拟场景数据库、共享资源约束机制模块、Petri网协同关系模型和场景一致性实现约束模块。飞机虚拟仿真系统服务器2接收教员控制客户端1发送过来的维修任务和故障信息，检索维修任务特征数据库，通过特征映射确定虚拟飞机主场景和子场景数据，然后将维修任务和场景数据编号发送给多个学员客户端3。在协同维修过程中，飞机虚拟仿真系统服务器2接收各个学员客户端3的操作指令以进行驾驶舱内视景和3D飞机场景实时渲染，采用锁同步技术实现各个学员客户端场景一致性，并通过动态的操作序列数据链表存储各学员客户端3的操作信息，接收各学员客户端3提交的实训报告，最后将拆卸序列数据链表和实训报告发送给教员控制客户端1。
所述的学员客户端3包括维修手册模块、3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景。维修手册模块由飞机维修手册AMM、TSM、ASM、AWM、AWL及维修工卡组成。3D飞机仿真环境由飞机主场景和子场景组成，主场景支持飞机绕机检查、勤务等实训，子场景由飞机各个舱的LRU三维模型组成，LRU三维模型有功能属性、故障属性、拆装属性。驾驶舱内视景由各机载系统仿真模型组成，包括功能模型、操作模型、故障模型，支持系统的操作、测试、故障效应显示。学员客户端3接收飞机虚拟仿真系统服务器2转发过来的维修任务和故障信息，驱动驾驶舱内视景和3D飞机仿真环境输出相应的效应，学员参考维修手册，在3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景中协同操作，完成维修任务。学员的操作信息和实训报告通过TCP网络发送给飞机虚拟仿真系统服务器2。
本发明提供的利用上述飞机数字化协同虚拟维护训练器进行的协同维修方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)教员在教员控制客户端1的维修任务数据库中选择维修任务，然后传送给飞机虚拟仿真系统服务器2；
2)飞机虚拟仿真系统服务器2接收该维修任务，并检索维修任务特征数据库，然后通过特征映射确定主场景和子场景数据，并将维修任务和场景数据编号发送给多个学员客户端3；
3)学员客户端3接收到维修任务和场景数据编号后，加载实时渲染的场景数据、驾驶舱内视景和维修手册模块，驾驶舱内视景输出相应的效应，多个学员将参考维修手册模块中的具体内容在3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景中协同操作，完成维修任务；
4)在协同维修过程中，飞机虚拟仿真系统服务器2将接收各个学员客户端3的操作指令以进行驾驶舱内视景和3D飞机场景实时渲染，并加载基于组件装配约束关系的Petri网协同关系模型和共享资源控制网来约束资源派遣次序，之后学员在3D飞机仿真环境的工具库和航材库中领取拆装所需的工具和航材，维修过程中飞机虚拟仿真系统服务器2采用锁同步技术实现场景一致性，并通过动态的操作序列数据链表存储各学员客户端的操作信息；
5)最后教员控制客户端1接收拆卸序列数据链表，并利用维修结果评估模块自动评估维修操作任务完成情况。

Claims (2)

1.一种飞机数字化协同虚拟维护训练器，其包括教员控制客户端(1)、飞机虚拟仿真系统服务器(2)和多个学员客户端(3)；其中教员控制客户端(1)与飞机虚拟仿真系统服务器(2)相连，而飞机虚拟仿真系统服务器(2)则与多个学员客户端(3)相接；其特征在于：所述的飞机虚拟仿真系统服务器(2)主要包括虚拟场景数据库、共享资源约束机制模块、Petri网协同关系模型和场景一致性实现约束模块。
2.一种利用权利要求1所述的飞机数字化协同虚拟维护训练器进行的协同维修方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)教员在教员控制客户端(1)的维修任务数据库中选择维修任务，然后传送给飞机虚拟仿真系统服务器(2)；
2)飞机虚拟仿真系统服务器(2)接收该维修任务，并检索维修任务特征数据库，然后通过特征映射确定主场景和子场景数据，并将维修任务和场景数据编号发送给多个学员客户端(3)；
3)学员客户端(3)接收到维修任务和场景数据编号后，加载实时渲染的场景数据、驾驶舱内视景和维修手册模块，驾驶舱内视景输出相应的效应，多个学员将参考维修手册模块中的具体内容在3D飞机仿真环境和驾驶舱内视景中协同操作，完成维修任务；
4)在协同维修过程中，飞机虚拟仿真系统服务器(2)将接收各个学员客户端(3)的操作指令以进行驾驶舱内视景和3D飞机场景实时渲染，并加载基于组件装配约束关系的Petri网协同关系模型和共享资源控制网来约束资源派遣次序，之后学员在3D飞机仿真环境的工具库和航材库中领取拆装所需的工具和航材，维修过程中飞机虚拟仿真系统服务器(2)采用锁同步技术实现场景一致性，并通过动态的操作序列数据链表存储各学员客户端的操作信息；
5)最后教员控制客户端(1)接收拆卸序列数据链表，并利用维修结果评估模块自动评估维修操作任务完成情况。
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