CN107274741A - 一种基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统 - Google Patents

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李育
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Abstract

本发明公开了一种基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，属于航空虚拟训练技术领域。包括虚拟飞机集成及用户交互系统，虚拟飞机集成用于反映飞机实际运行状态，用户交互系统包括虚拟座舱、动态原理图模块、三维飞机模块以及培训教材，所述虚拟座舱通过建模方式仿真驾驶舱内全部的控制、显示设备，并将输入信号发送给所述虚拟飞机集成，由所述虚拟飞机集成响应并生成输出信号，所述动态原理图模块根据所述输出信号显示飞机系统内的各部件关联关系。本发明中，通过采用飞机真实的系统模型进行驱动，飞机系统接口状态与飞机真实一致，增设新的科目只需对系统模型接口进行简单对接就可顺利完成，极大地提高了地勤培训效果，成本低。

Description

一种基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统
技术领域
本发明属于航空虚拟训练技术领域，具体涉及一种基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统。
背景技术
目前国内地勤人员培训主要依赖于理论教学和真机培训模式，理论教学不生动，培训效果较差，基于科目脚本定制的该培训系统不能真实反映飞机的状态，主要以三维动画显示为基础，通过黑盒建模方式对科目激励输入进而给出相应的输出结果，此黑盒建模方式针对科目量身定制，由于后台不运行真实飞机系统的动态运行逻辑，只能对科目训练进行静态结果培训，培训的效果也只能让地勤人员简单熟悉操作流程，不利于地勤人员熟悉整个系统部件的运行原理，不能有效分担模拟器和真机的培训负担。并且，复杂飞行科目不能完全反映飞机的状态，而增设新的科目又需进行重新设计调试，设计工作量大，调试周期长，培训效果不佳。模拟器和真机培训造价高，往往一个部队团只有几台模拟器或可供培训的飞机，培训难度大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于飞机真实模型驱动的勤人员虚拟教学系统，基于PC机平台进行开发，可以使地勤人员足不出户就可独立完成培训。培训方便、造价低。
本发明基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，包括训练系统，所述训练系统包括虚拟飞机集成及用户交互系统，其中，
虚拟飞机集成，包括机载仿真模块以及声音仿真模块，用于反映飞机实际运行状态；
用户交互系统，包括虚拟座舱、动态原理图模块、三维飞机模块以及培训教材，所述虚拟座舱通过建模方式仿真驾驶舱内全部的控制、显示设备，并将输入信号发送给所述虚拟飞机集成，由所述虚拟飞机集成响应并生成输出信号，所述动态原理图模块根据所述输出信号显示飞机系统内的各部件关联关系，所述三维飞机模块根据所述输出信号输出飞机各组成部件的运行效果，所述培训教材存储有对飞机各部件的安装位置及拆卸安装步骤。
优选的是，所述机载仿真模块包括飞行仿真模块、飞控仿真模块、航电仿真模块以及起落架系统。
优选的是，所述飞行仿真模块以及飞控仿真模块通过MATLAB生成.DLL文件，并通过代码级综合构建所述虚拟飞机集成。
优选的是，所述航电仿真模块通过进程间综合构建所述虚拟飞机集成。
优选的是，多个所述训练系统以组网形式进行通信。
优选的是，所述训练系统通过通信模块连接培训计算机，所述培训计算机还连接有管理服务器，所述管理服务器包括学员信息管理、计算机网络管理以及系统版本管理。
优选的是，所述动态原理图模块首先根据用户输入创建原理图及动态组件，并根据所述输出信号驱动动态原理图的动态组件运行。
本发明中，通过采用飞机真实的系统模型进行驱动，飞机系统接口状态与飞机真实一致，本发明通过构建飞机真实模型驱动动态原理图和三维飞机。系统模型功能完整，能够真实反映飞机系统的原理状态，而且增设新的科目只需对系统模型接口进行简单对接就可顺利完成，调试周期短，培训效果佳，极大地提高了地勤培训效果，后续功能扩充升级简单，周期短，成本低。
附图说明
图1为按照本发明基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统的一优选实施例的基于飞机模型驱动的虚拟教学系统架构图。
图2为本发明图1所示实施例的虚拟飞机集成示意图。
图3为本发明图1所示实施例的动态原理图模块工作原理示意图。
图4为本发明图1所示实施例的直流二次电源系统动态原理图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本发明通过一种基于飞机真实模型驱动的虚拟教学系统。采用飞机真实的系统模型进行驱动，系统接口状态与飞机真实一致，本发明通过基于飞机真实模型驱动动态原理图和三维飞机。系统模型功能完整，能够真实反映飞机系统的各组成部件的原理状态，同时能够结合基于PC机平台进行开发，可以使地勤人员足不出户就可独立完成培训。培训方便、造价低。
如图1所示，本发明基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，包括训练系统，所述训练系统包括虚拟飞机集成及用户交互系统，其中，
虚拟飞机集成，包括机载仿真模块以及声音仿真模块，用于反映飞机实际运行状态；
用户交互系统，包括虚拟座舱、动态原理图模块、三维飞机模块以及培训教材，所述虚拟座舱通过建模方式仿真驾驶舱内全部的控制、显示设备，并将输入信号发送给所述虚拟飞机集成，由所述虚拟飞机集成响应并生成输出信号，所述动态原理图模块根据所述输出信号显示飞机系统内的各部件关联关系，所述三维飞机模块根据所述输出信号输出飞机各组成部件的运行效果，所述培训教材存储有对飞机各部件的安装位置及拆卸安装步骤。
需要说明的是，本发明基于飞机模型驱动的虚拟教学系统，可以进行单台单人训练，也可以通过服务器组网进行多人协同训练，单台单人训练系统主要由虚拟飞机和用户交互系统组成。多人协同训练时在单台单人训练系统基础上增设服务器和相关的联网配置，服务器内主要由学员信息模块、计算机网络管理模块和系统版本管理模块，联网配置主要采用以太网进行组网配置。
参考图2，虚拟飞机集成主要完成大运飞机航电系统、飞控系统、航电系统、供电系统、动力/燃油系统、液压系统、起落架系统、环控系统、舱门系统等的功能逻辑仿及系统间交互仿真，航电系统采机飞机真实机载代码进行移植，其它系统仿真模型均采用经实验室验证的模型进行移值综合至虚拟飞机集成，所有飞机系统模型均能真实反映飞机实际运行状态。
用户交互系统主要包括虚拟座舱、动态原理图、三维飞机等，虚拟座舱通过建模方式仿真驾驶舱内全部的控制、显示设备。各种显示器、指示器、仪表、开关、控制盒、电门、手柄、按钮、指示灯、旋钮、调整装置等的操作、指示及响应与真实飞机一致；形状、大小、颜色、亮度等与真实飞机一致。动态原理图工作原理如图3所示，将机、电、液动作和通断路效果与飞机仿真及虚拟驾驶舱的操作同步交联。使受训人员在实践操作训练的同时对系统内部分系统关系、外部交联关系及分系统工作机制进行理解。图4给出了一个动态原理图的具体案例--直流二次电源系统原理图。
本实施例中，三维飞机是将系统各组成部件的运行效果与飞机仿真及虚拟驾驶舱的操作同步交联。使受训人员在实践操作训练的同时熟悉系统各组成部分的原理及运行机制，同时结合维修培训教材对三维飞机各部件的安装位置及拆卸安装步骤进行理解。通过训练可以使地勤人员快速进行飞机故障定位及维护。
本实施例中，所述训练系统通过通信模块连接培训计算机，所述培训计算机还连接有管理服务器，所述管理服务器包括学员信息管理、计算机网络管理以及系统版本管理，其中，学员信息模块主要包括：教员、学员访问登录及基本信息的管理；自动建立和维护教员教学和学员训练、考核的档案；支持教学员基本信息、训练信息和考核成绩的查询检索；记录系统状态信息，如：技术状态、系统版本变更等。
本发明所具有的优点：
一种基于飞机真实模型驱动的虚拟教学系统，能够真实反映飞机所有的状态，结合动态原理图和三维飞机，能够直观让地勤人员对系统原理、系统各组成部件的安装及拆卸进行熟悉，还能够让地勤人员快速进行飞机故障定位，同时由于支持单台或多台PC机开发，能够支持单机训练、多机协同训练。有效提高地勤人员培训的效果和效率。
具体的，虚拟培训教室由1台系统服务器，1台教员计算机，1台培训管理员计算机，1台系统管理员计算机和若干学员培训计算机构成。具有单机训练模式、多机联训模式等。并且能够正确、形象、生动的仿真飞机主要系统的工作原理，将机、电、液动作和通断路效果与飞机仿真及虚拟驾驶舱的操作同步交联。使受训人员在实践操作训练的同时对系统内部分系统关系、外部交联关系及分系统工作机制进行理解。大大提高培训的效果和效率。。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于，包括训练系统，所述训练系统包括虚拟飞机集成及用户交互系统，其中，
虚拟飞机集成，包括机载仿真模块以及声音仿真模块，用于反映飞机实际运行状态；
用户交互系统，包括虚拟座舱、动态原理图模块、三维飞机模块以及培训教材，所述虚拟座舱通过建模方式仿真驾驶舱内全部的控制、显示设备，并将输入信号发送给所述虚拟飞机集成，由所述虚拟飞机集成响应并生成输出信号，所述动态原理图模块根据所述输出信号显示飞机系统内的各部件关联关系，所述三维飞机模块根据所述输出信号输出飞机各组成部件的运行效果，所述培训教材存储有对飞机各部件的安装位置及拆卸安装步骤。
2.如权利要求1所述的基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于：所述机载仿真模块包括飞行仿真模块、飞控仿真模块、航电仿真模块以及起落架系统。
3.如权利要求2所述的基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于：所述飞行仿真模块以及飞控仿真模块通过MATLAB生成.DLL文件，并通过代码级综合构建所述虚拟飞机集成。
4.如权利要求2所述的基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于：所述航电仿真模块通过进程间综合构建所述虚拟飞机集成。
5.如权利要求1所述的基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于：多个所述训练系统以组网形式进行通信。
6.如权利要求5所述的基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于：所述训练系统通过通信模块连接培训计算机，所述培训计算机还连接有管理服务器，所述管理服务器包括学员信息管理、计算机网络管理以及系统版本管理。
7.如权利要求1所述的基于飞机模型驱动的地勤人员虚拟教学系统，其特征在于：所述动态原理图模块首先根据用户输入创建原理图及动态组件，并根据所述输出信号驱动动态原理图的动态组件运行。
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