CN110767027B - 一种飞行员空间态势感知辅助训练系统 - Google Patents

一种飞行员空间态势感知辅助训练系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，包括球形铁壳，球形铁壳内腔的底部通过多个升降器连接有支撑台，支撑台的上面开设有环形滑槽，环形滑槽上滑配连接有两个滑块，滑块上固定有支撑杆，两个支撑杆上端相对的面上分别固定有第一电机，第一电机的输出轴连接杆连接在飞机模拟机上，滑块的底部设有第一驱动机构，球形铁壳的内腔设有移动块，移动块的一侧设有通过第二驱动机构驱动且材质为磁铁的滑动轮，移动块面向飞机模拟机的一侧设有声音播放源，移动块上还设有陀螺仪。本发明通过模拟飞机在飞行时候的颠簸状态，然后在颠簸状态过后，飞行员需要把飞机的空间状态调整到声音源的位置去，其中声音源是在飞机机头方向任意位置的。

Description

一种飞行员空间态势感知辅助训练系统
技术领域
本发明涉及飞行训练技术领域，特别涉及一种飞行员空间态势感知辅助训练系统。
背景技术
飞行人员时常面对复杂的空中情境，而保持良好的空间态势感知能力对于预防人因失误十分重要。由于人类空间定向系统本身可以引起歧义，如耳石器不能区分重力与惯性力而导致躯体重力错觉。因此，在定向感知系统外，寻找一种线索提高空间姿态感知能力是有意义的。
飞行员在飞行的时候，经常会在空中遇到一些颠簸的状态，在颠簸的状态过后，就会导致飞机的飞行姿态与原来应有的飞行姿态不一致，此时，飞行员就要将飞机调整到正常的飞行姿态中。
对于上述的情况，飞行员要经常的进行训练，这样在实际的操作中就不会有操作失误的情形。在目前对于飞行员该项技能的训练中，通常都是通过绘制飞机窗外景象让飞行员判断的方式进行练习，但是这种方式没有实际的操作杆，与实际的操作有较大的区别，不能有效的进行训练。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，通过模拟飞机在飞行时候的颠簸状态，然后在颠簸状态过后，飞行员需要把飞机的空间状态调整到声音源的位置去，其中声音源是在飞机机头方向任意位置的。
为此，本发明提供一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，包括球形铁壳，所述球形铁壳上开设有门，球形铁壳下设有用于支撑球形铁壳的支撑柱，所述球形铁壳内腔的底部通过多个升降器连接有支撑台，每一个升降器的升降端与所述支撑台的底面活动连接，所述支撑台的上面开设有环形滑槽，环形滑槽上分别滑配连接有两个位置相对的滑块，滑块上固定有纵向的支撑杆，两个支撑杆上端相对的面上分别固定有一个第一电机，两个第一电机的输出轴分别通过一连接杆连接在飞机模拟机上，飞机模拟机内设有用于飞行员调整飞机姿态的操控系统，所述滑块的底部设有用于驱动滑块在环形滑槽上滑动的第一驱动机构，所述球形铁壳的内腔设有移动块，移动块面向内腔的一侧设有滑动轮，滑动轮通过第二驱动机构进行驱动，所述滑动轮的材质为磁铁，所述移动块面向所述飞机模拟机的一侧设有用于播放声音的声音播放源，移动块上还设有陀螺仪，所述球形铁壳上还设有中央处理器和电源装置，所述中央处理器分别与所述升降器、第一电机、第一驱动机构、飞机模拟机内的操控系统、第二驱动机构、声音播放源以及陀螺仪信号连接，所述电源装置分别与所述中央处理器、升降器、第一电机、第一驱动机构、飞机模拟机内的操控系统、第二驱动机构、声音播放源以及陀螺仪电连接。
进一步，所述支撑台的形状为三角形，所述升降器的数量有三个，且每一个升降器分别连接在三角形支撑台底面的每一个顶角处。
更进一步，所述升降器为剪叉式升降器，剪叉式升降器的升降端活动连接在所述支撑台的底面上，所述剪叉式升降器与所述中央处理器信号连接，所述剪叉式升降器与所述电源装置电连接。
进一步，所述滑动轮的数量有一个且设在所述移动块面向内腔一侧的中央，所述移动块面向内腔一侧设有多个均匀分布且用于辅助滑动轮运行稳定的支撑轮。
更进一步，所述支撑轮包括多个分别固定在所述移动块上的连接杆，每一个连接杆的自由端均设有万向轮，万向轮与所述球形铁壳的内腔接触，所述万向轮的材质为磁铁。
进一步，所述第一驱动机构包括沿所述环形滑槽的宽度方向开设在所述滑块底部的凹槽，凹槽沿长度方向上的一个槽壁上固定有第二电机，第二电机的输出轴连接有第一转轴的一端，第一转轴的另一端通过第一轴承活动连接在所述凹槽沿长度方向上的另一个槽壁上，所述第一转轴的通过键连接有滚轮，所述中央处理器与所述第二电机信号连接，所述电源装置与所述第二电机电连接。
进一步，所述第二驱动机构包括固定在所述滑动轮面向内腔一侧的第三电机，第三电机的输出轴与U型杆的闭合段连接，U型杆的开口端设有第二转轴、第四电机以及第二轴承，其中第四电机和第二轴承分别固定在所述U型杆的开口端相对的两侧，第四电机的输出轴与所述第二转轴的一端连接，第二轴承与所述第二转轴的另一端连接，所述中央处理器分别与所述第三电机和第四电机信号连接，所述电源装置分别与所述第三电机和第四电机电连接。
进一步，所述门的材质为铁制，所述门在闭合的时候，所述球形铁壳的内腔和所述门的内表面平滑连续。
本发明提供的飞行员空间态势感知辅助训练系统，具有如下有益效果：
1、通过模拟飞机在飞行时候的颠簸状态，然后在颠簸状态过后，飞行员需要把飞机的空间状态调整到声音源的位置去，其中声音源是在飞机机头方向任意位置的；
2、使用磁悬浮的方式将声音源进行变换，这样在球形铁壳中就无需给声音源架设轨道，而且可以保证声音源在各个方向上进行变换，不受制于轨道的限制；
3、通过三角形的支撑台和三个角处的升降平台活动连接，使得模拟的场景与飞机真实的颠簸状态更加清晰；
4、将飞机的控制系统与本系统进行结合，方便飞行员在调整飞机状态的角度的时候更加熟悉，从而达到训练的效果。
附图说明
图1为本发明提供的飞行员空间态势感知辅助训练系统的整体结构纵向剖视示意图；
图2为本发明提供的飞行员空间态势感知辅助训练系统的支撑台与球形铁壳连接的结构示意图；
图3为本发明提供的飞行员空间态势感知辅助训练系统的支撑台与飞机模拟机连接的结构示意图；
图4为本发明提供的飞行员空间态势感知辅助训练系统的移动块在球形铁壳内滑动的结构示意图；
图5为本发明提供的飞行员空间态势感知辅助训练系统的第二驱动机构的结构剖视示意图。
附图标记说明：
1、球形铁壳；2、支撑柱；3、陀螺仪；4、支撑台；5、升降器；6、环形滑槽；7、支撑杆；8、飞机模拟机；9、连接杆；10、滑块；11、声音播放源；12、移动块；13、第一驱动机构；13-1、第一转轴；13-2、凹槽；13-3、滚轮；14、第一电机；15、第二驱动机构；15-1、第三电机；15-2、U型杆；15-3、第二转轴；15-4、第四电机；15-5、第二轴承；16、支撑轮；17、滑动轮。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的多个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本申请文件中，未经明确的部件型号以及结构，均为本领域技术人员所公知的现有技术，本领域技术人员均可根据实际情况的需要进行设定，在本申请文件的实施例中不做具体的限定。
实施例1
本实施例提供了一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，通过基本的必要技术特征实现本发明，以解决本申请文件中技术背景部分所提出的问题。
具体的，如图1-3所示，本发明提供了一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，包括球形铁壳1，所述球形铁壳1上开设有门，球形铁壳1下设有用于支撑球形铁壳1的支撑柱2，所述球形铁壳1内腔的底部通过多个升降器5连接有支撑台4，每一个升降器5的升降端与所述支撑台4的底面活动连接，所述支撑台4的上面开设有环形滑槽6，环形滑槽6上分别滑配连接有两个位置相对的滑块10，滑块10上固定有纵向的支撑杆7，两个支撑杆7上端相对的面上分别固定有一个第一电机14，两个第一电机14的输出轴分别通过一连接杆9连接在飞机模拟机8上，飞机模拟机8内设有用于飞行员调整飞机姿态的操控系统，所述滑块10的底部设有用于驱动滑块10在环形滑槽6上滑动的第一驱动机构13，所述球形铁壳1的内腔设有移动块12，移动块12面向内腔的一侧设有滑动轮17，滑动轮17通过第二驱动机构15进行驱动，所述滑动轮17的材质为磁铁，所述移动块12面向所述飞机模拟机8的一侧设有用于播放声音的声音播放源11，移动块12上还设有陀螺仪3，所述球形铁壳1上还设有中央处理器和电源装置，所述中央处理器分别与所述升降器5、第一电机14、第一驱动机构13、飞机模拟机8内的操控系统、第二驱动机构15、声音播放源11以及陀螺仪3信号连接，所述电源装置分别与所述中央处理器、升降器5、第一电机14、第一驱动机构13、飞机模拟机8内的操控系统、第二驱动机构15、声音播放源11以及陀螺仪3电连接。
在本实施例中，飞行员在训练的时候，通过球形铁壳1上的门进入球形铁壳1内，同时，在做到球形铁壳1内的飞机模拟机8上，之后，飞行员开始进行训练，中央处理器在设定的时间内，即颠簸的时间，向每一个升降器5分别以相同时间间隔持续的发送随机的升降信号和升降距离的信号，每一个发送的升降信号和升降距离的信号不一致，使得每一个升降器5进行升降，升降器5的升降取决于升降信号的信号内容，升降的距离取决于升降距离信号的内容，此时，会使得支撑台4表面晃动，此时，由于飞机模拟机8在支撑台4上，因此，就模拟了飞机模拟机8的颠簸。在到达所述设定的时间后，中央处理器停止向每一个升降器5发送随机的升降信号和升降距离的信号。之后，中央处理器向第二驱动机构15发出随机信号，该随机信号为方向信号和时间信号，使得第二驱动机构15驱动滑动轮17进行移动，滑动轮17沿着方向信号的方向上移动时间信号中的时间，到达任意的位置，此时滑动轮17停止运动，中央处理器再向声音播放源11发出播放声音的信号，此时，中央处理器接收飞机模拟机8内的操控系统飞行员调整的方位信号，在接收到飞行员调整的方位信号之后，将飞行员调整的方位信号中的方位与陀螺仪3所检测到的方位进行对比，如果飞行员选择的方位信号中的方位与陀螺仪3所检测到的方位一致，则通过声音播放源11向飞行员播放成功的语音，如果飞行员选择的方位信号中的方位与陀螺仪3所检测到的方位不一致，则通过声音播放源11向飞行员播放失败的语音。在中央处理器调整的方位信号的同时，向第一驱动机构13和第一电机发送指令，使得飞机模拟机8进行三维的角度变换，将飞机模拟机8调整到飞行员所调整的方位，其中，环形滑槽6和滑块给何使得飞机模拟机8以环形滑槽的中心轴进行旋转，第一电机驱动飞机模拟机8进行纵向上方向的改变，综合，是改变其三维空间的姿态。以此方式进行声音的训练。
对于飞机模拟机8的内部，与真实的飞机驾驶舱一致，飞机模拟机8内的操控系统所发送的指令为飞机三维姿态的指令。
在本实施例中，所述门的材质为铁制，所述门在闭合的时候，所述球形铁壳1的内腔和所述门的内表面平滑连续。
在本实施例中，滑动轮17的材质为磁铁，使得滑动轮17与球形铁壳1之间具有吸和的作用，这样在球形铁壳中就无需给声音源架设轨道，而且可以保证声音源在各个方向上进行变换，不受制于轨道的限制；同时，使用球形铁壳还可以屏蔽外界的信号干扰，使得飞行员在其中训练的时候，可以不受外界的干扰。
在本实施例中，声音播放源11可以使用立体音响。活动连接的方式可以为使用铰接件铰接，也可以为万向连接件万向连接，及只要保证升降器5的升降端与所述支撑台4的底面持续连接，但是升降器5的升降端与所述支撑台4的底面之间的夹角可以变动。
实施例2
本实施例是基于实施例1并对实施例1中的实施方案进行优化，使得本实施例在运行的过程中更加的稳定，性能更加的良好，但是并不仅限于本实施例所描述的一种实施方式。
具体的，所述支撑台4的形状为三角形，所述升降器5的数量有三个，且每一个升降器5分别连接在三角形支撑台4底面的每一个顶角处。
使用三角形的形状作为支撑台4的形状，可以使得支撑台4进行颠簸的时候，可以产生三维的效果，更加逼真的还原飞机的飞行颠簸。
在本实施例中，所述升降器5为剪叉式升降器，剪叉式升降器的升降端活动连接在所述支撑台4的底面上，所述剪叉式升降器与所述中央处理器信号连接，所述剪叉式升降器与所述电源装置电连接。
中央处理器在设定的时间内，即颠簸的时间，向每一个剪叉式升降器分别以相同时间间隔持续的发送随机的升降信号和升降距离的信号，每一个发送的升降信号和升降距离的信号不一致，使得每一个剪叉式升降器进行升降，剪叉式升降器的升降取决于升降信号的信号内容，升降的距离取决于升降距离信号的内容，此时，会使得支撑台4表面晃动。
实施例3
本实施例是基于实施例1并对实施例1中的实施方案进行优化，使得本实施例在运行的过程中更加的稳定，性能更加的良好，但是并不仅限于本实施例所描述的一种实施方式。
具体的，所述滑动轮17的数量有一个且设在所述移动块12面向内腔一侧的中央，所述移动块12面向内腔一侧设有多个均匀分布且用于辅助滑动轮17运行稳定的支撑轮16。
在本实施例中，通过支撑轮16使得移动块12运行的更加稳定，同时，支撑轮16的材质与滑动轮17的材质是一致的，也为磁铁的材质。
在本实施例中，所述支撑轮16包括多个分别固定在所述移动块12上的连接杆，每一个连接杆的自由端均设有万向轮，万向轮与所述球形铁壳1的内腔接触，所述万向轮的材质为磁铁。
实施例4
本实施例是基于实施例1并对实施例1中的实施方案进行优化，使得本实施例在运行的过程中更加的稳定，性能更加的良好，但是并不仅限于本实施例所描述的一种实施方式。
具体的，如图3所示，所述第一驱动机构13包括沿所述环形滑槽6的宽度方向开设在所述滑块10底部的凹槽13-2，凹槽13-2沿长度方向上的一个槽壁上固定有第二电机，第二电机的输出轴连接有第一转轴13-1的一端，第一转轴13-1的另一端通过第一轴承活动连接在所述凹槽13-2沿长度方向上的另一个槽壁上，所述第一转轴13-1的通过键连接有滚轮13-3，所述中央处理器与所述第二电机信号连接，所述电源装置与所述第二电机电连接。
在本实施例中，中央处理器在控制第一驱动机构13驱动滑块10的时候，中央处理器向第二电机发送转动指令，第二电机转动，带动第一转轴13-1转动，从而使得滚轮13-3滚动，从而驱动滑块10在滑槽内滑动。
具体的，如图4-5所示，所述第二驱动机构15包括固定在所述滑动轮17面向内腔一侧的第三电机15-1，第三电机15-1的输出轴与U型杆15-2的闭合段连接，U型杆15-2的开口端设有第二转轴15-3、第四电机15-4以及第二轴承15-5，其中第四电机15-4和第二轴承15-5分别固定在所述U型杆15-2的开口端相对的两侧，第四电机15-4的输出轴与所述第二转轴15-3的一端连接，第二轴承15-5与所述第二转轴15-3的另一端连接，所述中央处理器分别与所述第三电机15-1和第四电机15-4信号连接，所述电源装置分别与所述第三电机15-1和第四电机15-4电连接。
其中，第三电机15-1用于控制方位，即在中央处理器发送方位信号的时候，第三电机15-1进行对应的转动，一般的，第三电机15-1使用的为步进电机，第四电机15-4用于控制滑动轮17转动，即在中央处理器发送时间信号的时候，第四电机15-4转动相应的时间。
综上所述，本发明公开了一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，包括球形铁壳，所述球形铁壳上开设有门，球形铁壳下设有用于支撑球形铁壳的支撑柱，所述球形铁壳内腔的底部通过多个升降器连接有支撑台，每一个升降器的升降端与所述支撑台的底面活动连接，所述支撑台的上面开设有环形滑槽，环形滑槽上分别滑配连接有两个位置相对的滑块，滑块上固定有纵向的支撑杆，两个支撑杆上端相对的面上分别固定有一个第一电机，两个第一电机的输出轴分别通过一连接杆连接在飞机模拟机上，飞机模拟机内设有用于飞行员调整飞机姿态的操控系统，所述滑块的底部设有用于驱动滑块在环形滑槽上滑动的第一驱动机构，所述球形铁壳的内腔设有移动块，移动块面向内腔的一侧设有滑动轮，滑动轮通过第二驱动机构进行驱动，所述滑动轮的材质为磁铁，所述移动块面向所述飞机模拟机的一侧设有用于播放声音的声音播放源，移动块上还设有陀螺仪，所述球形铁壳上还设有中央处理器和电源装置，所述中央处理器分别与所述升降器、第一电机、第一驱动机构、飞机模拟机内的操控系统、第二驱动机构、声音播放源以及陀螺仪信号连接，所述电源装置分别与所述中央处理器、升降器、第一电机、第一驱动机构、飞机模拟机内的操控系统、第二驱动机构、声音播放源以及陀螺仪电连接。本发明通过模拟飞机在飞行时候的颠簸状态，然后在颠簸状态过后，飞行员需要把飞机的空间状态调整到声音源的位置去，其中声音源是在飞机机头方向任意位置的。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，包括球形铁壳(1)，所述球形铁壳(1)上开设有门，球形铁壳(1)下设有用于支撑球形铁壳(1)的支撑柱(2)，所述球形铁壳(1)内腔的底部通过多个升降器(5)连接有支撑台(4)，每一个升降器(5)的升降端与所述支撑台(4)的底面活动连接，所述支撑台(4)的上面开设有环形滑槽(6)，环形滑槽(6)上分别滑配连接有两个位置相对的滑块(10)，滑块(10)上固定有纵向的支撑杆(7)，两个支撑杆(7)上端相对的面上分别固定有一个第一电机(14)，两个第一电机(14)的输出轴分别通过一连接杆(9)连接在飞机模拟机(8)上，飞机模拟机(8)内设有用于飞行员调整飞机姿态的操控系统，所述滑块(10)的底部设有用于驱动滑块(10)在环形滑槽(6)上滑动的第一驱动机构(13)，所述球形铁壳(1)的内腔设有移动块(12)，移动块(12)面向内腔的一侧设有滑动轮(17)，滑动轮(17)通过第二驱动机构(15)进行驱动，所述滑动轮(17)的材质为磁铁，所述移动块(12)面向所述飞机模拟机(8)的一侧设有用于播放声音的声音播放源(11)，移动块(12)上还设有陀螺仪(3)，所述球形铁壳(1)上还设有中央处理器和电源装置，所述中央处理器分别与所述升降器(5)、第一电机(14)、第一驱动机构(13)、飞机模拟机(8)内的操控系统、第二驱动机构(15)、声音播放源(11)以及陀螺仪(3)信号连接，所述电源装置分别与所述中央处理器、升降器(5)、第一电机(14)、第一驱动机构(13)、飞机模拟机(8)内的操控系统、第二驱动机构(15)、声音播放源(11)以及陀螺仪(3)电连接；
所述第二驱动机构(15)包括固定在所述滑动轮(17)面向内腔一侧的第三电机(15-1)，第三电机(15-1)的输出轴与U型杆(15-2)的闭合段连接，U型杆(15-2)的开口端设有第二转轴(15-3)、第四电机(15-4)以及第二轴承(15-5)，其中第四电机(15-4)和第二轴承(15-5)分别固定在所述U型杆(15-2)的开口端相对的两侧，第四电机(15-4)的输出轴与所述第二转轴(15-3)的一端连接，第二轴承(15-5)与所述第二转轴(15-3)的另一端连接，所述中央处理器分别与所述第三电机(15-1)和第四电机(15-4)信号连接，所述电源装置分别与所述第三电机(15-1)和第四电机(15-4)电连接。
2.如权利要求1所述的一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，所述支撑台(4)的形状为三角形，所述升降器(5)的数量有三个，且每一个升降器(5)分别连接在三角形支撑台(4)底面的每一个顶角处。
3.如权利要求2所述的一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，所述升降器(5)为剪叉式升降器，剪叉式升降器的升降端活动连接在所述支撑台(4)的底面上，所述剪叉式升降器与所述中央处理器信号连接，所述剪叉式升降器与所述电源装置电连接。
4.如权利要求1所述的一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，所述滑动轮(17)的数量有一个且设在所述移动块(12)面向内腔一侧的中央，所述移动块(12)面向内腔一侧设有多个均匀分布且用于辅助滑动轮(17)运行稳定的支撑轮(16)。
5.如权利要求4所述的一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，所述支撑轮(16)包括多个分别固定在所述移动块(12)上的连接杆，每一个连接杆的自由端均设有万向轮，万向轮与所述球形铁壳(1)的内腔接触，所述万向轮的材质为磁铁。
6.如权利要求1所述的一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，所述第一驱动机构(13)包括沿所述环形滑槽(6)的宽度方向开设在所述滑块(10)底部的凹槽(13-2)，凹槽(13-2)沿长度方向上的一个槽壁上固定有第二电机，第二电机的输出轴连接有第一转轴(13-1)的一端，第一转轴(13-1)的另一端通过第一轴承活动连接在所述凹槽(13-2)沿长度方向上的另一个槽壁上，所述第一转轴(13-1)的通过键连接有滚轮(13-3)，所述中央处理器与所述第二电机信号连接，所述电源装置与所述第二电机电连接。
7.如权利要求1所述的一种飞行员空间态势感知辅助训练系统，其特征在于，所述门的材质为铁制，所述门在闭合的时候，所述球形铁壳(1)的内腔和所述门的内表面平滑连续。
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