CN112002182A - 一种新型全动飞行模拟机仿真系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型全动飞行模拟机仿真系统，其特征在于：包括主计算机、显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机。本发明还涉及一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述教员上位机通过TCP通讯协议与主计算机通信，驾驶舱硬件通过网关、板卡与主计算机通信，数据库计算机通过EtherCAT协议与主计算机通信。本发明通过提高显示计算机运行速度，进而提高了模拟机系统稳定性；并且通过将实时任务与动态数据进行融合计算，形成以时间为基准的多维度评估数据，既实现了训练讲评数据的多维度融合，也提供了一种全新的数字化设备评估手段。
Description
技术领域
本发明属于飞行模拟机仿真领域，尤其是一种新型全动飞行模拟机仿真系统及其方法。
背景技术
全动飞行模拟机是国际民航组织规定的最高等级飞行模拟训练设备，它可以完全代替真实飞机开展飞行训练。飞行员培养如果只用真实飞机训练，不仅成本高，而且有很多局限性(比如恶劣天气、飞机故障等环境很难模拟，危险性也高)。通过全动飞行模拟机，几乎所有飞行科目都可以情景再现、实现高仿真度模拟，不仅节约成本，还能提高飞行员驾驶能力。按照目前我国民航规章的要求，全动飞行模拟机能否承担飞行训练任务的资质需民航局相关机构进行定期鉴定和评估，通过对模拟机客观仿真性能数据和主观飞行检查来评估设备对真实飞机仿真性是否满足要求，这也间接反映出民航飞行训练对全动飞行模拟机的仿真性能要求之高。
在全动飞行模拟机的研究中，整个仿真系统数据存储方面主要集中在显示计算机和主计算机中：显示算机存储驾驶舱视频和仪表数据图像，且数据量较大；主计算机存储模拟机评估所需的典型QTG数据。而两台计算机除了完成存储任务外，还需要完成数据实时处理任务，所以在整个系统运行过程中难免会出现计算机卡滞或者报错的故障现象。除此之外，现有的飞行训练讲评功能只是基于显示计算机存储的驾驶舱视频和仪表图像数据实现的，并未将训练评价指标全部做到真正意义上的数据量化。同时，模拟机评估所用的QTG数据为民航规章规定的典型科目或者性能包线科目的数据，并未涵盖所有飞行训练环境下的飞行数据，由此导致模拟机鉴定除了需要对规定科目数据评估外，还需要大量试飞工作即人为主观评估工作，工作任务非常繁重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型全动飞行模拟机仿真系统及其方法，能够对数据进行存储并隔离，提高系统运行稳定性。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种新型全动飞行模拟机仿真系统，包括主计算机、显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机，其中显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机分别与主计算机相连接。
而且，所述显示计算机分别和驾驶舱相应仪表、人机维护接口和存储系统相连；教员计算机和教员上位机相连；声音计算机连接声音设备；接口计算机通过输入输出接口与驾驶舱硬件相连；视景计算机和投影设备相连，数据库计算机和应用程序计算机相连。
而且，所述教员上位机通过TCP通讯协议与主计算机通信，驾驶舱硬件通过网关、板卡与主计算机通信，数据库计算机通过EtherCAT协议与主计算机通信。
一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，包括以下步骤：
步骤1、考核人员通过教员上位机或驾驶舱硬件设置输入变量；
步骤2、主计算机根据输入变量配置模拟环境；
步骤3、训练人员根据主计算机配置的模拟环境进行训练操作，主计算机通过载荷计算机和运动计算机对训练人员的操作进行控制；
步骤4、存储系统存储数据并通过应用程序计算机进行显示。
而且，所述步骤1中教员上位机设置的输入变量包括飞机参数、环境参数、故障类型，其中飞机参数包括重量、重心和燃料量，所述环境参数包括风速、方向和云层；驾驶舱硬件设置的输入变量包括开关、旋钮、飞行控制。
而且，所述步骤2的具体实现方法为主计算机根据输入变量通过视景计算机创建图像场景，并通过投影设备进行显示；通过声音计算机配置驾驶舱环境声音，并通过声音设备进行呈现；通过显示计算机配置驾驶舱对应仪表的图像。
而且，所述配置的驾驶舱环境声音包括：驾驶舱环境声音和模拟通信系统声音，其中驾驶舱环境声音包括：发动机、起落架、风和雨，模拟通信系统声音包括：无线电传输和对讲机。
而且，所述步骤4中的实现方法为：数据库计算机通过EtherCAT协议并按照等步长的同一时间序列融合存储主计算机和显示计算机提供的动态数据集，形成不同时间点的操纵和飞行数据，将数据输出至应用程序计算机进行显示。
而且，所述主计算机提供的动态数据集包括飞行操纵载荷、主飞行仪表参数、座舱声音、驾驶舱硬件和教员上位机的输入变量，所述显示计算机提供的动态数据集包括飞行仪表数据和训练人员视频图象。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明通过设计一种新型全动飞行模拟机仿真系统，并在其数据处理中增设存储系统，增设的数据库计算机能够将实时任务与动态数据进行存储并进行物理隔离，提高了显示计算机运行速度，进而提高了模拟机系统稳定性。
2、本发明通过将实时任务与动态数据进行融合计算，形成以时间为基准的多维度评估数据，以供应用程序计算机进行使用，本发明能够使飞行人员全方位获取自己的飞行训练数据，设备评估人员也更加便捷地完成主观检查，既实现了训练讲评数据的多维度融合，也提供了一种全新的数字化设备评估手段。
附图说明
图1是本发明的架构图；
图2是本发明某次测试飞机的空速数据图；
图3是本发明某次测试飞机的俯仰角数据图；
图4是本发明某次测试驾驶杆偏离角度数据图；
图5是本发明某次测试总杆力数据图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
一种新型全动飞行模拟机仿真系统，其创新之处在于：如图1所示，包括主计算机、显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机，其中显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机分别与主计算机相连接。
所述显示计算机分别和驾驶舱相应仪表、人机维护接口和存储系统相连；教员计算机和教员上位机相连；声音计算机连接声音设备；接口计算机通过输入输出接口与驾驶舱硬件相连；视景计算机和投影设备相连，数据库计算机和应用程序计算机相连。
所述教员上位机通过TCP通讯协议与主计算机通信，驾驶舱硬件通过网关、板卡与主计算机通信，数据库计算机通过EtherCAT协议与主计算机通信。
一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其创新之处在于：包括以下步骤：
步骤1、考核人员通过教员上位机或驾驶舱硬件设置输入变量。
在本步骤中教员上位机设置的输入变量包括飞机参数、环境参数、故障类型，其中飞机参数包括重量、重心和燃料量，所述环境参数包括风速、方向和云层；驾驶舱硬件设置的输入变量包括开关、旋钮、飞行控制。
步骤2、主计算机根据输入变量通过视景计算机创建图像场景，并通过投影设备进行显示；通过声音计算机配置驾驶舱环境声音，并通过声音设备进行呈现；通过显示计算机配置驾驶舱对应仪表的图像。
在本步骤中配置的驾驶舱环境声音包括：驾驶舱环境声音和模拟通信系统声音，其中驾驶舱环境声音包括：发动机、起落架、风和雨，模拟通信系统声音包括：无线电传输和对讲机。
步骤3、训练人员根据主计算机配置的模拟环境进行训练操作，主计算机通过载荷计算机和运动计算机对训练人员的操作进行控制。
步骤4、数据库计算机通过EtherCAT协议并按照等步长的同一时间序列融合存储主计算机和显示计算机提供的动态数据集，形成不同时间点的操纵和飞行数据，并将数据输出至应用程序计算机进行显示。
在本步骤中主计算机提供的动态数据集包括飞行操纵载荷、主飞行仪表参数、座舱声音、驾驶舱硬件和教员上位机的输入变量，所述显示计算机提供的动态数据集包括飞行仪表数据和训练人员视频图象。
根据上述一种新型全动飞行模拟机仿真系统及方法，对某次训练人员的训练过程进行测试，数据库计算机存储主计算机和显示计算机提供的动态数据集，形成不同时间点的操纵和飞行数据，如图2、图3、图4和图5所示为应用程序计算机所显示某一状态下起飞阶段数据。
其中图2为空速图，图3为俯仰角度图，图4为驾驶盘偏离角度图，图5为总杆力图，通过上述四个图，能够真实反映飞行员的操作技能，并将飞行训练评估和模拟设备检定全部以客观数据形式量化，实现了全方面，多角度的评估。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种新型全动飞行模拟机仿真系统，其特征在于：包括主计算机、显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机，其中显示计算机、教员计算机、声音计算机、接口计算机、视景计算机、载荷计算机、运动计算机和数据库计算机分别与主计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统，其特征在于：所述显示计算机分别和驾驶舱相应仪表、人机维护接口和存储系统相连；教员计算机和教员上位机相连；声音计算机连接声音设备；接口计算机通过输入输出接口与驾驶舱硬件相连；视景计算机和投影设备相连，数据库计算机和应用程序计算机相连。
3.根据权利要求1所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述教员上位机通过TCP通讯协议与主计算机通信，驾驶舱硬件通过网关、板卡与主计算机通信，数据库计算机通过EtherCAT协议与主计算机通信。
4.一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、考核人员通过教员上位机或驾驶舱硬件设置输入变量；
步骤2、主计算机根据输入变量配置模拟环境；
步骤3、训练人员根据主计算机配置的模拟环境进行训练操作，主计算机通过载荷计算机和运动计算机对训练人员的操作进行控制；
步骤4、存储系统存储数据并通过应用程序计算机进行显示。
5.根据权利要求4所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述步骤1中教员上位机设置的输入变量包括飞机参数、环境参数、故障类型，其中飞机参数包括重量、重心和燃料量，所述环境参数包括风速、方向和云层；驾驶舱硬件设置的输入变量包括开关、旋钮、飞行控制。
6.根据权利要求4所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为主计算机根据输入变量通过视景计算机创建图像场景，并通过投影设备进行显示；通过声音计算机配置驾驶舱环境声音，并通过声音设备进行呈现；通过显示计算机配置驾驶舱对应仪表的图像。
7.根据权利要求6所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述配置的驾驶舱环境声音包括：驾驶舱环境声音和模拟通信系统声音，其中驾驶舱环境声音包括：发动机、起落架、风和雨，模拟通信系统声音包括：无线电传输和对讲机。
8.根据权利要求4所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述步骤4中的实现方法为：数据库计算机通过EtherCAT协议并按照等步长的同一时间序列融合存储主计算机和显示计算机提供的动态数据集，形成不同时间点的操纵和飞行数据，将数据输出至应用程序计算机进行显示。
9.根据权利要求8所述的一种新型全动飞行模拟机仿真系统的仿真方法，其特征在于：所述主计算机提供的动态数据集包括飞行操纵载荷、主飞行仪表参数、座舱声音、驾驶舱硬件和教员上位机的输入变量，所述显示计算机提供的动态数据集包括飞行仪表数据和训练人员视频图象。
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