CN117058947B - 一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统及方法，其系统包括：无人机主体、模拟运动支架、无人机测控站、3D模拟仿真装置、卫星信号模拟器；无人机主体安装于模拟运动支架；模拟运动支架用于获取用户的操作控制指令并驱使无人机主体进行飞行模拟运动；无人机测控站用于接收无人机主体发送的遥测数据，无人机测控站基于遥测数据计算无人机主体当前时刻的飞行信息；3D模拟仿真装置根据当前时刻的飞行信息计算无人机主体下一时刻的位置信息，并将位置信息发送给卫星信号模拟器；卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体；本申请具有改善新用户对固定翼无人机的飞行控制系统不够熟练以致产生飞行安全问题的效果。

Description

一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统及方法

技术领域

本申请涉及固定翼无人机仿真飞行技术领域，尤其是涉及一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统、方法及设备。

背景技术

无人机是可以在空中实现自主飞行的飞行器，是利用无线电遥控设备和自身的程序控制装置操纵的不载人飞机，广泛应用于航拍、救援、巡查、监控、测绘等领域。

近年来，因航空和电子技术的发展，固定翼无人机也发生了较大的变化。因固定翼无人机具有较好的机动性、飞行效率高、飞行速度快、飞行距离远、稳定性高等一系列优点，其飞行功能也日益增多，使固定翼无人机的飞行控制系统变得越来越复杂，出现故障隐患的可能性也越来越大。而新用户在使用固定翼无人机的过程中，由于对一些飞行控制系统的操作不够熟练，控制原理了解不够明白，容易产生较多的错误控制操作，而一个错误的操作就会产生固定翼无人机的飞行安全问题。

为了解决上述问题，设计一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统具有重要的实际意义和应用价值。

发明内容

为了改善新用户对固定翼无人机的飞行控制系统不够熟练以致产生飞行安全问题，本申请提供一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统、方法及设备。

本申请的发明目的一采用如下技术方案实现：

一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统，包括：无人机主体、模拟运动支架、无人机测控站、3D模拟仿真装置、卫星信号模拟器；所述无人机主体安装于所述模拟运动支架，所述无人机主体与所述模拟运动支架通信连接，所述无人机主体与所述无人机测控站通信连接，所述无人机测控站与所述3D模拟仿真装置通信连接；所述3D模拟仿真装置与所述卫星信号模拟器通信连接，所述卫星信号模拟器与所述无人机主体通信连接；

所述模拟运动支架用于获取用户的操作控制指令并驱使所述无人机主体进行飞行模拟运动；

所述无人机测控站用于接收所述无人机主体发送的遥测数据，所述无人机测控站基于所述遥测数据计算所述无人机主体当前时刻的飞行信息并发送给所述3D模拟仿真装置；

所述3D模拟仿真装置根据所述无人机主体当前时刻的飞行信息计算所述无人机主体下一时刻的位置信息，并将所述位置信息发送给卫星信号模拟器；

所述卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给所述无人机主体。

通过采用上述技术方案，新用户在使用无人机前，可在室内环境实现固定翼无人机的实物半仿真飞行的模拟飞行控制训练，从而有利于新用户了解并掌握固定翼无人机的控制原理；具体地，3D模拟仿真装置用于加载固定翼无人机的真实3D模型，且3D模拟仿真装置用于结合卫星信号发射器加载与现实对照的3D地图和卫星地图，为新用户提供真实的无人机飞行控制体验；将无人机主体固定于模拟运动支架上后，给无人机主体和模拟运动支架发送操作控制指令，模拟运动支架根据操作控制指令驱使无人机主体进行飞行模拟运动（如无人机主体的机头方向控制、无人机主体的俯仰角度控制等），此时无人机主体同步向无人机测控站发送遥测数据，无人机测控站接收遥测数据后再把无人机主体当前时刻的飞行信息发送给3D模拟仿真装置，其中飞行信息包括姿态信息和油门信息；3D模拟仿真装置根据无人机主体计算出下一时刻的位置信息，并发送给卫星信号模拟器，卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体，无人机主体再根据当前位置和目标位置差进行导航控制，从而实现了固定翼无人机的半仿真飞行模拟训练；改善了新用户对固定翼无人机的飞行控制系统不够熟练以致产生飞行安全问题。

本申请在一较佳示例中：所述模拟运动支架包括无人机固定架、模拟运动组件和用于获取用户的操作控制指令的控制箱；所述无人机固定架设于所述模拟运动组件，所述无人机主体通过连接件可拆卸设于所述无人机固定架的顶端；所述控制箱与所述模拟运动组件电连接；所述控制箱设于所述模拟运动组件。

通过采用上述技术方案，控制箱用于获取用户发送的操作控制指令，并基于操作控制指令控制模拟运动组件带动无人机固定架上的无人机主体进行相应的飞行动作调整，便于实现室内的固定翼无人机半仿真飞行训练；且无人机主体通过控制箱向无人机测控站发送实时的遥测数据，以便于无人机测控站对无人机主体的飞行姿态、油门信息和模拟飞行的位置信息进行监测。

本申请在一较佳示例中：所述无人机固定架包括顶支架、连接托板和转轴，所述顶支架设于所述连接托板的顶端，所述连接托板与所述转轴转动连接；所述顶支架开设有定位孔；所述连接件包括定位销，所述定位销穿过所述定位孔并与所述无人机主体的机架连接。

通过采用上述技术方案，顶支架通过定位销与无人机主体实现可拆卸式固定连接，模拟运动组件可通过连接托板带动顶支架上的无人机主体沿转轴的中轴线进行转动以实现无人机主体的飞行姿态调节。

本申请在一较佳示例中：所述模拟运动组件包括用于驱使所述连接托板的顶端沿竖向上升和下降进行俯仰角度调节的俯仰驱动件；所述连接托板间隔设置有两块，两块连接托板的顶端固定连接有连接横条，所述顶支架设于所述连接横条；两所述连接托板远离所述连接横条的一端间隔设置以形成用于供所述俯仰驱动件安装的安装空间；所述俯仰驱动件与所述转轴连接。

通过采用上述技术方案，俯仰驱动件驱使连接托板带动顶支架和顶支架上的无人机主体沿竖向上升和下降以实现无人机主体的俯仰角度调节；顶支架通过连接横条设于连接托板的顶端，俯仰驱动件和转轴设于两块连接托板形成的安装空间内，有利于节省整个固定翼无人机半仿真飞行训练系统的安装空间；且两块连接托板有利于提高无人机主体的安装稳定性。

本申请在一较佳示例中：所述模拟运动组件还包括横冲驱动件和旋转驱动件，所述俯仰驱动件设于所述横冲驱动件，所述横冲驱动件设于所述旋转驱动件；所述横冲驱动件用于驱使所述无人机固定架和所述俯仰驱动件沿横向进行旋转；所述旋转驱动件用于驱使所述无人机固定架、所述俯仰驱动件和所述横冲驱动件沿竖向进行旋转。

通过采用上述技术方案，将无人机主体安装在无人机固定架上后，横冲驱动件用于驱使无人机固定架、无人机固定架上的无人机主体和俯仰驱动件一起进行横向的旋转转动，便于模拟无人机主体的横冲姿态调节；旋转驱动件用于驱使无人机固定架、无人机固定架的无人机主体、俯仰驱动件和横冲驱动件一起进行竖向的旋转转动，便于调整无人机主体的飞行方向；便于实现无人机主体在横向和竖向上的飞行姿态调节。

本申请在一较佳示例中：所述俯仰驱动件包括俯仰固定板和俯仰电动旋转台；所述俯仰电动旋转台设于所述俯仰固定板；所述俯仰电动旋转台开设有通孔，所述转轴穿过所述通孔，所述转轴位于通孔内的一端依次同轴套设有轴承和轴承套；两所述连接托板分别位于俯仰电动旋转台的相对两侧，其中一所述连接托板与所述俯仰电动旋转台的转盘连接。

通过采用上述技术方案，俯仰电动旋转台通过转盘驱使转轴带动连接托板、顶支架和顶支架上的无人机主体进行飞行姿态的俯仰角度调节；俯仰电动旋转台提高了无人机主体的飞行姿态的调节效率和运动效果，有利于提高对固定翼无人机半仿真飞行的模拟训练效果。

本申请在一较佳示例中：所述横冲驱动件包括横冲固定板和横冲电动旋转台，所述旋转驱动件包括机头固定板和电动旋转工作台；所述横冲固定板设于所述机头固定板，所述俯仰固定板设于所述横冲固定板，所述机头固定板安装有竖管；所述横冲固定板与所述横冲电动旋转台的转盘连接，所述竖管设于所述电动旋转工作台。

通过采用上述技术方案，由于俯仰电动旋转台安装于俯仰固定板，俯仰固定板与横冲固定板连接，使得横冲电动旋转台能够通过转盘驱使俯仰固定板、横冲电动旋转台整个无人机固定架和顶支架上的无人机主体进行横向旋转滚动的飞行姿态调节；同理，电动旋转工作台通过转盘驱使横冲固定板、俯仰固定板、整个无人机固定架和无人机主体进行竖向旋转的飞行姿态调节；横冲电动旋转台、电动旋转工作台提高了无人机主体的横向和竖向的飞行姿态的调节效率和运动效果，有利于提高对固定翼无人机半仿真飞行的模拟训练效果。

本申请在一较佳示例中：所述模拟运动组件还包括转轴底座、法兰底座和支撑脚，所述转轴底座的一侧与所述竖管连接，所述转轴底座的另一侧与所述电动旋转工作台连接；所述电动旋转工作台的转盘与所述法兰底座连接，所述法兰底座设置有锁紧配件与所述支撑脚固定连接；所述转轴底座靠近所述竖管的一侧还连接有托杆，所述控制箱安装于所述托杆。

通过采用上述技术方案，电动旋转工作台的转盘通过法兰底座和竖管实现可拆卸式连接，法兰底座通过锁紧配件与支撑脚实现固定连接；控制箱通过托杆安装于转轴底座的一侧；转轴底座、法兰底座和支撑脚用于支撑和承载模拟运动组件、控制箱的安装。

本申请的发明目的二采用如下技术方案实现：

一种固定翼无人机半仿真飞行训练方法，应用于如上任一项所述的一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统，所述方法包括：

获所述模拟运动支架用于获取用户的操作控制指令并驱使所述无人机主体进行飞行模拟运动；

所述无人机测控站用于接收所述无人机主体发送的遥测数据，所述无人机测控站基于所述遥测数据计算所述无人机主体当前时刻的飞行信息并发送给所述3D模拟仿真装置；

所述3D模拟仿真装置根据所述无人机主体当前时刻的飞行信息计算所述无人机主体下一时刻的位置信息，并将所述位置信息发送给卫星信号模拟器；

所述卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给所述无人机主体。

通过采用上述技术方案，新用户在使用无人机前，可在室内环境实现固定翼无人机的实物半仿真飞行的模拟飞行控制训练，从而有利于新用户了解并掌握固定翼无人机的控制原理；具体地，3D模拟仿真装置用于结合卫星信号发射器加载与现实对照的3D地图和卫星地图，为新用户提供真实的无人机飞行控制体验；将无人机主体固定于模拟运动支架上后，用户给无人机主体和模拟运动支架发送操作控制指令，模拟运动支架根据操作控制指令驱使无人机主体进行飞行模拟运动（如无人机主体的机头方向控制、无人机主体的俯仰角度控制、无人机的旋转等），此时无人机主体同步向无人机测控站发送遥测数据，无人机测控站接收遥测数据后再把无人机主体当前时刻的姿态信息和油门信息发送给3D模拟仿真装置，3D模拟仿真装置根据无人机主体计算出下一时刻的位置信息，并发送给卫星信号模拟器，卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体，无人机主体再根据当前位置和目标位置差进行导航控制，从而实现了固定翼无人机的半仿真飞行模拟训练；改善了新用户对固定翼无人机的飞行控制系统不够熟练以致产生飞行安全问题。

本申请在一较佳示例中：所述3D模拟仿真装置包括多种不同的用于控制所述无人机主体飞行的操作模式；所述获取用户发送的操作指令信息之前，包括步骤：

在所述3D模拟仿真装置中链接或存储多种不同的环境配置模式；

获取用户确定的其中一个所述操作模式和其中一个所述环境配置模式；并基于确定的所述操作模式和确定的所述环境配置模式对所述3D模拟仿真装置进行初始化配置；

所述3D模拟仿真装置基于不同的环境配置模式设置多个停靠点位置；所述3D模拟仿真装置基于所述无人机主体当前时刻的位置信息，获取多个所述停靠点位置并按距离大小的优先级将多个所述停靠点位置进行实时更新排布；

所述无人机主体计算电池的剩余电量并基于所述电池的剩余电量估算所述无人机主体的续航飞行距离；在获取到用户发送的下一步的操作指令信息时，若剩余的所述无人机主体的续航飞行距离小于所述无人机主体当前时刻的位置与最近的一个所述停靠点位置的之间距离，则触发电量不足预警。

通过采用上述技术方案，用户在进行模拟飞行训练前，可选择不同的环境配置模式进行训练，环境配置模式设置呈不同的高山、湖泊等环境、包括多种障碍物和不同的天气条件，使得整个训练软件具有丰富的训练功能，能实现多种天候的模拟训练；因而用户可通过多种环境配置模式的训练以提高对固定翼无人机操作控制系统的熟练程度；使得固定翼无人机半仿真飞行训练软件可适用于多种类型的固定翼无人机的实景操作模式，有利于提高固定翼无人机半仿真飞行训练软件的适用性；具体地，用户确定好待训练的环境配置模式后，固定翼无人机半仿真飞行训练软件进行初始化配置，配置完成后用户进行半仿真的模拟飞行训练，在模拟飞行训练的过程中，通过设置多个停靠点位置以便于用户根据实际训练需要和/或无人机主体的电量情况进行起飞和停靠训练；且在用户进行模拟飞行训练的过程中实时计算无人机主体内的电池的剩余电量、剩余电量的续航飞行距离，并实时更新当前时刻的无人机本体与多个停靠点位置距离，停靠点位置的消息提示更加全面，有利于用户做好无人机飞机的停靠准备；在无人机主体的电池的续航飞行距离不足以完成下一步的操控指令后、并在下一时刻的高度位置、地理位置停靠在最近的停靠点位置时，提示用户需要及时飞回停靠点，模拟飞行训练软件更加可靠。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1. 新用户在使用无人机前，可在室内环境实现固定翼无人机的实物半仿真飞行的模拟飞行控制训练，从而有利于新用户了解并掌握固定翼无人机的控制原理；具体地，3D模拟仿真装置用于加载固定翼无人机的真实3D模型，且3D模拟仿真装置用于结合卫星信号发射器加载与现实对照的3D地图和卫星地图，为新用户提供真实的无人机飞行控制体验；将无人机主体固定于模拟运动支架上后，给无人机主体和模拟运动支架发送操作控制指令，模拟运动支架根据操作控制指令驱使无人机主体进行飞行模拟运动（如无人机主体的机头方向控制、无人机主体的俯仰角度控制等），此时无人机主体同步向无人机测控站发送遥测数据，无人机测控站接收遥测数据后再把无人机主体当前时刻的飞行信息发送给3D模拟仿真装置，其中飞行信息包括姿态信息和油门信息；3D模拟仿真装置根据无人机主体计算出下一时刻的位置信息，并发送给卫星信号模拟器，卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体，无人机主体再根据当前位置和目标位置差进行导航控制，从而实现了固定翼无人机的半仿真飞行模拟训练；改善了新用户对固定翼无人机的飞行控制系统不够熟练以致产生飞行安全问题；

2. 俯仰电动旋转台通过转盘驱使转轴带动连接托板、顶支架和顶支架上的无人机主体进行飞行姿态的俯仰角度调节；由于俯仰电动旋转台安装于俯仰固定板，俯仰固定板与横冲固定板连接，使得横冲电动旋转台能够通过转盘驱使俯仰固定板、横冲电动旋转台整个无人机固定架和顶支架上的无人机主体进行横向旋转滚动的飞行姿态调节；同理，电动旋转工作台通过转盘驱使横冲固定板、俯仰固定板、整个无人机固定架和无人机主体进行竖向旋转的飞行姿态调节；俯仰电动旋转台、横冲电动旋转台、电动旋转工作台提高了无人机主体的飞行姿态的调节效率和运动效果，有利于提高对固定翼无人机半仿真飞行的模拟训练效果；

3. 用户在进行模拟飞行训练前，可选择不同的环境配置模式进行训练，环境配置模式设置呈不同的高山、湖泊等环境、包括多种障碍物和不同的天气条件，使得整个训练软件具有丰富的训练功能，能实现多种天候的模拟训练；因而用户可通过多种环境配置模式的训练以提高对固定翼无人机操作控制系统的熟练程度；使得固定翼无人机半仿真飞行训练软件可适用于多种类型的固定翼无人机的实景操作模式，有利于提高固定翼无人机半仿真飞行训练软件的适用性。

附图说明

图1是本申请一实施例中一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统的系统模块示意图；

图2是本申请一实施例中一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统的整体安装结构示意图；

图3是本申请一实施例中一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统中的模拟运动支架的安装结构示意图。

图4是本申请一实施例中一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统中的无人机固定架和模拟运动组件的其中一视角的爆炸结构示意图；

图5是本申请一实施例中一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统中的无人机固定架和模拟运动组件的另一视角的爆炸结构示意图；

图6是本申请一实施例中一种固定翼无人机半仿真飞行训练方法的一流程图；

附图标记说明：

1、无人机主体；2、模拟运动支架；21、无人机固定架；211、顶支架；212、连接托板；213、转轴；214、连接横条；22、模拟运动组件；221、俯仰驱动件；2211、俯仰固定板；2212、俯仰电动旋转台；222、横冲驱动件；2221、横冲固定板；2222、横冲电动旋转台；223、旋转驱动件；2231、机头固定板；2232、电动旋转工作台；23、控制箱；24、轴承套；25、竖管；26、转轴底座；27、法兰底座；28、支撑脚；3、连接件；31、定位销；4、锁紧配件；5、托杆。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

在一实施例中，参照图1和图2，本申请公开了一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统，包括无人机主体1、模拟运动支架2、无人机测控站、3D模拟仿真装置、卫星信号模拟器；无人机主体1安装于模拟运动支架2，无人机主体1与模拟运动支架2通信连接，无人机主体1与无人机测控站通信连接，无人机测控站与3D模拟仿真装置通信连接；3D模拟仿真装置与卫星信号模拟器通信连接，卫星信号模拟器与无人机主体1通信连接。

参照图1和图2，无人机主体1通信连接有遥控器（图中未示出），无人机主体1通过遥控器向模拟运动支架2发送操作控制指令；由于无人机主体1被固定在模拟运动支架2上，无人机主体1包括方向舵机、副翼舵机和升降舵机（图中未示出），因而无人机主体1发送的操作控制指令为舵面状态控制信息；具体地，模拟运动支架2根据无人机主体1的升降舵的控制大小、方向来控制无人机主体1的俯仰角度；模拟运动支架2根据无人机主体1的副翼舵的控制大小、方向来控制无人机主体1的横冲角度；模拟运动支架2根据无人机主体1的方向舵的控制大小、方向来控制无人机主体1的机头方向。

参照图1和图2，3D模拟仿真装置为嵌入在智能终端显示装置内（如电脑、平板）的3D模拟仿真软件。模拟运动支架2用于获取用户的操作控制指令并驱使无人机主体1进行飞行模拟运动；无人机测控站用于接收无人机主体1发送的遥测数据并进行显示，无人机测控站基于遥测数据计算无人机主体1当前时刻的飞行信息并发送给3D模拟仿真装置，其中飞行信息包括姿态信息和油门信息；3D模拟仿真装置根据无人机主体1当前时刻的飞行信息计算无人机主体1下一时刻的位置信息，并将位置信息发送给卫星信号模拟器；卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体1；无人机主体1再根据当前位置和目标位置差进行导航控制，从而实现了固定翼无人机的半仿真飞行模拟训练；改善了新用户对固定翼无人机的飞行控制系统不够熟练以致产生飞行安全问题。

参照图2和图3，模拟运动支架2包括无人机固定架21、模拟运动组件22和用于获取用户的操作控制指令的控制箱23；基于操作控制指令控制模拟运动组件22带动无人机固定架21上的无人机主体1进行相应的飞行动作调整，便于实现室内的固定翼无人机半仿真飞行训练；且无人机主体1通过控制箱23向无人机测控站发送实时的遥测数据。

参照图2至图4，无人机固定架21设于模拟运动组件22，无人机固定架21包括顶支架211、连接托板212和转轴213；在本实施例中，连接托板212间隔设置有两块，两块连接托板212的顶端固定连接有两个间隔设置的连接横条214；两块连接托板212有利于提高无人机主体1的安装稳定性；无人机主体1通过连接件3可拆卸设于无人机固定架21的顶端；控制箱23与模拟运动组件22电连接；控制箱23设于模拟运动组件22。

参照图3至图5，顶支架211设于连接横条214的顶端，从而顶支架211设于连接托板212的顶端，连接托板212与转轴213转动连接；顶支架211开设有定位孔；连接件3包括定位销31，定位销31穿过定位孔并与无人机主体1的机架连接；从而无人机固定架21与无人机主体1的机架实现可拆卸式安装。

参照图3至图5，模拟运动组件22包括俯仰驱动件221、横冲驱动件222和旋转驱动件223；俯仰驱动件221设于横冲驱动件222，横冲驱动件222设于旋转驱动件223；俯仰驱动件221用于驱使连接托板212的顶端沿竖向上升和下降进行俯仰角度调节，横冲驱动件222用于驱使无人机固定架21和俯仰驱动件221沿横向进行旋转；旋转驱动件223用于驱使无人机固定架21、俯仰驱动件221和横冲驱动件222沿竖向进行旋转。

参照图3至图5，俯仰驱动件221包括俯仰固定板2211和俯仰电动旋转台2212；俯仰电动旋转台2212设于俯仰固定板2211；俯仰电动旋转台2212横向开设有通孔，转轴213穿过通孔，转轴213位于通孔内的一端依次同轴套设有轴承和轴承套24；两块连接托板212分别位于俯仰电动旋转台2212的相对两侧，转轴213的相对两端分别与两块连接托板212一一对应连接；其中一块连接托板212与俯仰电动旋转台2212的转盘连接；俯仰电动旋转台2212通过转盘驱使转轴213带动连接托板212、顶支架211和顶支架211上的无人机主体1进行飞行姿态的俯仰角度调节；横冲电动旋转台2222能够通过转盘驱使俯仰固定板2211、横冲电动旋转台2222整个无人机固定架21和顶支架211上的无人机主体1进行横向旋转滚动的飞行姿态调节。

参照图3至图5，横冲驱动件222包括横冲固定板2221和横冲电动旋转台2222，旋转驱动件223包括机头固定板2231和电动旋转工作台2232；横冲固定板2221设于机头固定板2231，俯仰固定板2211设于横冲固定板2221，机头固定板2231安装有竖管25；横冲固定板2221与横冲电动旋转台2222的转盘连接，竖管25设于电动旋转工作台2232的顶侧；电动旋转工作台2232通过转盘驱使横冲固定板2221、俯仰固定板2211、整个无人机固定架21和无人机主体1进行竖向旋转的飞行姿态调节；提高了无人机主体1的飞行姿态的调节效率和运动效果，有利于提高对固定翼无人机半仿真飞行的模拟训练效果。

参照图3至图5，模拟运动组件22还包括转轴213底座、法兰底座27和支撑脚28，支撑脚28呈五角星形状。转轴213底座的一侧与竖管25连接，转轴213底座的另一侧与电动旋转工作台2232连接；电动旋转工作台2232的转盘与法兰底座27连接，法兰底座27设置有锁紧配件4与支撑脚28固定连接，锁紧配件4为法兰座锁紧配件4，与法兰底座27相适配；转轴213底座靠近竖管25的一侧还连接有托杆5，控制箱23安装于托杆5；电动旋转工作台2232的转盘通过法兰底座27和竖管25实现可拆卸式连接，法兰底座27通过锁紧配件4与支撑脚28实现固定连接；控制箱23通过托杆5安装于转轴213底座的一侧；转轴213底座、法兰底座27和支撑脚28用于支撑和承载模拟运动组件22、控制箱23的安装。

本申请实施例一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统的实施原理为：3D模拟仿真装置用于加载固定翼无人机的真实3D模型，且3D模拟仿真装置用于结合卫星信号发射器加载与现实对照的3D地图和卫星地图，为新用户提供真实的无人机飞行控制体验；新用户在进行固定翼无人机飞行训练前，将无人机主体1固定于模拟运动支架2上后，给无人机主体1和模拟运动支架2发送操作控制指令，模拟运动支架2根据操作控制指令驱使无人机主体1进行飞行模拟运动（如无人机主体1的机头方向控制、无人机主体1的俯仰角度控制等），此时无人机主体1同步向无人机测控站发送遥测数据，无人机测控站接收并显示遥测数据后再把无人机主体1当前时刻的飞行信息发送给3D模拟仿真装置，3D模拟仿真装置根据无人机主体1计算出下一时刻的位置信息，并发送给卫星信号模拟器，卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体1，无人机主体1再根据当前位置和目标位置差进行导航控制，实现了飞行仿真训练的闭环；从而实现了固定翼无人机的半仿真飞行模拟训练。

在一实施例中，提供一种固定翼无人机半仿真飞行训练方法，该固定翼无人机半仿真飞行训练方法应用于如上所述的一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统。

固定翼无人机半仿真飞行训练方法包括：

模拟运动支架用于获取用户的操作控制指令并驱使无人机主体进行飞行模拟运动；

无人机测控站用于接收无人机主体发送的遥测数据，无人机测控站基于遥测数据计算无人机主体当前时刻的飞行信息并发送给3D模拟仿真装置；

3D模拟仿真装置根据无人机主体当前时刻的飞行信息计算无人机主体下一时刻的位置信息，并将位置信息发送给卫星信号模拟器；

卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给无人机主体。

在一实施例中，如图6所示，3D模拟仿真装置包括多种不同的用于控制无人机主体飞行的操作模式；在获取用户发送的操作指令信息之前，固定翼无人机半仿真飞行训练方法包括步骤：

S1：在3D模拟仿真装置中链接或存储多种不同的环境配置模式；

S2：获取用户确定的其中一个操作模式和其中一个环境配置模式；并基于确定的操作模式和确定的环境配置模式对3D模拟仿真装置进行初始化配置；

S3：3D模拟仿真装置基于不同的环境配置模式设置多个停靠点位置；3D模拟仿真装置基于无人机主体当前时刻的位置信息，获取多个停靠点位置并按距离大小的优先级将多个停靠点位置进行实时更新排布；

S4：无人机主体计算电池的剩余电量并基于电池的剩余电量估算无人机主体的续航飞行距离；在获取到用户发送的下一步的操作指令信息时，若剩余的无人机主体的续航飞行距离小于无人机主体当前时刻的位置与最近的一个停靠点位置的之间距离，则触发电量不足预警。

在本实施例，环境配置模式设置呈不同的高山、湖泊等环境、包括多种障碍物和不同的天气条件，使得整个训练软件具有丰富的训练功能，能实现多种天候的模拟训练；

具体地，用户确定好待训练的环境配置模式后，固定翼无人机半仿真飞行训练软件进行初始化配置，配置完成后用户进行半仿真的模拟飞行训练，在模拟飞行训练的过程中，通过设置多个停靠点位置以便于用户根据实际训练需要和/或无人机主体的电量情况进行起飞和停靠训练。

进一步地，在用户进行模拟飞行训练的过程中实时计算无人机主体内的电池的剩余电量、剩余电量的续航飞行距离，并实时更新当前时刻的无人机本体与多个停靠点位置距离，停靠点位置的消息提示更加全面，有利于用户做好无人机飞机的停靠准备；在无人机主体的电池的续航飞行距离不足以完成下一步的操控指令后、并在下一时刻的高度位置、地理位置停靠在最近的停靠点位置时，提示用户需要及时飞回停靠点，模拟飞行训练软件更加可靠。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统，其特征在于，包括：无人机主体(1)、模拟运动支架(2)、无人机测控站、3D模拟仿真装置、卫星信号模拟器；所述无人机主体(1)安装于所述模拟运动支架(2)，所述无人机主体(1)与所述模拟运动支架(2)通信连接，所述无人机主体(1)与所述无人机测控站通信连接，所述无人机测控站与所述3D模拟仿真装置通信连接；所述3D模拟仿真装置与所述卫星信号模拟器通信连接，所述卫星信号模拟器与所述无人机主体(1)通信连接；

所述模拟运动支架(2)用于获取用户的操作控制指令并驱使所述无人机主体(1)进行飞行模拟运动；

所述无人机测控站用于接收所述无人机主体(1)发送的遥测数据，所述无人机测控站基于所述遥测数据计算所述无人机主体(1)当前时刻的飞行信息并发送给所述3D模拟仿真装置；

所述3D模拟仿真装置根据所述无人机主体(1)当前时刻的飞行信息计算所述无人机主体(1)下一时刻的位置信息，并将所述位置信息发送给卫星信号模拟器；

所述卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给所述无人机主体(1)；

所述模拟运动支架(2)包括无人机固定架(21)、模拟运动组件(22)和用于获取用户的操作控制指令的控制箱(23)；所述无人机固定架(21)设于所述模拟运动组件(22)，所述无人机主体(1)通过连接件(3)可拆卸设于所述无人机固定架(21)的顶端；所述控制箱(23)与所述模拟运动组件(22)电连接；所述控制箱(23)设于所述模拟运动组件(22)；

所述无人机固定架(21)包括顶支架(211)、连接托板(212)和转轴(213)，所述顶支架(211)设于所述连接托板(212)的顶端，所述连接托板(212)与所述转轴(213)转动连接；所述顶支架(211)开设有定位孔；所述连接件(3)包括定位销(31)，所述定位销(31)穿过所述定位孔并与所述无人机主体(1)的机架连接；

所述模拟运动组件(22)包括用于驱使所述连接托板(212)的顶端沿竖向上升和下降进行俯仰角度调节的俯仰驱动件(221)；所述连接托板(212)间隔设置有两块，两块连接托板(212)的顶端固定连接有连接横条(214)，所述顶支架(211)设于所述连接横条(214)；两所述连接托板(212)远离所述连接横条(214)的一端间隔设置以形成用于供所述俯仰驱动件(221)安装的安装空间；所述俯仰驱动件(221)与所述转轴(213)连接；

所述模拟运动组件(22)还包括横冲驱动件(222)和旋转驱动件(223)，所述俯仰驱动件(221)设于所述横冲驱动件(222)，所述横冲驱动件(222)设于所述旋转驱动件(223)；所述横冲驱动件(222)用于驱使所述无人机固定架(21)和所述俯仰驱动件(221)沿横向进行旋转；所述旋转驱动件(223)用于驱使所述无人机固定架(21)、所述俯仰驱动件(221)和所述横冲驱动件(222)沿竖向进行旋转；

所述俯仰驱动件(221)包括俯仰固定板(2211)和俯仰电动旋转台(2212)；所述俯仰电动旋转台(2212)设于所述俯仰固定板(2211)；所述俯仰电动旋转台(2212)开设有通孔，所述转轴(213)穿过所述通孔，所述转轴(213)位于通孔内的一端依次同轴套设有轴承和轴承套(24)；两所述连接托板(212)分别位于俯仰电动旋转台(2212)的相对两侧，其中一所述连接托板(212)与所述俯仰电动旋转台(2212)的转盘连接；

所述横冲驱动件(222)包括横冲固定板(2221)和横冲电动旋转台(2222)，所述旋转驱动件(223)包括机头固定板(2231)和电动旋转工作台(2232)；所述横冲固定板(2221)设于所述机头固定板(2231)，所述俯仰固定板(2211)设于所述横冲固定板(2221)，所述机头固定板(2231)安装有竖管(25)；所述横冲固定板(2221)与所述横冲电动旋转台(2222)的转盘连接，所述竖管(25)设于所述电动旋转工作台(2232)。

2.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统，其特征在于，所述模拟运动组件(22)还包括转轴(213)底座、法兰底座(27)和支撑脚(28)，所述转轴(213)底座的一侧与所述竖管(25)连接，所述转轴(213)底座的另一侧与所述电动旋转工作台(2232)连接；所述电动旋转工作台(2232)的转盘与所述法兰底座(27)连接，所述法兰底座(27)设置有锁紧配件(4)与所述支撑脚(28)固定连接；所述转轴(213)底座靠近所述竖管(25)的一侧还连接有托杆(5)，所述控制箱(23)安装于所述托杆(5)。

3.一种固定翼无人机半仿真飞行训练方法，其特征在于，应用于权利要求1-2任一项所述的一种固定翼无人机半仿真飞行训练系统，所述方法包括：

所述模拟运动支架用于获取用户的操作控制指令并驱使所述无人机主体进行飞行模拟运动；

所述无人机测控站用于接收所述无人机主体发送的遥测数据，所述无人机测控站基于所述遥测数据计算所述无人机主体当前时刻的飞行信息并发送给所述3D模拟仿真装置；

所述3D模拟仿真装置根据所述无人机主体当前时刻的飞行信息计算所述无人机主体下一时刻的位置信息，并将所述位置信息发送给卫星信号模拟器；

所述卫星信号模拟器将模拟位置的卫星信息发送给所述无人机主体。

4.根据权利要求3所述的一种固定翼无人机半仿真飞行训练方法，其特征在于，所述3D模拟仿真装置包括多种不同的用于控制所述无人机主体飞行的操作模式；所述获取用户发送的操作指令信息之前，包括步骤：

在所述3D模拟仿真装置中链接或存储多种不同的环境配置模式；

获取用户确定的其中一个所述操作模式和其中一个所述环境配置模式；并基于确定的所述操作模式和确定的所述环境配置模式对所述3D模拟仿真装置进行初始化配置；

所述3D模拟仿真装置基于不同的环境配置模式设置多个停靠点位置；所述3D模拟仿真装置基于所述无人机主体当前时刻的位置信息，获取多个所述停靠点位置并按距离大小的优先级将多个所述停靠点位置进行实时更新排布；

所述无人机主体计算电池的剩余电量并基于所述电池的剩余电量估算所述无人机主体的续航飞行距离；在获取到用户发送的下一步的操作指令信息时，若剩余的所述无人机主体的续航飞行距离小于所述无人机主体当前时刻的位置与最近的一个所述停靠点位置的之间距离，则触发电量不足预警。