CN117690332A - 一种操纵指引方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及一种操纵指引方法、装置、设备及介质，应用于飞行模拟机的人工测试，用以保证测试结果的准确性。该操纵指引方法包括：针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值；确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系；基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引。
Description
技术领域
本申请涉及飞行模拟机测试领域，尤其是涉及一种操纵指引方法、装置、设备及介质。
背景技术
飞行模拟机是飞行员培训的核心关键设备，能够在地面以95%以上真实度还原真实飞行过程中的各种正常/故障现象，帮助飞行员在安全状态下反复进行特情演练，对提升飞行员技术水平，保障航空运输安全具有重大意义。
为保障飞行模拟机具有足够真实的仿真度，每一台飞行模拟机在投入训练前，都必须通过民航局飞行标准司的D级鉴定，《飞机飞行模拟机鉴定性能标准》（AC-60-FS-2019-006）和《中国民用航空规章》60部（CCAR-60）中，明确提出了飞行模拟机必须制作并提交飞行模拟机设备鉴定测试指南（Qualification Test Guide ,QTG），通过自动测试及人工测试的方式，给定飞行模拟机与实际飞行一致的系统参数和操纵输入，通过比对飞行模拟机飞行结果和实际飞行结果的一致性，以证明其符合D级飞行模拟机性能测试要求。
其中，人工测试是由测试人员通过控制操纵系统模拟试飞操纵输入，人工为飞行模拟机提供测试输入。对于一些复杂的操纵输入，可能会有数十个操纵步骤，在没有任何提示的情况下，仅依靠测试人员的记忆很难完成。因此，如何为测试人员提供人工测试操纵指引，以保证测试结果的准确性的问题值得研究。
发明内容
本申请实施例提供一种操纵指引方法、装置、设备及介质，用以提高测试结果的准确性。
第一方面，本申请实施例提供一种操纵指引方法，包括：
针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值；
确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系；
基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引。
在一种可能的实施方式中，基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引，包括：
基于如下公式，对测试人员进行操纵指引：
；
其中：Inp dir 为对测试人员的操纵指引，Inp target 为参考输入值，Inp real 为当前的实际输入值，K为比例系数。
在一种可能的实施方式中，比例系数K根据不同测试科目对操纵指引的灵敏度需求确定。
在一种可能的实施方式中，在基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引之前，还包括：
针对指定操纵输入，获取参考输入值的参考指引时间；
根据获取的参考指引时间，提前预设时长确定为目标指引时间；
基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引，包括：
基于确定的实时误差，在确定的目标指引时间，对测试人员进行操纵指引。
在一种可能的实施方式中，预设时长根据测试人员的反应延迟预先确定。
在一种可能的实施方式中，基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引，包括：
基于确定的实时误差，利用飞行模拟机的甚高频全向无线电信标导航台和测距仪，对测试人员进行操纵指引。
在一种可能的实施方式中，还包括：
针对指定操纵输入，利用惯性环节、超前滤波器、卡尔曼滤波器中的至少一种，对测试人员的操纵输入进行平滑处理。
第二方面，本申请实施例提供一种操纵指引装置，包括：
获取单元，用于针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值；
确定单元，用于确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系；
指引单元，用于基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引。
在一种可能的实施方式中，指引单元具体用于基于如下公式，对测试人员进行操纵指引：
；
其中：Inp dir 为对测试人员的操纵指引，Inp target 为参考输入值，Inp real 为当前的实际输入值，K为比例系数。
在一种可能的实施方式中，比例系数K根据不同测试科目对操纵指引的灵敏度需求确定。
在一种可能的实施方式中，指引单元还用于在基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引之前，针对指定操纵输入，获取参考输入值的参考指引时间；根据获取的参考指引时间，提前预设时长确定为目标指引时间；
指引单元，具体用于基于确定的实时误差，在确定的目标指引时间，对测试人员进行操纵指引。
在一种可能的实施方式中，预设时长根据测试人员的反应延迟预先确定。
在一种可能的实施方式中，指引单元，具体用于基于确定的实时误差，利用飞行模拟机的甚高频全向无线电信标导航台和测距仪，对测试人员进行操纵指引。
在一种可能的实施方式中，还包括：
处理单元，用于针对指定操纵输入，利用惯性环节、超前滤波器、卡尔曼滤波器中的至少一种，对测试人员的操纵输入进行平滑处理。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如本申请实施例第一方面所提供的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如本申请实施例第一方面所提供的方法。
本申请实施例提供的操纵指引方法、装置、设备及介质，采用误差指引的方式为测试人员提供人工测试操纵指引，保证了测试结果的准确性。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本申请实施例提供的操纵指引方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的操纵指引方法中的指引时间的示意图；
图3为本申请实施例提供的操纵指引装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请文件中记载的实施例，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它实施例，都属于本申请技术方案保护的范围。
通常，飞行模拟机的人工测试的操纵指引，比较容易想到的方法是利用一块仪表显示参考输入值，利用另一块仪表显示当前的实际输入值，测试人员观看两块仪表的数值修正操纵输入，使当前的实际输入值与参考输入值尽可能一致。
然而，参考输入值与当前的实际输入值分开显示，测试人员需要反复扫视两块仪表，分散注意力，并且，当同时存在多个操纵输入时，可能还是需要测试人员记忆多个操纵输入的参考输入值，因此无法保证测试结果的准确性。
本申请实施例提供一种操纵指引方法、装置、设备及介质，采用误差指引的方式为测试人员提供人工测试操纵指引，保证了测试结果的准确性。
以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，其为本申请实施例中的一种飞行模拟机的人工测试的操纵指引方法的实施流程图，该方法的具体实施流程如下S101-S103：
S101，针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值。
通常，人工测试用于对自动测试进行验证，因此，人工测试的操纵输入与自动测试的操纵输入。实际实施时，可以通过自动测试的测试脚本，获取各操纵输入的参考输入值。
测试脚本包含两部分，一部分是参考数据文件，另一部分是脚本文件，其中：
一、参考数据文件包括初始化数据和实时数据，初始化数据用于指定不同测试科目的初始条件；实时数据包括重量、重心、襟翼角度、副翼位置、扰流板位置、升降舵、减速板、风速和风向等数据。测试过程中，脚本文件读取各科目参考数据文件中的实时数据，代替实际操纵和环境输入对飞机进行驱动，以确保测试与实际试飞具有相同的控制过程。
二、脚本文件以文本形式进行存储，包含三大模块内容：
1、机型信息，包括：发动机型号、鉴定等级；
2、初始数据，包括：初始位置、高度、航向、速度、俯仰角、侧滑角，襟翼角度、起落架状态、配平等待时间等。
3、驱动数据类型，一般包括：DRIVEN、Cockpit Control、PID；其中，DRIVEN表示直接读取参考数据文件中的实时数据，代替实际操纵输入对飞机进行驱动；Cockpit Control表示该数据不需要参考数据文件，而是由飞行模拟机系统逻辑自动控制，以确保飞行模拟机关联逻辑的正确性；PID表示使用数字驾驶员对非容差要求的控制通道进行控制，避免飞行状态误差不断累积。
实际实施时，脚本文件依据指定驱动数据类型读取参考数据文件中对应实时数据，即实现了操纵输入的参考输入值的获取。
S102，确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系。
实际实施时，可以确定实时误差为参考输入值与当前的实际输入值的差值；当实时误差为正时，表征参考输入值大于当前的实际输入值，测试人员应增大指定操纵输入；当实时误差为负时，表征参考输入值小于当前的实际输入值，测试人员应减小指定操纵输入；当实时误差为零时，表征参考输入值等于当前的实际输入值。
S103，基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引。
在本申请的一些实施例中，可以直接将确定的实时误差作为对测试人员的操纵指引，即：
；
其中，Inp dir 为对测试人员的操纵指引，Inp target 为参考输入值，Inp real 为当前的实际输入值。
在本申请的另一些实施例中，也可以基于如下公式，对测试人员进行操纵指引：
；
其中，K为比例系数，可以根据不同测试科目对操纵指引的灵敏度需求确定，K的取值表征的是每单位误差对应的操纵输入量，例如：当用驾驶杆控制俯仰角时，产生一度俯仰角误差，根据上式，指引将会引导测试人员输入K度的操纵杆量。当K值较小时，操纵指引变化较不灵敏，有利于平稳控制；当K值较大时，操纵指引变化较灵敏，有利于快速跟踪变化目标。
对于测试科目中某些特定的操纵输入，如油门杆输入、脚蹬、前轮转弯、刹车等，操纵机构上并没有明确的位置、单位提示，此时可以利用飞行模拟机的VOR（Very HighFrequency Omnidirectional Radio Range，甚高频全向无线电信标导航台）和DME（Distance Measuring Equipment，测距仪），对测试人员进行操纵指引。
具体的，可以利用VOR显示操纵指引Inp dir 的正负，利用DEM显示操纵指引Inp dir 的大小。当Inp dir >= 0 时，VOR显示POSI；当Inp dir <0 时，VOR显示NEGA。
对于测试科目中操纵杆、驾驶盘的操纵输入，此时可以利用飞行模拟机的FD（Flight Director，飞行指引仪），对测试人员进行操纵指引。
采用误差指引的方式为测试人员提供人工测试操纵指引，提升了操纵指引的可观测性，保证了测试结果的准确性。
人工测试过程中，测试人员从看见操纵指引到响应操纵指引之间存在着一定时间的反应延迟，该反应延迟将会对测试结果准确性产生较大的影响，本申请中可以采用自适应数据前置方法对该反应延迟进行消除。
在本申请的一些实施例中，可以针对指定操纵输入，获取参考输入值的参考指引时间；根据获取的参考指引时间，提前预设时长确定为目标指引时间；然后在确定的目标指引时间，对测试人员进行操纵指引。
针对不同的测试人员，预设时长可以相同；较佳的，针对不同的测试人员，预设时长不同，单独设置。
若参考输入数据为M，测试人员实际输入数据为N，此处分别将输入数据M和N保存成一个独立的数组{M}和{N}，用数组{M}与时间的对应关系和数组{N}与时间的对应关系相比较，测试人员实际输入数据与参考输入数据存在时间延迟Δt。
如果将操纵指引时间整体前置，为测试人员提供Δt的反应时间，则可以降低测试操纵延迟。如图2所示，横轴为时间，单位为秒，虚线表示参考数据，即参考输入数据，实线表示前置后数据。
由于每个测试人员反应延迟时间不同，因此可以在飞行模拟机人工测试开始前，先对测试人员进行一个标准机动测试，标定出该测试人员的反应延迟Δt，作为预设时长，然后用这个时间来对操纵指引做前置。
例如，在飞行模拟机人工测试开始前，在飞行指引仪上出现一个驾驶杆阶跃测试信号，测试人员在信号出现后立即控制驾驶杆达到测试信号位置，记录信号出现时间和测试人员控制驾驶杆到指令位置之间的时间差，即为该测试人员的反应延迟Δt。
人工测试过程中，根据实际测试经验，测试人员在跟踪操纵指引时，往往会在参考输入值附近反复调节，以追求对参考输入值的精准跟随。但对于很多科目而言，此类调节反而会导致操纵输入与试飞输入不一致，为了避免该现象，本申请中可以采用数据平滑、滤波等方法对测试人员的操纵输入进行滤波。
在本申请的一些实施例中，可以利用惯性环节、超前滤波器、卡尔曼滤波器中的至少一种，对测试人员的操纵输入进行平滑处理。
以惯性环节为例，对测试人员的操纵输入进行平滑处理，典型的惯性环节如下：
；
其中，T为时间常数，Y（s）为经过惯性环节的操纵输出，X（s）为经过惯性环节的操纵输入。
需要说明的是，由于惯性环节本身会造成3T左右的响应延迟，因此在进行自适应数据前置时需要考虑这部分延迟，即此时，预设时长根据测试人员的反应延迟与惯性环节造成的响应延迟共同确定，具体为Δt+3T。
对于超前滤波器、卡尔曼滤波器等实时滤波器，则无需考虑额外产生的延迟。
需要说明的是，上述惯性环节、超前滤波器、卡尔曼滤波器仅为示例，并不用于限定本发明。
综上所述，采用本申请实施例提供的操纵指引方法，指引的可观测性强，并且避免了测试人员因反应延迟导致的输入误差，消除了测试人员的输入抖动，进一步保证了飞行模拟机人工测试结果的准确性。
需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
基于同样的发明构思，如图3所示，本申请实施例提供一种操纵指引装置，包括：
获取单元301，用于针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值；
确定单元302，用于确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系；
指引单元303，用于基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引。
在一些可能的实施方式中，指引单元303具体用于基于如下公式，对测试人员进行操纵指引：
；
其中：Inp dir 为对测试人员的操纵指引，Inp target 为参考输入值，Inp real 为当前的实际输入值，K为比例系数。
实际实施时，比例系数K根据不同测试科目对操纵指引的灵敏度需求确定。
在一些可能的实施方式中，指引单元303还用于在基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引之前，针对指定操纵输入，获取参考输入值的参考指引时间；根据获取的参考指引时间，提前预设时长确定为目标指引时间；
进一步的，指引单元303，具体用于基于确定的实时误差，在确定的目标指引时间，对测试人员进行操纵指引。
实际实施时，预设时长根据测试人员的反应延迟预先确定。
在一些可能的实施方式中，指引单元303，具体用于基于确定的实时误差，利用飞行模拟机的甚高频全向无线电信标导航台和测距仪，对测试人员进行操纵指引。
在一些可能的实施方式中，本申请实施例提供的操纵指引装置，还包括：
处理单元，用于针对指定操纵输入，利用惯性环节、超前滤波器、卡尔曼滤波器中的至少一种，对测试人员的操纵输入进行平滑处理。
上述各单元的具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
需要说明的是，上述装置的单元划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上述两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上述一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
与上述方法实施例基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种电子设备。在该实施例中，电子设备的结构可以如图4所示，包括至少一个存储器401，至少一个处理器402以及收发器403。
存储器401，用于存储处理器402执行的计算机程序指令。存储器401可以是易失性存储器（volatile memory），例如随机存取存储器（random-access memory，RAM）；存储器401也可以是非易失性存储器（non-volatile memory），例如只读存储器，快闪存储器（flash memory），硬盘（hard disk drive，HDD）或固态硬盘（solid-state drive，SSD），但不限于此。存储器401可以是上述存储器的组合。
处理器402，可以包括一个或多个中央处理单元（central processing unit，CPU）或者为数字处理单元等等。处理器402，用于调用存储器401中存储的计算机程序指令时实现上述操纵指引方法。
收发器403用于与其它设备进行通信。
本申请实施例中不限定上述存储器401、处理器402和收发器403之间的具体连接介质。本申请实施例在图4中存储器401、处理器402和收发器403之间通过总线404连接，仅是进行示意性说明，并不引以为限。
在一些可能的实施方式中，本申请提供的操纵指引方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括计算机程序程序指令，当该计算机程序指令被处理器执行时实现上述操纵指引方法。
程序产品可以采用一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。在本申请实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序指令的有形介质。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种操纵指引方法，应用于飞行模拟机的人工测试，其特征在于，包括：
针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值；
确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系；
基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引；
其中，基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引，包括：
基于如下公式，对测试人员进行操纵指引：
；
其中：Inp dir 为对测试人员的操纵指引，Inp target 为参考输入值，Inp real 为当前的实际输入值，K为比例系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比例系数K根据不同测试科目对操纵指引的灵敏度需求确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引之前，还包括：
针对指定操纵输入，获取参考输入值的参考指引时间；
根据获取的参考指引时间，提前预设时长确定为目标指引时间；
基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引，包括：
基于确定的实时误差，在确定的目标指引时间，对测试人员进行操纵指引。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预设时长根据测试人员的反应延迟预先确定。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引，包括：
基于确定的实时误差，利用飞行模拟机的甚高频全向无线电信标导航台和测距仪，对测试人员进行操纵指引。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
针对指定操纵输入，利用惯性环节、超前滤波器、卡尔曼滤波器中的至少一种，对测试人员的操纵输入进行平滑处理。
7.一种操纵指引装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于针对飞行模拟机的人工测试中的指定操纵输入，获取参考输入值和当前的实际输入值；
确定单元，用于确定参考输入值与当前的实际输入值的实时误差，其中，实时误差的正负表征了参考输入值与当前的实际输入值的大小关系；
指引单元，用于基于确定的实时误差，对测试人员进行操纵指引。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，比例系数K根据不同测试科目对操纵指引的灵敏度需求确定。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述的方法。
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