CN205862130U - 半实物仿真飞行座舱显控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种半实物仿真飞行座舱显控系统，包括：座舱工控机，与多机通信单元连接；多个显控单元，当训练人员对显控单元操作后，其实时产生对应的操作指令并通过多机通信单元上报给工控机；以及接收座舱工控机下发的控制指令，改变自身的状态；多机通信单元，用以获取任一显控单元的操作指令，并将其上传给座舱工控机；以及接受工控机的控制指令，下发至对应的显控单元。本实用新型基于半实物仿真技术，采用多个单片机做为输入输出的采集控制单元，以工控机为主机构建一对多主从式的显示控制仿真结构，由于多个单片机独立完成对众多输入量的不间断监听和输出控制，从而大量释放的工控机的CPU时间，保证了对座舱操纵响应的实时高效。

Description

半实物仿真飞行座舱显控系统

技术领域

本实用新型设计一种仿真设备，具体涉及一种半实物仿真飞行座舱显控系统。

背景技术

航空维护训练器是计算机控制的半实物仿真设备，无论是使用成本还是购置成本都远远低于真实装备，同时具有操作真实、安全性高、科目设置针对性强等优点。在军用领域，美国空军各主要机型的维护训练多依靠此类模拟器进行。如在F-22维护训练中心，F-22战斗机被分成7个全尺寸高逼真度模拟训练器用于模拟外场维修，这些维护训练器提供检查、维护、拆卸和安装、系统测试和故障隔离等的实际操作练习，覆盖了从简单到高度复杂的维修过程，包括14至240个独立的科目。

座舱显示与控制系统是飞行员和飞机之间人机交互的接口，由显示和控制两部分组成，其中，显示是飞机信息输出的接口，控制是飞机信息输入的接口。飞行员依靠座舱显控系统获取飞机状态、战场态势等信息，以最有效的方式操纵飞机完成作战训练任务。因此，在各型航空训练模拟器中，座舱显控系统的仿真一直是最受关注的技术领域之一。

座舱显控系统仿真涵盖座舱内所有的显示控制机构的仿真，有各类控制板、仪表、操纵杆、油门杆、多功能显示器、警示灯等，座舱显控系统需要及时响应训练人员对这些控制机构的操纵，并实时显示操纵结果。因此座舱显控系统的仿真涉及到大量的开关量、模拟量、数字量的输入和输出。如何做到操纵响应的高效实时、显示控制的真实再现是显控系统仿真的关键。

实用新型内容

本实用新型提出一种半实物仿真飞行座舱显控系统，包括：座舱工控机，与多机通信单元连接；多个显控单元，当训练人员对显控单元操作后，其实时产生对应的操作指令并通过多机通信单元上报给工控机；以及接收座舱工控机下发的控制指令，改变自身的状态；多机通信单元，用以获取任一显控单元的操作指令，并将其上传给座舱工控机；以及接受工控机的控制指令，下发至对应的显控单元。

优选的，所述多机通信单元采用MCS-51系列单片机。

优选的，所述多机通信单元采用STC12C5A60S2单片机。

优选的，所述显控单元采用STC12C5A60S2单片机。

优选的，所述显控单元包括多功能显示器、操纵杆、油门杆、启动板以及N个设备控制板。

优选的，所述多功能显示器通过设置在其上的按键进行指令的输入以及输出飞行信息、态势感知、系统管理、作战任务。

优选的，所述多功能显示器通过座舱工控机完成各类画面的绘制后，通过座舱工控机内的显卡输出到多功能显示器的显示屏。

优选的，所述多机通信单元通过RS-232总线与座舱工控机进行通信。

本实用新型基于半实物仿真技术，采用多个单片机做为输入输出的采集控制单元，以工控机为主机构建一对多主从式的显示控制仿真结构，由于多个单片机独立完成对众多输入量的不间断监听和输出控制，从而大量释放的工控机的CPU时间，保证了对座舱操纵响应的实时高效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型半实物仿真飞行座舱显控系统硬件连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1，本实用新型一种半实物仿真飞行座舱显控系统，包括：座舱工控机、多个显控单元，以及多机通信单元。

其中，其作为训练模拟器的主控计算机，通过COM口与多机通信单元连接，完成对各显控单元的通信，能实时获取各显控单元上报的操作指令，同时改变训练模拟器座舱面板指示和多功能显示器画面，从而及时响应训练人员的操作。多机通信单元：采用MCS-51系列单片，它作为仿真座舱实现主从通信的核心，多机通信单元可与任一从机通信，获取其状态后上报给工控机；同时接收工控机的控制指令，并将控制指令下发给对应的从机，从而实现全双工一对多主从通信。显控单元，当训练人员对显控单元操作后，其实时产生对应的操作指令并通过多机通信单元上报给工控机；以及接收座舱工控机下发的控制指令，改变自身的状态。

本实用新型的多机通信单元通过RS-232总线与座舱工控机进行通信。

所述多机通信单元采用MCS-51系列单片机，具体的，所述多机通信单元采用STC12C5A60S2单片机，显控单元也采用STC12C5A60S2单片机。

具体的，本实施例的显控单元，在整个硬件结构中，将大量人机交互的显示控制接口先独立封装在多个显控单元中；其包括三个多功能显示器、操纵杆、油门杆、启动板以及N个设备控制板，这些显控单元实际上是各种人机交互接口，当然本实用新型的显控单元也不局限于上述设备。

其中，上述的多功能显示器用于它既是一个输出设备又是一个输入设备，其输出是各种关键飞行信息、态势感知、系统管理、作战任务等画面；输入是画面四周的按键，按键的作用跟随画面变化，在不同画面下被不断重新定义。多功能显示器的周边键输入监听通过单片机完成，并通过多机通信单元上报工控机。但是由于显示画面输出内容多且复杂，仅靠单片机无法胜任，因此本实用新型的多功能显示器是通过多功能显示器通过座舱工控机完成各类画面的绘制后，通过座舱工控机内的显卡输出到多功能显示器的显示屏。

操纵杆、油门杆、启动板以及N个设备控制板上的各类开关、按键、电位器均可以作为单片机的数字或模拟的输入，其上的各类指示灯、仪表均可以作为单片机的数字或模拟输出。

本实用新型采用一对多全双工通信协议，以工控机作为主机，以每个显控单元作为从机，并联在一个总线下，实现主从式的数据通信；然后多机控制单元通过RS-232总线完成与工控机的一对一全双工通信，最后在工控机中完成统一的显示和控制。即每个显控单元（包括多功能显示器）独立完成对输入量（开关、按键、电位器）的不间断监听，当训练人员操作后，实时产生对应的操作码通过多机通信单元上报工控机，同时接收多机通信单元下发的控制码，改变自身各输出量（指示灯、仪表）的状态。

本实用新型提出了一种飞机座舱显控系统的仿真实现方法，该方法已应用于某型机载电子设备训练模拟器中，在实际的教学训练中取得了良好效果。基于半实物仿真实现，保证了仿真座舱与实装的高逼真性，具备良好的操作手感，营造了高度真实的机上物理环境。采用以大量单片机为座舱各个显示控制单元核心，独立完成对众多输入量的不间断监听，以多机通信单元为主机，实现了一对多主从式全双工通信，从而大量简化了上位工控机的工作，实现了分布式采集和控制，保证了对座舱操纵响应的实时高效。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，包括：

座舱工控机，与多机通信单元连接；

多个显控单元，当训练人员对显控单元操作后，其实时产生对应的操作指令并通过多机通信单元上报给工控机；以及接收座舱工控机下发的控制指令，改变自身的状态；

多机通信单元，用以获取任一显控单元的操作指令，并将其上传给座舱工控机；以及接受工控机的控制指令，下发至对应的显控单元。

2.根据权利要求1所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述多机通信单元采用MCS-51系列单片机。

3.根据权利要求2所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述多机通信单元采用STC12C5A60S2单片机。

4.根据权利要求3所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述显控单元采用STC12C5A60S2单片机。

5.根据权利要求4所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述显控单元包括多功能显示器、操纵杆、油门杆、启动板以及N个设备控制板。

6.根据权利要求5所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述多功能显示器通过设置在其上的按键进行指令的输入，以及输出飞行信息、态势感知、系统管理、作战任务。

7.根据权利要求6所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述多功能显示器通过座舱工控机完成各类画面的绘制后，通过座舱工控机内的显卡输出到多功能显示器的显示屏。

8.根据权利要求7所述的半实物仿真飞行座舱显控系统，其特征在于，所述多机通信单元通过RS-232总线与座舱工控机进行通信。