CN211124496U

CN211124496U - 一种飞行模拟机

Info

Publication number: CN211124496U
Application number: CN201922083158.0U
Authority: CN
Inventors: 周阎; 周旺根; 崔渊博
Original assignee: Xi'an Feibao Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Feibao Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-11-28

Abstract

本实用新型公开一种飞行模拟机，其特征在于，包括：视景设备，用于接收视景数据，并在显示器中生成相应场景；声效设备，用于接收音效数据，并模拟飞机飞行音效；动感设备，用于接收运动数据，并模拟飞行状态；操纵设备，用于操作模拟，并将产生的操纵信息数据发送至飞机性能仿真系统；教员控制台设备，用于设置多种游戏课程以及控制舱内多个设备；飞机性能仿真系统，通过建立数学模型，再根据接收到的对飞机的操纵信息数据和状态量进行实时解算，完成对飞行过程的实时仿真，并将解算结果通过网络传输给其它系统中。本实用新型能够解决VR娱乐体验设备长时间使用给人带来眩晕感的问题。

Description

一种飞行模拟机

技术领域

本实用新型涉及飞行模拟技术领域，具体地涉及一种飞行模拟机。

背景技术

飞行体验式娱乐设备，同智能手机、平板电脑等设备改变了人们的生活方式一样，体验式娱乐也在改变着人们的娱乐方式。针对PC家用机的有限体验以及人们对于高度仿真的体验感的需要，美国率先将飞行模拟体验器应用到民用领域。在美国的各大商场或者展会上，类似飞机驾驶舱的设备中不论是座椅，控制台还是仪表，都和真正的驾驶员使用的毫无二致。坐在其中的人可以看到眼前的模拟出的飞行场景，其画面感不亚于专业软件公司开发的飞行模拟软件和游戏。配上专业的驾驶控制台，给人们真正驾驶飞机的体验。

但是飞行娱乐体验设备在国内尚处于起步及摸索阶段，目前市面上的娱乐飞行体验设备基本可以理解为游戏机的升级版，仿真度较低。大致分为以下两类产品：1、通过在家用飞行游戏机上进行部分硬件升级，主要包括操纵手柄、仪表显示等。 2、通过VR技术为体验者提供较为逼真的视觉体验。上述设备有以下不足之处：1）配置简单，可操作面小，体验者的整体驾驶参与度不够；2）VR本身的短视距特性，长期使用眩晕感明显。

实用新型内容

本实用新型的的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种飞行模拟机，其能够解决VR娱乐体验设备长时间使用给人带来眩晕感的问题。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种飞行模拟机，包括：

视景设备，用于接收视景数据，并在显示器中生成相应场景；

声效设备，用于接收音效数据，并模拟飞机飞行音效；

动感设备，用于接收运动数据，并模拟飞行状态；

操纵设备，用于操作模拟，并将产生的操纵信息数据发送至飞机性能仿真系统；

教员控制台设备，用于设置多种游戏课程以及控制舱内多个设备；

飞机性能仿真系统，通过建立飞机的气动特性、运动方程、飞行控制系统、发动机系统、起落架系统的数学模型，再根据接收到的对飞机的操纵信息数据和状态量进行实时解算，完成对飞行过程的实时仿真，并将解算结果通过网络传输给其它系统中。

进一步地，所述视景设备包括成像子系统和显示子系统。

进一步地，所述成像子系统根据飞机的位置信息、姿态信息模拟舱外真是世界景象；所述显示子系统包括投影机、几何校正软件以及虚像球幕，所述虚像球幕包括背投屏和碳素球面镜。

进一步地，所述声效设备为舱内音响，所述音响包括有源音响和无源音响。

进一步地，所述动感设备包括运动平台、伺服电机系统、传感器系统、控制系统以及监测系统。

进一步地，所述伺服电机系统为六套，分布在运动平台周围并与模拟机机舱连接；所述控制系统接收姿态信息数据并控制伺服电机系统。

进一步地，还包括辅助设备，为整个模拟机提供基本的供电，保证设备能够正常运行，并对运行过程进行监控，确保设备运行安全。

进一步地，还包括计算机和网络系统，对整个模拟机的软件部署、网络架构、计算机柜进行布局。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型解决了VR娱乐体验设备长时间使用给人带来眩晕感的问题。

2、本实用新型采用六自由度运动系统，为体验着提供更加逼真的运动效果，很好的协调配合视觉系统给体验者更加真实的飞行体验，以及降低视觉和体感的不匹配导致的眩晕感。

3、本实用新型的通用性强，便于在宇航、车辆和船舶等多个仿真设备领域的推广使用。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型的一个实施例中的设备连接结构示意图。

图2为本实用新型的一个实施例中的教员控制台系统软件模块组成图。

图3为本实用新型的一个实施例中的辅助系统组成图。

图4为本实用新型的一个实施例中的计算机网络系统组成图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加

本实用新型实施例提供一种飞行模拟机，包括一种飞行模拟机，包括：

视景设备，用于接收视景数据，并在显示器中生成相应场景；所述视景设备包括成像子系统和显示子系统；所述成像子系统根据飞机的位置信息、姿态信息模拟舱外真是世界景象；所述显示子系统包括投影机、几何校正软件以及虚像球幕，所述虚像球幕包括背投屏和碳素球面镜。

可以理解，所述视景设备的主要功能包括：1）、具有白天、黄昏和夜间等时间设置，提供云、雨、雾等天气效果；2）、连续的地形、河流、田野、跑道及标志性的地物；3）、无穷远地平线效果；4）、具有任务场景中设置的不同地域季节等显示；

可以理解，所示几何校正软件能够对收到的视频画面进行非线性几何校正，从而控制画面几何畸变失真率；它接受成像子系统的信号，经过修正处理，再由投影机进行显示。本系统采用软件方式进行几何校正，经校正后系统几何畸变失真不超过2%。

可以理解，显示子系统的工作原理是依据光路设计的基础将投影机投射的信号，经几何校正后，在背投屏的背面形成高质量的图像，再将其投射到碳素球面镜的表面，形成一个连续的、完整的驾驶舱窗外场景，使座舱操作人员观察的是与空中飞行景象一致的视景景象。

声效设备，用于接收音效数据，并模拟飞机飞行音效；所述声效设备为舱内音响，所述音响包括有源音响和无源音响。

可以理解，声效设备的主要功能包括：1）、模拟发动机运转声音；2）、模拟起落架着陆接地产生的音响；3）、模拟跑道效应音响，飞机机轮在地面滑跑时产生的摩擦声。

可以理解，操纵设备包括以下功能：座舱机构子系统、操纵子系统、接口子系统、仪表子系统、照明子系统等。

动感设备，用于接收运动数据，并模拟飞行状态；所述动感设备包括运动平台、伺服电机系统、传感器系统、控制系统以及监测系统；所述伺服电机系统为六套，分布在运动平台周围并与模拟机机舱连接；所述控制系统接收姿态信息数据并控制伺服电机系统。

可以理解，动感设备的主要功能包括：1）、为体验人员提供动感感觉；2）、控制功能,接收飞行仿真系统提供的飞机坐标系下的六自由度姿态信息，通过控制算法转换为六个独立作动筒的伸缩量，真实模拟飞行感受

可以理解，所述运动平台包括上平台和下平台，所述上平台用于支撑舱体，所述下平台固定在地面上。

可以理解，动感设备包括六套独立的伺服系统，根据传感器测量系统的反馈及控制系统协调控制六个作动器的运动，来实现平台六个自由度方向上的运动以及这些自由度的复合运动。

可以理解，为使用人员提供一个对设备的操控界面，使用人员可以在教员控制台进行启动、暂停、复位控制，可以选择课程任务，实现起飞时间、天气等即定参数设置，对娱乐机进行各种控制操作，为便于使用，教员控制台分系统界面尽量设计简洁易懂，便于操作。

可以理解，教员控制台设备主要功能如下：

1) 课程参数设置功能：设置各类游戏课程任务；

2) 舱内声音设置功能；设置舱内环境声音的开、关；

3) 实施数据通信功能：与各仿真系统之间的实时数据交互；

4) 飞行过程控制功能：飞行过程的启动、复位控制功能；

5) 运动设备控制功能：控制运动系统的启动、复位和试试运动；

6) 系统监控控制功能：可实时监视其他软件系统的运行状态；

7) 远程设备控制功能：可远程控制投影仪、计算机的开关机。

可以理解，如图2所示，教员控制台分系统由远程控制模块、全局数据模块、界面框架模块、网络平台模块、数据处理模块、资源管理模块共6个模块共同组成。

远程控制模块主要实现教员控制台分系统远程开关机控制功能。教员控制台分系统通过以太网发送开关机控制指令，对网络内的各个计算机、投影仪进行远程唤醒、关机控制。

全局数据模块定义静态全局结构体及变量，通过网络平台与界面框架的引用，实现网络平台与界面框架之间的数据交换。

界面框架模块主要用于实现人机交互界面的绘制，管理、处理页面UI逻辑，完成界面各控件约定功能。

网络通信模块创建平台节点，将教员控制台分系统接入网络平台，服从网络平台的统一调度管理，并实现与网络平台间数据的实时交互。

数据处理实现数据从网络平台到界面框架相应应完成的数据转换处理过程，及数据从界面框架到网络平台相应应完成的数据转换处理过程。

配置管理模块对包含图片、初始数据、配置信息等文件统一的管理及加载。

可以理解，飞机性能仿真分系统主要功能如下：

1）、建立飞机的典型运动方程，根据气动力、起落架支撑力和发动机推力产生的外力和外力矩解算出飞机的当前运动状态；

2）、建立飞机大气数据系统模型，对飞机在正常飞行条件下的气动特性进行实时计算，提供指示空速、升降速率、马赫数、动压等参数输出；

3）、对飞机动力装置系统正常工作情况下的拉力和转速的动静态特性以及耗油特性进行实时计算；

4）、对飞机其他系统（如起落架系统、燃油系统）的功能、正常工作特性等进行实时仿真模拟；

5）、生成与娱乐级模拟机其他各分系统有关的飞行状态参数和飞机姿态数据

可选的，还包括辅助设备，为整个模拟机提供基本的供电，保证设备能够正常运行，并对运行过程进行监控，确保设备运行安全。

可以理解，如图3所示，模拟机辅助设备主要包括供电子系统、监控子系统、通风子系统。

1) 供电子系统：为模拟器提供工作电源，保证模拟器正常有效的运行；

2) 监控子系统：为保证模拟器体验人员安全的保障系统，对娱乐级舱体内部进行监视、画面记录；

3) 通风子系统：为舱内部进行送风，保证舱内空气流通，为体验人员提供一个舒适的舱内温度。

可选的，还包括计算机和网络系统，对整个模拟机的软件部署、网络架构、计算机柜进行布局。

可以理解，如图4所示，计算机和网络系统为纯硬件系统，主要由工作站、交换机及设备间的连接线缆组成，其中机柜由动感模拟分系统提供，其他设备均采用货架产品。

在其中一个实施例中，如图1所示，本实用新型的工作原理如下：

体验人员通过操纵子系统的侧杆、脚蹬、油门杆等模拟操纵设备操纵飞机，相关传感器实时采集各种模拟设备的模拟量和开关量，并发送至飞机性能仿真系统的数学模型中，飞机性能仿真系统对其数据进行实时解算使用，再将结算后的数据发送至视景系统、声音模拟系统、仪表系统、运动系统以及任务配置系统中。

视景系统根据接收的飞机姿态位置信息，从视景数据库中实时调取相应的场景，并生成显示到投影幕上。声音模拟系统根据接收的飞机飞行状态、加速度、角速度等数据，模拟发动机运转声音；模拟起落架着陆接地产生的声音；模拟跑道效应声音，飞机机轮在地面滑跑时产生的摩擦声。仪表系统根据接收各种飞行数据，在仪表盘中显示相应的飞机参数。运动系统则是根据接收的数据，控制六个伺服电机系统实现舱体的上升、降落、侧翻、俯仰等动作。为体验人员提供视觉、听觉、触觉的真实反应，为体验人员搭建了一个沉浸感强的仿真环境。

设备管理员在教员控制台队任务配置系统进行配置，可以进行启动、暂停、复位控制，可以选择课程任务，实现起飞时间、天气等即定参数设置，对娱乐机进行各种控制操作。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种飞行模拟机，其特征在于，包括：

声效设备，用于接收音效数据，并模拟飞机飞行音效；

动感设备，用于接收运动数据，并模拟飞行状态；

2.如权利要求1所述的一种飞行模拟机，其特征在于，所述视景设备包括成像子系统和显示子系统。

3.如权利要求2所述的一种飞行模拟机，其特征在于，所述成像子系统根据飞机的位置信息、姿态信息模拟舱外真是世界景象；所述显示子系统包括投影机、几何校正软件以及虚像球幕，所述虚像球幕包括背投屏和碳素球面镜。

4.如权利要求1所述的一种飞行模拟机，其特征在于，所述声效设备为舱内音响，所述音响包括有源音响和无源音响。

5.如权利要求1所述的一种飞行模拟机，其特征在于，所述动感设备包括运动平台、伺服电机系统、传感器系统、控制系统以及监测系统。

6.如权利要求5所述的一种飞行模拟机，其特征在于，所述伺服电机系统为六套，分布在运动平台周围并与模拟机机舱连接；所述控制系统接收姿态信息数据并控制伺服电机系统。

7.如权利要求1所述的一种飞行模拟机，其特征在于，还包括辅助设备，为整个模拟机提供基本的供电，保证设备能够正常运行，并对运行过程进行监控，确保设备运行安全。

8.如权利要求1所述的一种飞行模拟机，其特征在于，还包括计算机和网络系统，对整个模拟机的软件部署、网络架构、计算机柜进行布局。