CN212694638U - 教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，包括：飞行模拟器，其包括多个飞行模拟器主控终端，每个所述飞行模拟器主控终端均部署有飞行模拟器解算程序；指挥模拟器，其包括塔台视景终端、飞行计划终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各所述飞行模拟器的飞行状态，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述指挥主控终端配置为将所述指挥口令发送至各飞行模拟器；网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接并交换数据。该系统能够实现指挥员与多个飞行模拟器之间的数据交换，以此实现多台飞行模拟器的联网组训。

Description

教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统

技术领域

本实用新型涉及一种数据交换系统，特别是一种教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统。

背景技术

模拟器是重要的飞行教学装备，在飞行学员素质培养、指教长能力建设、训练质量效益提升等方面有着不可替代的作用。目前已有的某型教练机飞行训练模拟器无法实施多机编队模拟训练，也不能实现飞行指挥员与多个飞行员同场模拟组训。也即不能实现指挥主控计算机与飞行模拟器的数据交换，当然也就不能实现多台飞行模拟器的联网组训。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，该系统能够实现指挥员与多个飞行模拟器之间的数据交换，以此实现多台飞行模拟器的联网组训。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，包括：

飞行模拟器，其包括多个飞行模拟器主控终端，每个所述飞行模拟器主控终端均部署有飞行模拟器解算程序，且每个所述飞行模拟器主控终端均通过外部接口分别与航电仪表、视景显示单元、座舱及操纵设备、航迹显示终端以及音响设备通讯连接；所述飞行模拟器解算程序配置为接收飞行员针对所述座舱及操纵设备的控制动作，并根据所述控制动作实时解算飞机的动力学方程，并将飞机的运动位置及姿态相关参数传送到所述航电仪表、所述视景显示单元、所述航迹显示终端及所述音响设备；所述航电仪表配置为显示和/或反馈飞行参数，所述视景显示单元配置为显示模拟飞行的实训场景信息，所述座舱及操纵设备配置为接收飞行员的控制操作，所述航迹显示终端配置为显示飞行航迹，所述音响设备配置为播放飞行训练中模拟环境音效；

指挥模拟器，其包括塔台视景终端、飞行计划终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各所述飞行模拟器的飞行状态，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述指挥主控终端配置为将所述指挥口令发送至各飞行模拟器；

网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接并交换数据。

作为优选，所述塔台视景终端包括塔台成像系统和音响模拟系统，所述塔台成像系统配置为生成塔台显示影像，所述音响模拟系统配置为生成所述模拟环境音效。

作为优选，所述指挥主控终端包括语音识别系统、智能飞行系统、语音合成系统、空域雷达系统、训练评估系统及数据接口，所述语音识别系统配置为识别指挥口令，所述智能飞行系统配置为根据预设专家系统判别所述指挥口令的有效性，所述语音合成系统配置为将所述指挥口令合成为语音指挥口令，所述空域雷达系统配置为模拟飞行雷达，所述训练评估系统配置为针对飞行数据进行分析并根据分析结果进行质量评估，所述数据接口配置为传送数据。

作为优选，所述飞行计划终端包括特情指挥系统和飞行计划管理系统，所述特情指挥系统配置为模拟特情飞行训练，所述飞行计划管理系统配置为组织及实施模拟飞行计划。在本实用新型中的特情飞行训练是指起落架放不下、刹车失效、发动机停车、空速表故障、高度表故障、转速表故障、进气压力表故障、陀螺磁罗盘故障、发电机故障、地平仪故障、升降速度表故障、飞机断电等特殊情境的模拟飞行训练。

与现有技术相比较，本实用新型的教练机飞行与指挥模拟器，通过一台指挥模拟器可以配合多台飞行模拟器终端组网训练，满足了初教机模拟训练大纲要求的起落、仪表、空域、编队、特情等课目模拟训练需求，使训练课目覆盖率达到85％以上，同时，实现了模拟训练管理信息化、网络化和训练分析评估智能化、科学化。大学初教机模拟训练中心建设和模拟组训模式将为海军航空兵各型教练机模拟训练中心建设和模拟训练提供很好的借鉴和推广意义。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

图1为本实用新型的教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供的一种教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，包括：

飞行模拟器，其包括多个飞行模拟器主控终端，每个所述飞行模拟器主控终端均部署有飞行模拟器解算程序，且每个所述飞行模拟器主控终端均通过外部接口分别与航电仪表、视景显示单元、座舱及操纵设备、航迹显示终端以及音响设备通讯连接；所述飞行模拟器解算程序配置为接收飞行员针对所述座舱及操纵设备的控制动作，并根据所述控制动作实时解算飞机的动力学方程，并将飞机的运动位置及姿态相关参数传送到所述航电仪表、所述视景显示单元、所述航迹显示终端及所述音响设备；所述航电仪表配置为显示和/或反馈飞行参数，所述视景显示单元配置为显示模拟飞行的实训场景信息，所述座舱及操纵设备配置为接收飞行员的控制操作，所述航迹显示终端配置为显示飞行航迹，所述音响设备配置为播放飞行训练中模拟环境音效；其中，航电仪表由模拟仿真仪表和图形仪表组成，具体地，进气压力表、发动机转速表、气缸头温度表、进气温度表、油量表、电流电压表由飞机真实仪表改装，空速表、气压高度表、地平仪、升降速度表、发动机三用表、转弯侧滑仪、无线电航向指示器、磁罗盘拟采用图形仪表左/右操纵台由各种操纵控制盒等组成，该操纵台采用虚实结合方式实现。而视景显示单元具体可由形成多角度视景的第一成像设备、第二成像设备和第三成像设备组成。

座舱及操纵设备，可示例性的包括座舱舱体、操纵子系统、仪表子系统、中央辅助控制台、左右控制台、座椅以及座舱设备驱动控制子系统等部分。

音响设备，具体可采用JBL CONTROL23音箱，该音箱满足IEC529国际标准，为专业扩音扬声器。该音箱采用隐型球安装支架，采用原厂配置的水平和垂直安装附件，使之可容易地安装在座舱内狭小的空间内，并且安装牢固、可靠。

本实用新型中的指挥模拟器，其包括塔台视景终端、飞行计划终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各所述飞行模拟器的飞行状态，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述指挥主控终端配置为将所述指挥口令发送至各飞行模拟器；本实用新型中，指挥模拟器是为培养飞行指挥员而研制的高逼真度的训练系统，它涉及到系统集成、语音识别、计算机兵力生成、虚拟现实、网络通讯等多种技术领域，并以现代控制理论与相似原理为方法，结合航空理论知识和实际飞行数据来实现。在一些实施例中，所述指挥主控终端包括语音识别系统、智能飞行系统、语音合成系统、空域雷达系统、训练评估系统及数据接口，所述语音识别系统配置为识别指挥口令，所述智能飞行系统配置为根据预设专家系统判别所述指挥口令的有效性，所述语音合成系统配置为将所述指挥口令合成为语音指挥口令，所述空域雷达系统配置为模拟飞行雷达，所述训练评估系统配置为针对飞行数据进行分析并根据分析结果进行质量评估，所述数据接口配置为传送数据。

其中，语音识别系统具体可采用微软语音识别，它分两种模式：文本识别模式和命令识别模式。此两种模式的主要区别在于识别过程中使用的匹配字典不同。前者使用的是通用字典，特点是内容多，覆盖的词汇量大，字典由SDK提供。适用于没有预定目标的随机听写之类的应用。同时因为词汇量大直接导致识别的精度降低，识别速度较慢。后者的字典需要开发者自己编写，以XML文件作为一种数据存储的方式，按照一定的格式定义了SDK需要确定的一些标签，和用以匹配的词汇。这种方式由开发者定义词汇的数量，大大降低匹配过程中需要检索的词汇量，提高了识别速度。语音识别是飞行指挥的关键部分，识别精度直接影响到整个系统的性能水平，所以提高识别精度是本系统要解决的关键问题。在本实用新型中，语音识别的精度的关键在于：1)拆分识别指令：指挥口令的一般格式是：飞行员代号+指令(例如：两洞起飞)、飞行员代号+空域号+指令(例如：两洞五号起飞)、飞行员代号+ 指令+空域号(例如：两洞可以退出拐号)等。把指令拆分成：飞行员代号、空域号和指令三部分。一条完整的指挥员口令由其中两或三部分组成。下面我们以(飞行员代号+指令)格式为例看看会有什么效果？假如有40名飞行员， 100条不同指令。通常需要识别的指词汇的数量就是40×100＝4000个；而拆分后只需40+100＝140个。可以看到指令词汇数目急剧下降。可以在XML 文件中设置指令组合方式恢复成一般指令。2)实时更新识别词库：不同的飞行科目用到的指令是不同的。系统根据训练的科目实时生成需要的词库。假如所有的指令共2000条，而起落航线科目用到的指令可能只有200条，那么只需添加这200条指令到词库中即可。从而达到进一步减少词汇数量的目的。飞行员代号通常是1～999，由于不同的计划表涉及的飞行员代号可能不同，而且计划表又可以根据需要进行修改，所以999个代号中任何一个都可能出现在计划表中。然而一般计划表中不同的代号不到40个，如果把999 个号全部加到词库中，显然增加识别量、降低识别率。可以通过提取相应计划表中涉及的飞行员代号实时添加到词库中，从而提高识别率。3)抗噪声技术：训练中飞机发出的各种声响，及其他人员的话语声，给高语音识别率带来了新的挑战。通常语音识别的性能在噪声环境中将会急剧下降，因此抗噪声问题是语音识别达到真正实用所必须解决的关键问题。可以采用高斯分量级对噪声敏感特征子向量的观测概率进行限值从而直接消除冲激噪声对语音识别的影响。另外关闭微软语音的自动适应功能(它会把噪声作为口令，从而生成错误的语音特征)，采用定向麦克风也会是识别率进一步提高。4)余度技术：语音识别系统可能无法识别某人的某些指令(即使口令十分清晰)，因此需要余度设计，可以通过别的途径(键盘输入)输入这些指令，从而避免停滞，使训练得以顺利进行。

通过上述措施，经过测试技术指标如下：语音识别系统的识别范围(中文)：中文单字、词组、短语和数字；词库容量为2000条(一般300左右)；识别精度为词组短语大于98％；输入速度为30～80字/min；抗噪能力为背景噪声小于75dB可正常工作；识别适应能力为大于200人；多词组分辨间隔为大于1s。

再具体地，所述塔台视景终端包括塔台成像系统和音响模拟系统，所述塔台成像系统配置为生成塔台显示影像，所述音响模拟系统配置为生成所述模拟环境音效。

音响模拟系统为模拟飞行训练模拟器的主要声音效果，包括飞机发动机的噪声、飞机气流声、地面效应、降雨声和告警声。在整个模拟过程中，该系统将模拟使用者听到的声音及近似位置、频率和振幅等。该系统采用声音合成技术实现提供声音、通讯效果模拟。

音响模拟系统的仿真内容可包括：a)环境声音，包括：自然环境声，各种自然现象的声音，如：海浪声、雷电声、气动噪声等；设备声，包括：发动机各种状态声、刹车声、收放起落架声、液压/冷气/电气系统工作声等；特效声，包括：爆炸声、武器发射声、跑道效应声等；b)告警声音，分为二部分：话语告警系统声音，包括各种语音告警声音，它反应在不同状态下所出现的情况，提醒实施各种应变措施。告警声，包括飞机音调报警声，如导弹告警声音、预警设备声音、TACAN声音、无线电罗盘声音、信标机声音等。

音响模拟系统的实施方案可包括：a)音响控制计算机，提供无线电通讯效果模拟及声音合成控制管理；收/发模拟器主计算机数据；b)数字音频合成卡，提供无线电通讯效果模拟及声音合成；进行音频数据的模拟/数字转换； c)音频功率放大器，采用专业CROWN功率放大器，完成由传输来的环境声音、告警声音的放大。采用1台CROWN XLS 202，本音频功率放大器为上架式安装的专业功放，高度为2U，可提供2个通道的放大输出，用于完成座舱2个音箱的音频功率放大。d)音箱，采用JBL CONTROL23音箱，该音箱满足IEC529 国际标准，为专业扩音扬声器。该音箱采用隐型球安装支架，采用原厂配置的水平和垂直安装附件，使之可容易地安装在座舱内狭小的空间内，并且安装牢固、可靠。

网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接并交换数据。

在本实用新型中，再具体地，所述飞行计划终端包括特情指挥系统和飞行计划管理系统，所述特情指挥系统配置为模拟特情飞行训练，所述飞行计划管理系统配置为组织及实施模拟飞行计划。在本实用新型中的特情飞行训练是指起落架放不下、刹车失效、发动机停车、空速表故障、高度表故障、转速表故障、进气压力表故障、陀螺磁罗盘故障、发电机故障、地平仪故障、升降速度表故障、飞机断电等特殊情境的模拟飞行训练。

当然，以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，其特征在于，包括：

飞行模拟器，其包括多个飞行模拟器主控终端，每个所述飞行模拟器主控终端均部署有飞行模拟器解算程序，且每个所述飞行模拟器主控终端均通过外部接口分别与航电仪表、视景显示单元、座舱及操纵设备、航迹显示终端以及音响设备通讯连接；所述飞行模拟器解算程序配置为接收飞行员针对所述座舱及操纵设备的控制动作，并根据所述控制动作实时解算飞机的动力学方程，并将飞机的运动位置及姿态相关参数传送到所述航电仪表、所述视景显示单元、所述航迹显示终端及所述音响设备；所述航电仪表配置为显示和/或反馈飞行参数，所述视景显示单元配置为显示模拟飞行的实训场景信息，所述座舱及操纵设备配置为接收飞行员的控制操作，所述航迹显示终端配置为显示飞行航迹，所述音响设备配置为播放飞行训练中模拟环境音效；

指挥模拟器，其包括塔台视景终端、飞行计划终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各所述飞行模拟器的飞行状态，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述指挥主控终端配置为将指挥口令发送至各飞行模拟器；

网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接并交换数据。

2.如权利要求1所述的教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，其特征在于，所述塔台视景终端包括塔台成像系统和音响模拟系统，所述塔台成像系统配置为生成塔台显示影像，所述音响模拟系统配置为生成所述模拟环境音效。

3.如权利要求1所述的教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，其特征在于，所述指挥主控终端包括语音识别系统、智能飞行系统、语音合成系统、空域雷达系统、训练评估系统及数据接口，所述语音识别系统配置为识别指挥口令，所述智能飞行系统配置为根据预设专家系统判别所述指挥口令的有效性，所述语音合成系统配置为将所述指挥口令合成为语音指挥口令，所述空域雷达系统配置为模拟飞行雷达，所述训练评估系统配置为针对飞行数据进行分析并根据分析结果进行质量评估，所述数据接口配置为传送数据。

4.如权利要求1所述的教练机飞行与指挥模拟器数据交换系统，其特征在于，所述飞行计划终端包括特情指挥系统和飞行计划管理系统，所述特情指挥系统配置为模拟特情飞行训练，所述飞行计划管理系统配置为组织及实施模拟飞行计划。

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