CN213781279U - 一种三轴全向模拟器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三轴全向模拟器控制系统，包括：仿真飞行控制模块，与手动操作装置连接，用于将飞行状态和电气开关信号输出至上位机；上位机，用于根据飞行状态和电气开关信号向嵌入式控制板输出工作状态切换信号；嵌入式控制板，用于将工作状态切换信号转发给一个或多个伺服控制器；伺服控制器，用于根据工作状态切换信号向伺服作动器输出驱动控制信号；伺服作动器，用于根据驱动控制信号执行相应的动作。本实用新型，能准确控制并模拟飞机座舱的飞行姿态，实现横滚、俯仰和航向三轴360°全向旋转运动的控制及调整，具备音频提示和视景图像呈现的功能，模拟程度高，系统简单易维护，可由上位机控制并实现飞行科目训练或科目体验训练。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行模拟器控制系统技术领域，具体说是一种三轴全向模拟器控制系统。
背景技术
飞行模拟器用来模拟真实飞机的飞行状态，通常包括：驾驶舱仿真系统、飞机仿真系统、运动仿真系统、视景仿真系统、声音仿真系统、计算机系统及教员控制台，飞行员通过操作驾驶杆、油门台、开关等驾驶舱设备时，模拟器座舱显示飞机相应的状态等，模拟真实飞机的飞行状态。这种飞行模拟器专业度高、仿真功能模块完善、仿真效果好，但仿真功能模块复杂，开发周期长，难度大，且价格昂贵，广泛使用时存在困难。
也有一些飞行模拟器简化了仿真功能模块，结构相对简单，但专业度一般、功能简单、价格低，仿真效果与飞行模拟器存在一定的差距。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种三轴全向模拟器控制系统，能准确控制并模拟飞机座舱的飞行姿态，实现横滚、俯仰和航向三轴360°全向旋转运动的控制及调整，具备音频提示和视景图像呈现的功能，模拟程度高，系统简单易维护，可由上位机控制并实现飞行科目训练或科目体验训练。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，包括：
手动操作装置，用于供飞行员手动驾驶操纵模拟器；
仿真飞行控制模块，与手动操作装置连接，用于接收手动操作装置的操纵信号和电气开关信号，用于根据操纵信号控制飞行状态，用于将飞行状态和电气开关信号输出至上位机、音频设备及视频设备；
上位机，与仿真飞行控制模块连接，用于接收仿真飞行控制模块的飞行状态和电气开关信号，用于根据飞行状态和电气开关信号向嵌入式控制板输出工作状态切换信号；
嵌入式控制板，与上位机连接，用于接收工作状态切换信号，用于将工作状态切换信号转发给一个或多个伺服控制器；
伺服控制器，与嵌入式控制板连接，用于接收工作状态切换信号，用于根据工作状态切换信号向伺服作动器输出驱动控制信号，用于向嵌入式控制板输出反馈信号；
伺服作动器，与伺服控制器连接，用于接收驱动控制信号，用于根据驱动控制信号执行相应的动作，用于向嵌入式控制板发送伺服作动器的位置信息。
在上述技术方案的基础上，音频设备，与仿真飞行控制模块连接，用于根据飞行状态和电气开关信号发出相应的提示声音；
视频设备，与仿真飞行控制模块连接，用于根据飞行状态和电气开关信号播放相应的视景图像。
在上述技术方案的基础上，上位机与仿真飞行控制模块，通过有线网络或无线网络连接；
上位机与嵌入式控制板，通过串行通讯接口连接；
伺服控制器与嵌入式控制板，通过CAN通讯总线连接；
伺服作动器与伺服控制器，通过动力电缆和反馈电缆连接；
所述手动操作装置、仿真飞行控制模块、音频设备、视频设备、上位机、嵌入式控制板、伺服控制器、伺服作动器设于模拟器座舱内，
所述模拟器座舱设于一个三轴360度旋转基座上。
在上述技术方案的基础上，嵌入式控制板还与多个传感器连接，所述多个传感器用于采集伺服作动器的位移信息和偏移零位的偏移姿态信息，嵌入式控制板将传感器采集的位移信息和偏移零位的偏移姿态信息作为实际姿态信号输出至上位机。
在上述技术方案的基础上，所述手动操作装置，至少包括驾驶杆和油门台、运行开关和停止开关；
其中：驾驶杆和油门台产生操纵信号，运行开关和停止开关产生电气开关信号。
在上述技术方案的基础上，所述多个传感器至少包括：回零传感器、姿态传感器，
所述回零传感器采用光电对管传感器，通过滑环信号线与嵌入式控制板连接，采集伺服作动器的偏移零位的偏移姿态信息，
所述姿态传感器采用重力加速度计，通过板载插接与嵌入式控制板连接，采集伺服作动器的位移信息。
在上述技术方案的基础上，还包括远程控制终端，与上位机连接，用于发送远程控制信号给上位机，用于获取并显示飞行状态和控制状态；
所述远程控制终端包括：用于控制上位机供电的启动开关和急停开关，实现远程安全保护。
在上述技术方案的基础上，所述仿真飞行控制模块包括USB接口，用于与外接存储装置连接，
所述外接存储装置用于存储提示声音及视景图像。
在上述技术方案的基础上，所述仿真飞行控制模块包括USB接口选通开关，用于设定USB接口与仿真飞行控制模块的电气连接的通断。
在上述技术方案的基础上，所述手动操作装置，根据操纵，产生以下操纵信号：
横滚操纵信号，
俯仰操纵信号，
航向操纵信号；
所述伺服控制器包括：
横滚伺服控制器，
俯仰伺服控制器，
航向伺服控制器；
所述伺服作动器包括：
横滚伺服作动器，
俯仰伺服作动器，
航向伺服作动器。
本实用新型所述的三轴全向模拟器控制系统，具有以下有益效果：
能准确控制并模拟飞机座舱的飞行姿态，实现横滚、俯仰和航向三轴360°全向旋转运动的控制及调整，具备音频提示和视景图像呈现的功能，模拟程度高，系统简单易维护，可由上位机控制并实现飞行科目训练或科目体验训练。
附图说明
本实用新型有如下附图：
附图用于更好地理解本实用新型，不构成对本实用新型的不当限定。其中：
图1本实用新型所述三轴全向模拟器控制系统的实施例一的系统架构图。
图2本实用新型所述三轴全向模拟器控制系统的实施例二的系统架构图。
图3本实用新型所述三轴全向模拟器控制系统的实施例三的系统架构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。所述详细说明，为结合本实用新型的示范性实施例做出的说明，其中包括本实用新型实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本实用新型的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
如图1所示，本实用新型所述的三轴全向模拟器控制系统，包括：
手动操作装置，用于供飞行员手动驾驶操纵模拟器，例如：飞行员通过手动操作装置，手动驾驶操纵模拟器，完成飞机的仿真模拟操作；
仿真飞行控制模块，与手动操作装置连接，用于接收手动操作装置的操纵信号和电气开关信号，用于根据操纵信号控制飞行状态，用于将飞行状态和电气开关信号输出至上位机、音频设备及视频设备；
音频设备，与仿真飞行控制模块连接，用于根据飞行状态和电气开关信号发出相应的提示声音；
视频设备，与仿真飞行控制模块连接，用于根据飞行状态和电气开关信号播放相应的视景图像；
上位机，与仿真飞行控制模块连接，用于接收仿真飞行控制模块的飞行状态和电气开关信号，用于根据飞行状态和电气开关信号向嵌入式控制板输出工作状态切换信号；
作为可选择的实施方案之一，上位机与仿真飞行控制模块，通过有线网络或无线网络连接；
嵌入式控制板，与上位机连接，用于接收工作状态切换信号，用于将工作状态切换信号转发给一个或多个伺服控制器；
嵌入式控制板还与多个传感器连接，所述多个传感器用于采集伺服作动器的位移信息和偏移零位的偏移姿态信息，嵌入式控制板将传感器采集的位移信息和偏移零位的偏移姿态信息作为实际姿态信号输出至上位机；
作为可选择的实施方案之一，上位机与嵌入式控制板，通过串行通讯接口连接；
伺服控制器，与嵌入式控制板连接，用于接收工作状态切换信号，用于根据工作状态切换信号向伺服作动器输出驱动控制信号，用于向嵌入式控制板输出反馈信号；
作为可选择的实施方案之一，伺服控制器与嵌入式控制板，通过 CAN通讯总线连接；
伺服作动器，与伺服控制器连接，用于接收驱动控制信号，用于根据驱动控制信号执行相应的动作，用于向嵌入式控制板发送伺服作动器的位置信息；
作为可选择的实施方案之一，伺服作动器与伺服控制器，通过动力电缆和反馈电缆连接。
在上述技术方案的基础上，所述手动操作装置，至少包括驾驶杆和油门台、运行开关和停止开关；
其中：驾驶杆和油门台产生操纵信号，运行开关和停止开关产生电气开关信号。
在上述技术方案的基础上，所述多个传感器至少包括：回零传感器、姿态传感器，
所述回零传感器采用光电对管传感器，通过滑环信号线与嵌入式控制板连接，采集伺服作动器的偏移零位的偏移姿态信息，
所述姿态传感器采用重力加速度计，通过板载插接与嵌入式控制板连接，采集伺服作动器的位移信息。
在上述技术方案的基础上，如图2所示，还包括远程控制终端，与上位机连接，用于发送远程控制信号给上位机，用于获取并显示飞行状态和控制状态；
所述远程控制终端包括：用于控制上位机供电的启动开关和急停开关，实现远程安全保护。
在上述技术方案的基础上，所述仿真飞行控制模块包括USB接口，用于与外接存储装置连接，
所述外接存储装置用于存储提示声音及视景图像。
通过更换不同的外接存储装置，可以快捷的变更与当前训练科目或体验科目适配的提示声音及视景图像。
在上述技术方案的基础上，所述仿真飞行控制模块包括USB接口选通开关，用于设定USB接口与仿真飞行控制模块的电气连接的通断。
通过USB接口选通开关，可以控制USB接口的连通或断开，可以藉此实现对外接存储装置的选择，例如：
所述仿真飞行控制模块包括三个USB接口，且配套的设有三个 USB接口选通开关，三个外接存储装置分别插入USB接口，其中分别存储着对应于基本飞行、特技飞行、空中格斗的提示声音及视景图像，在外接存储装置不插拔的情况下，通过USB接口选通开关，可以择一确定一个USB接口连通仿真飞行控制模块，则对应的外接存储装置中的提示声音及视景图像可被读取并播放。
在上述技术方案的基础上，如图3所示，所述手动操作装置，根据操纵，产生以下操纵信号：
横滚操纵信号，
俯仰操纵信号，
航向操纵信号；
所述伺服控制器包括：
横滚伺服控制器，
俯仰伺服控制器，
航向伺服控制器；
所述伺服作动器包括：
横滚伺服作动器，
俯仰伺服作动器，
航向伺服作动器。
在上述技术方案的基础上，所述手动操作装置、仿真飞行控制模块、音频设备、视频设备、上位机、嵌入式控制板、伺服控制器、伺服作动器和多传感器设于模拟器座舱内，
所述模拟器座舱设于一个三轴360度旋转基座上。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，包括：
手动操作装置，用于供飞行员手动驾驶操纵模拟器；
仿真飞行控制模块，与手动操作装置连接，用于接收手动操作装置的操纵信号和电气开关信号，用于根据操纵信号控制飞行状态，用于将飞行状态和电气开关信号输出至上位机、音频设备及视频设备；
上位机，与仿真飞行控制模块连接，用于接收仿真飞行控制模块的飞行状态和电气开关信号，用于根据飞行状态和电气开关信号向嵌入式控制板输出工作状态切换信号；
嵌入式控制板，与上位机连接，用于接收工作状态切换信号，用于将工作状态切换信号转发给一个或多个伺服控制器；
伺服控制器，与嵌入式控制板连接，用于接收工作状态切换信号，用于根据工作状态切换信号向伺服作动器输出驱动控制信号，用于向嵌入式控制板输出反馈信号；
伺服作动器，与伺服控制器连接，用于接收驱动控制信号，用于根据驱动控制信号执行相应的动作，用于向嵌入式控制板发送伺服作动器的位置信息。
2.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，音频设备，与仿真飞行控制模块连接，用于根据飞行状态和电气开关信号发出相应的提示声音；
视频设备，与仿真飞行控制模块连接，用于根据飞行状态和电气开关信号播放相应的视景图像。
3.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，上位机与仿真飞行控制模块，通过有线网络或无线网络连接；
上位机与嵌入式控制板，通过串行通讯接口连接；
伺服控制器与嵌入式控制板，通过CAN通讯总线连接；
伺服作动器与伺服控制器，通过动力电缆和反馈电缆连接；
所述手动操作装置、仿真飞行控制模块、音频设备、视频设备、上位机、嵌入式控制板、伺服控制器、伺服作动器设于模拟器座舱内，
所述模拟器座舱设于一个三轴360度旋转基座上。
4.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，嵌入式控制板还与多个传感器连接，所述多个传感器用于采集伺服作动器的位移信息和偏移零位的偏移姿态信息，嵌入式控制板将传感器采集的位移信息和偏移零位的偏移姿态信息作为实际姿态信号输出至上位机。
5.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，所述手动操作装置，至少包括驾驶杆和油门台、运行开关和停止开关；
其中：驾驶杆和油门台产生操纵信号，运行开关和停止开关产生电气开关信号。
6.如权利要求4所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，所述多个传感器至少包括：回零传感器、姿态传感器，
所述回零传感器采用光电对管传感器，通过滑环信号线与嵌入式控制板连接，采集伺服作动器的偏移零位的偏移姿态信息，
所述姿态传感器采用重力加速度计，通过板载插接与嵌入式控制板连接，采集伺服作动器的位移信息。
7.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，还包括远程控制终端，与上位机连接，用于发送远程控制信号给上位机，用于获取并显示飞行状态和控制状态；
所述远程控制终端包括：用于控制上位机供电的启动开关和急停开关，实现远程安全保护。
8.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，所述仿真飞行控制模块包括USB接口，用于与外接存储装置连接，
所述外接存储装置用于存储提示声音及视景图像。
9.如权利要求8所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，所述仿真飞行控制模块包括USB接口选通开关，用于设定USB接口与仿真飞行控制模块的电气连接的通断。
10.如权利要求1所述的三轴全向模拟器控制系统，其特征在于，所述手动操作装置，根据操纵，产生以下操纵信号：
横滚操纵信号，
俯仰操纵信号，
航向操纵信号；
所述伺服控制器包括：
横滚伺服控制器，
俯仰伺服控制器，
航向伺服控制器；
所述伺服作动器包括：
横滚伺服作动器，
俯仰伺服作动器，
航向伺服作动器。
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|---|---|---|---|
| CN202022757200.5U CN213781279U (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种三轴全向模拟器控制系统 |
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| CN202022757200.5U CN213781279U (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种三轴全向模拟器控制系统 |
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| CN213781279U true CN213781279U (zh) | 2021-07-23 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117437828A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 苏州海易泰克机电设备有限公司 | 一种旋转座舱、训练系统及其训练方法 |
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| CN117437828A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 苏州海易泰克机电设备有限公司 | 一种旋转座舱、训练系统及其训练方法 |
| CN117437828B (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-29 | 苏州海易泰克机电设备有限公司 | 一种旋转座舱、训练系统及其训练方法 |
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