一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，包括模擬主機(jī)一，內(nèi)存有飛行模擬軟件，用于采集飛行操控裝置的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行仿真，生成飛行過(guò)程的視景圖像，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的飛行參數(shù)，還內(nèi)存有飛行參數(shù)采集程序，用于采集此飛行參數(shù)，以驅(qū)動(dòng)仿真儀表等設(shè)備；與模擬主機(jī)一通信連接的模擬主機(jī)二，內(nèi)存有教員管理客戶端程序，用于直接從視景程序的服務(wù)端獲取飛行參數(shù)，并進(jìn)行飛行狀態(tài)的顯示，實(shí)現(xiàn)教員對(duì)飛行狀況進(jìn)行評(píng)估，還內(nèi)存有G1000液晶綜合儀表模擬程序，用于主飛行參數(shù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的顯示；視景顯示器，與模擬主機(jī)一連接，用于顯示視景圖像。本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，通過(guò)改變駕駛面板的布局，可廣泛用于多種類(lèi)似飛機(jī)的飛行訓(xùn)練器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模擬訓(xùn)練領(lǐng)域，特別是一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛行訓(xùn)練器是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)的用于飛行員培訓(xùn)的訓(xùn)練設(shè)備。 傳統(tǒng)的低端飛行訓(xùn)練器往往使用虛擬座艙系統(tǒng)，其飛行儀表、控制桿、開(kāi)關(guān)等設(shè)備都使用帶 觸摸功能的顯示屏。這種訓(xùn)練器難以在尺寸上做到和真飛行器座艙一致，飛行員在視覺(jué)體 驗(yàn)上的真實(shí)度差；在飛行仿真的控制面也缺乏和真機(jī)一致的手感，缺乏基本觸覺(jué)上的操作 體驗(yàn)。另外基于虛擬座艙系統(tǒng)的訓(xùn)練器使用的多塊顯示屏，需要用額外的計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)，增加 了系統(tǒng)成本。而高端飛行訓(xùn)練器大量使用真機(jī)設(shè)備改造，其儀表、操控裝置等的連接異常復(fù) 雜，接口線路難以統(tǒng)一，不僅加大了維護(hù)難度，也增加了成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，整個(gè)系 統(tǒng)基于模塊化設(shè)計(jì)，其仿真航空儀表系統(tǒng)各自獨(dú)立，可以完整模擬機(jī)型的實(shí)際配置，并進(jìn)行 最優(yōu)、最簡(jiǎn)的布置，提升模擬的可靠性，且其成本較低，便于維護(hù)。
[0004] 本發(fā)明解決其問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是： 一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，包括： (1) 模擬主機(jī)一， 其內(nèi)存有飛行模擬軟件、視景程序和飛行參數(shù)采集程序，其中， 所述飛行模擬軟件用于采集飛行操控裝置的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行仿真，生成飛行過(guò)程的 視景圖像，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的飛行參數(shù)； 所述視景程序用于接收并顯示飛行模擬軟件生成的視景圖像； 所述飛行參數(shù)采集程序用于采集來(lái)自飛行模擬軟件仿真計(jì)算得出的飛行參數(shù)，以驅(qū)動(dòng) 仿真設(shè)備； (2) 與模擬主機(jī)一通信連接的模擬主機(jī)二， 其內(nèi)存有教員管理客戶端程序，所述模擬主機(jī)一中的視景程序建立有教員管理客戶端 程序的服務(wù)端，教員管理客戶端程序用于直接從此服務(wù)端獲取飛行參數(shù)，自動(dòng)對(duì)飛行參數(shù) 進(jìn)行評(píng)估，完成飛機(jī)參數(shù)設(shè)置、機(jī)場(chǎng)位置定位及系統(tǒng)故障設(shè)置； 還內(nèi)存有G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬程序，用于顯示主飛行參數(shù)和導(dǎo)航地圖信息； (3) 視景顯示器，與模擬主機(jī)一連接，用于通過(guò)視景程序顯示對(duì)應(yīng)的視景圖像； (4) 仿真G1000液晶綜合儀表，與模擬主機(jī)二連接，用于通過(guò)G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬 程序顯示對(duì)應(yīng)的視景信息。
[0005] 以上所述的整個(gè)訓(xùn)練器系統(tǒng)采用兩臺(tái)主機(jī)連接對(duì)應(yīng)的操作設(shè)備和仿真儀表，其 中，主機(jī)一進(jìn)行飛行仿真計(jì)算輸出視景圖像，并通過(guò)USB總線采集飛行參數(shù)驅(qū)動(dòng)仿真儀表， 主機(jī)二通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)采集飛行參數(shù)，驅(qū)動(dòng)仿真G1000液晶綜合儀表。
[0006] 進(jìn)一步，所述飛行操控裝置至少包括操縱桿、腳舵、油門(mén)及混合比桿，所述仿真設(shè) 備包括機(jī)械儀表和開(kāi)關(guān)面板，所述機(jī)械儀表至少包括空速表、高度表、地平儀、羅盤(pán)，所述開(kāi) 關(guān)面板包括燈光開(kāi)關(guān)、襟翼控制板、配平輪，且所述操控裝置、機(jī)械儀表及開(kāi)關(guān)面板通過(guò)USB 總線連接HUB后與模擬主機(jī)一通信連接。
[0007] 進(jìn)一步，所述空速表、高度表、地平儀、羅盤(pán)均為單獨(dú)的HID設(shè)備。
[0008] 所述模擬主機(jī)一以通用游戲控制器協(xié)議與操控裝置、仿真儀表通過(guò)USB接口通信 連接，所述模擬主機(jī)一與模擬主機(jī)二之間以TCP/IP協(xié)議通信連接。操控裝置和仿真儀表采 用游戲控制器協(xié)議實(shí)現(xiàn)免驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。布置在模擬主機(jī)二上的G1000液晶導(dǎo)航綜合儀表和教 員管理客戶端軟件采用TCP/IP協(xié)議與模擬主機(jī)一的飛行模擬軟件通信。以上兩種接口是 常規(guī)接口，常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)通信保持一致，有利于訓(xùn)練器的模塊化設(shè)計(jì)，縮短研發(fā)周期并節(jié)省成 本。
[0009] 進(jìn)一步，所述機(jī)械儀表采用高頻刷新率以保證機(jī)械儀表的精確更新，所述開(kāi)關(guān)面 板采用低頻刷新率或消息驅(qū)動(dòng)模式以保證開(kāi)關(guān)面板上的開(kāi)關(guān)信號(hào)被精確識(shí)別。因?yàn)閮x表、 開(kāi)關(guān)面板對(duì)靈敏度的要求不一致，因此，采用區(qū)分刷新的方式，一是減少了工作量，二是提 升了運(yùn)行效率。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明采用一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，整個(gè)訓(xùn)練器按照ceSSnal72R駕駛艙1:1的 比例進(jìn)行設(shè)計(jì)。整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)論是硬件還是軟件，均采取模塊化的設(shè)計(jì)方式，有利于減 少重復(fù)開(kāi)發(fā)和對(duì)不同客戶的訂制化服務(wù)；硬件結(jié)構(gòu)相應(yīng)比較簡(jiǎn)單，有利于定向降低成本，硬 件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單所對(duì)應(yīng)的軟件也相對(duì)簡(jiǎn)單，模塊化的軟件設(shè)計(jì)不僅利于控制的實(shí)現(xiàn)，而且日常 維護(hù)也比較簡(jiǎn)單。硬件的制作可采用常規(guī)的工藝和材料，充分降低成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的實(shí)物原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明提供了一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，包括： (1) 模擬主機(jī)一， 其內(nèi)存有飛行模擬軟件、視景程序和飛行參數(shù)采集程序，其中， 所述飛行模擬軟件用于采集飛行操控裝置的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行仿真，生成飛行過(guò)程的 視景圖像，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的飛行參數(shù)； 所述視景程序用于接收并顯示飛行模擬軟件生成的視景圖像； 所述飛行參數(shù)采集程序用于采集來(lái)自飛行模擬軟件仿真計(jì)算得出的飛行參數(shù)，以驅(qū)動(dòng) 仿真設(shè)備； (2) 與模擬主機(jī)一通信連接的模擬主機(jī)二， 內(nèi)存有教員管理客戶端程序，所述模擬主機(jī)一中的視景程序建立有教員管理客戶端程 序的服務(wù)端，教員管理客戶端程序用于直接從此服務(wù)端獲取飛行參數(shù)，并進(jìn)行飛行狀態(tài)的 顯示，實(shí)現(xiàn)教員對(duì)飛行狀況進(jìn)行評(píng)估，教員也可以通過(guò)教員管理客戶端程序?qū)︼w機(jī)狀態(tài)、初 始位置等進(jìn)行設(shè)置； 還內(nèi)存有G1000液晶綜合儀表模擬程序，用于主飛行參數(shù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的顯示； (3) 視景顯示器，與模擬主機(jī)一連接，用于通過(guò)視景程序顯示對(duì)應(yīng)的視景圖像； (4) 仿真G1000液晶綜合儀表，與模擬主機(jī)二連接，用于通過(guò)G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬 程序顯示對(duì)應(yīng)的視景信息。
[0014] 由于模擬主機(jī)一運(yùn)行的是采集驅(qū)動(dòng)程序、視景程序，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理要求比較 高，而模擬主機(jī)二運(yùn)行的是教員管理客戶端程序、G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬程序，完成相應(yīng) 數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，因此，處理要求比較低。所以，在模擬主機(jī)一與模擬主機(jī)二的硬件配置上， 模擬主機(jī)一需要采用較高級(jí)的配置，而模擬主機(jī)二則可以采用相對(duì)較低的配置。在本發(fā)明 中，模擬主機(jī)一采用i7 (或以上）CPU均可，而模擬主機(jī)二則采用i5(或以上）CPU。合理的 配置有利于充分降低成本。
[0015] 因?yàn)槭呛?jiǎn)易的飛行訓(xùn)練系統(tǒng)，因此，在本發(fā)明中，所述操控裝置至少包括操縱桿、 腳舵、油門(mén)及混合比桿，所述仿真設(shè)備包括機(jī)械儀表和開(kāi)關(guān)面板，所述機(jī)械儀表至少包括空 速表、高度表、地平儀、羅盤(pán)，所述開(kāi)關(guān)面板包括燈光開(kāi)關(guān)、襟翼控制板、配平輪，且所述操控 裝置、機(jī)械儀表及開(kāi)關(guān)面板通過(guò)USB總線連接HUB后與模擬主機(jī)一通信連接。本發(fā)明在設(shè) 計(jì)操控裝置、機(jī)械儀表、開(kāi)關(guān)面板時(shí)，一是要滿足飛行培訓(xùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，二是在整體設(shè)計(jì)時(shí)， 要保證操控裝置、機(jī)械儀表、開(kāi)關(guān)面板與模擬主機(jī)一的通信的實(shí)時(shí)性及模擬主機(jī)處理的及 時(shí)性。因此，本發(fā)明采用USB總線連接HUB后與模擬主機(jī)一通信。而采用HUB作為轉(zhuǎn)發(fā)器， 保證了所有傳輸互不干擾，即使某一傳輸線路故障，其他傳輸線路仍然正常運(yùn)行。
[0016] 本飛行訓(xùn)練系統(tǒng)所采用的機(jī)械儀表包括空速表、高度表、地平儀、羅盤(pán)四種即可， 為了更好的與模擬主機(jī)一通信，均將其設(shè)計(jì)為單獨(dú)的HID設(shè)備。這樣不僅可以擴(kuò)展到其他 類(lèi)型的模擬器上使用，亦保證了通信的順暢。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，空速表、高度表和羅盤(pán)在機(jī)械 結(jié)構(gòu)上只有一個(gè)指針需要驅(qū)動(dòng)。指針的負(fù)載很小，沒(méi)有其他額外的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且對(duì)于小 型通用飛機(jī)，空速、高度、航向的變化較緩，對(duì)電指針的轉(zhuǎn)速要求不高，所以可以選用普通的 減速步進(jìn)電機(jī)。
[0017] 本發(fā)明將空速表、高度表、地平儀、羅盤(pán)采用以上設(shè)計(jì)，可更好與模擬主機(jī)通信，亦 可擴(kuò)展到其他類(lèi)型的模擬器上使用。
[0018] 模擬主機(jī)一可以使用3屏輸出的顯卡，通過(guò)視頻融合技術(shù)完成3通道視景圖像的 拼接，實(shí)現(xiàn)180°環(huán)幕效果；在低成本的訓(xùn)練器上，由于只要求單通道的視景圖像，因此，其 可以只使用單屏的顯卡完成單通道的效果。
[0019] 本發(fā)明中，所述模擬主機(jī)一以通用游戲控制器協(xié)議與飛行操控裝置通信連接，所 述模擬主機(jī)一與模擬主機(jī)二之間以TCP協(xié)議通信連接。操控裝置和仿真儀表采用游戲控制 器協(xié)議可實(shí)現(xiàn)免驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。布置在模擬主機(jī)二上的G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬程序和教員管 理客戶端軟件采用TCP/IP協(xié)議與模擬主機(jī)一的飛行模擬軟件通信。以上兩種接口是常規(guī) 接口，常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)通信保持一致，有利于訓(xùn)練器的模塊化設(shè)計(jì)，縮短研發(fā)周期節(jié)省成本。
[0020] 對(duì)于機(jī)械儀表與開(kāi)關(guān)面板，需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行高速、低速的劃分，以針對(duì)性的保 證精確性。機(jī)械儀表需要的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，而對(duì)于開(kāi)關(guān)面板，則不要過(guò)高的實(shí)時(shí)性。因此， 所述機(jī)械儀表采用高頻刷新率以保證機(jī)械儀表的精度更新，可以定為每秒10次的刷新率， 所述開(kāi)關(guān)面板采用低頻刷新率(如每秒2 - 4次的刷新率)或消息驅(qū)動(dòng)模式以保證開(kāi)關(guān)面板 上的開(kāi)關(guān)信號(hào)被精確識(shí)別，消息驅(qū)動(dòng)模式必須加入校驗(yàn)機(jī)制，確保開(kāi)關(guān)操作能夠被準(zhǔn)確無(wú) 誤的識(shí)別。
[0021] 參照?qǐng)D2所示，整個(gè)系統(tǒng)包括主機(jī)一與主機(jī)二，通過(guò)駕駛臺(tái)可對(duì)教員管理客戶端 程序進(jìn)行操作，視景顯示器可以顯示飛行狀態(tài)，教員可直接觀察到對(duì)應(yīng)圖像。本發(fā)明中，由 于仿真儀表采用模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)于使用類(lèi)似儀表但布局不同的的不同類(lèi)型的機(jī)型，只更改 駕駛臺(tái)前面板的設(shè)計(jì)即可完成不同機(jī)型訓(xùn)練器的兼容設(shè)計(jì)。
[0022] 本發(fā)明的以上設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不同的部件具有廣泛的通用性，可應(yīng)用不同的飛行 訓(xùn)練器中，充分降低成本。
[0023] 以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要 其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，其特征在于，包括： (1) 模擬主機(jī)一， 其內(nèi)存有飛行模擬軟件、視景程序和飛行參數(shù)采集程序，其中， 所述飛行模擬軟件用于采集飛行操控裝置的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行仿真，生成飛行過(guò)程的 視景圖像，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的飛行參數(shù)； 所述視景程序用于接收并顯示飛行模擬軟件生成的視景圖像； 所述飛行參數(shù)采集程序用于采集來(lái)自飛行模擬軟件仿真計(jì)算得出的飛行參數(shù)，以驅(qū)動(dòng) 仿真設(shè)備； (2) 與模擬主機(jī)一通信連接的模擬主機(jī)二， 其內(nèi)存有教員管理客戶端程序，所述模擬主機(jī)一中的視景程序建立有教員管理客戶端 程序的服務(wù)端，教員管理客戶端程序用于直接從此服務(wù)端獲取飛行參數(shù)，自動(dòng)對(duì)飛行參數(shù) 進(jìn)行評(píng)估，完成飛機(jī)參數(shù)設(shè)置、機(jī)場(chǎng)位置定位及系統(tǒng)故障設(shè)置； 還內(nèi)存有G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬程序，用于顯示主飛行參數(shù)和導(dǎo)航地圖信息； (3) 視景顯示器，與模擬主機(jī)一連接，用于通過(guò)視景程序顯示對(duì)應(yīng)的視景圖像； (4) 仿真G1000液晶綜合儀表，與模擬主機(jī)二連接，用于通過(guò)G1000液晶導(dǎo)航儀表模擬 程序顯示對(duì)應(yīng)的視景信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行操控裝置 至少包括操縱桿、腳舵、油門(mén)及混合比桿，所述仿真設(shè)備包括機(jī)械儀表和開(kāi)關(guān)面板，所述機(jī) 械儀表至少包括空速表、高度表、地平儀、羅盤(pán)，所述開(kāi)關(guān)面板包括燈光開(kāi)關(guān)、襟翼控制板、 配平輪，且所述操控裝置、機(jī)械儀表及開(kāi)關(guān)面板通過(guò)USB總線連接HUB后與模擬主機(jī)一通信 連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，其特征在于，所述空速表、高度 表、地平儀、羅盤(pán)均為單獨(dú)的HID設(shè)備。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬主機(jī)一以 通用游戲控制器協(xié)議與飛行操控裝置通信連接，所述模擬主機(jī)一與模擬主機(jī)二之間以TCP 協(xié)議通信連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型固定飛行訓(xùn)練器系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械儀表采用 高頻刷新率以保證機(jī)械儀表的精確更新，所述開(kāi)關(guān)面板采用低頻刷新率或消息驅(qū)動(dòng)模式以 保證開(kāi)關(guān)面板上的開(kāi)關(guān)信號(hào)被精確識(shí)別。
【文檔編號(hào)】G09B9/08GK104064071SQ201410281026
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】楊實(shí), 王治宇, 白楊, 楊正 申請(qǐng)人:珠海翔翼航空技術(shù)有限公司