本發(fā)明屬于計算機仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛行模擬訓練裝置，特別是串座、雙艙、雙操縱、大視場全任務(wù)飛行模擬訓練裝置。

背景技術(shù)：

飛行模擬訓練裝置具有節(jié)能、經(jīng)濟、安全、不受場地和氣象條件的限制、縮短培訓周期、降低培訓成本、提高培訓效率等突出優(yōu)點，在飛行員培訓中發(fā)揮著非常重要的作用。目前國內(nèi)有各種各樣的飛行模擬訓練裝置，分為國外進口的以及國內(nèi)自行研制的兩大類。從國外引進的民用飛機飛行模擬訓練裝置主要包括波音、空客兩大系列，這些裝置主要針對特定機型，采用的是左右并座3通道(視場角小于180°×40°)的實現(xiàn)方式，主要分布在國航、東航以及南航等訓練中心，用于飛行員基本駕駛技術(shù)的飛行模擬培訓。國內(nèi)自行開發(fā)的具有代表性的軍用飛機飛行模擬訓練裝置(如S27、S30、IL-76等)也主要用于飛行員基本駕駛技術(shù)的飛行模擬訓練，其中S27、S30飛行模擬訓練裝置采用的是前后串座3通道(視場角180°×40°)的實現(xiàn)方式，IL-76飛行模擬訓練裝置采用的是左右并座5通道(視場角200°×60°)的實現(xiàn)方式，但是這些訓練裝置都沒有引入戰(zhàn)場環(huán)境仿真系統(tǒng)；國內(nèi)自行開發(fā)的J10飛機飛行模擬訓練裝置引入了戰(zhàn)場環(huán)境仿真系統(tǒng)，且已應(yīng)用于飛行員改裝訓練以及綜合戰(zhàn)斗科目訓練中，但采用的是單艙單操縱的實現(xiàn)方式。本發(fā)明主要提供一套既可用于單艙單操縱訓練，也可用于前后串座雙艙雙操縱訓練的飛行模擬裝置，以用于飛行員基本駕駛術(shù)訓練、武器投放與控制訓練、前后艙任務(wù)協(xié)同訓練以及特殊情況處置訓練，填補國內(nèi)串座雙艙雙操縱大視場全任務(wù)飛行模擬訓練裝置的空白。本發(fā)明所要解決的技術(shù)難點包括雙操縱功能及設(shè)備的模擬、高性能實像球幕的設(shè)計、大半徑實體成像的綜合優(yōu)化設(shè)計、虛擬設(shè)備與實物的無縫替換、基于理論數(shù)據(jù)/風洞試驗數(shù)據(jù)/試飛數(shù)據(jù)的飛機建模技術(shù)、多計算機/多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)/多操作系統(tǒng)/多協(xié)議通信/大系統(tǒng)軟件的綜合設(shè)計、大規(guī)模視景數(shù)據(jù)庫資源動態(tài)配置的綜合優(yōu)化、多模態(tài)/多任務(wù)機制的系統(tǒng)狀態(tài)機處理以及綜合自然環(huán)境的建模與仿真技術(shù)等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一套既可用于單艙單操縱訓練，也可用于串座雙艙雙操縱訓練的飛行模擬裝置，以滿足飛行員全任務(wù)飛行模擬訓練。一是在保證飛機前后艙操縱關(guān)系的同時，保證前后艙同時具有逼真的視覺和手腳操縱感覺；二是綜合優(yōu)化設(shè)計視景仿真系統(tǒng)的眼點和視場范圍，解決適用于串座型飛機前后艙飛行員視覺差異問題，保證視景顯示單元的亮度和分辨率；三是充分考慮飛機串座雙操縱的特點，突出對海、對地、對空攻擊作戰(zhàn)模式，實現(xiàn)前后艙飛行員協(xié)同操縱及協(xié)同作戰(zhàn)訓練。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種飛行模擬訓練裝置，其特征在于，主要組成包括：網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)、教員控制臺單元(2)、飛機性能仿真單元(3)、航電火控仿真單元(4)、模擬座艙單元(5)、數(shù)據(jù)采集處理單元(6)、操縱/動感仿真單元(7)、視景仿真單元(8)、聲音仿真單元(9)、戰(zhàn)場環(huán)境仿真單元(10)，其中，

所述網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)作為訓練裝置各仿真節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換通道，用于控制完成仿真運行過程中所有要交換數(shù)據(jù)的管理與傳輸，主要包含實時網(wǎng)絡(luò)交換機(101)、以太網(wǎng)交換機(102)、反射內(nèi)存卡(103)；實時網(wǎng)絡(luò)交換機(1101)分別連接教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、航電任務(wù)仿真機(401)、數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)、操縱/運動仿真機(701)、視景仿真機(801)、聲音仿真機(901)以及戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)，以上各節(jié)點仿真機內(nèi)置反射內(nèi)存卡(103)；以太網(wǎng)交換機(102)包含兩個，一個是以航電任務(wù)仿真機(401)為中心，連接著顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)以及武器仿真機(405)；另一個是以戰(zhàn)場環(huán)境仿真機為中心(1001)，連接著二維態(tài)勢顯示計算機(1002)和三維態(tài)勢顯示計算機(1003)；

所述教員控制臺單元(2)作為訓練裝置的人機交互窗口，用于控制完成飛機的任務(wù)調(diào)度與管理，主要包含教員控制臺計算機(201)、控制面板(202)、控制臺臺體(203)；教員控制臺計算機(201)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責完成飛行任務(wù)的調(diào)度、管理與控制；教員控制臺計算機(201)配備有兩套觸摸控制單元，其功能完全相同，可顯示同樣的內(nèi)容，也可以顯示不同的內(nèi)容，所有預(yù)先設(shè)置的顯示頁面都能在兩個顯示器上同時或分別顯示出來；控制面板(202)包含電源控制面板和通話/音響控制面板兩大類，電源控制面板由開關(guān)、指示燈以及應(yīng)急處理按鈕組成，負責完成模擬裝置電源的上電、下電以及運行監(jiān)控等控制管理；通話/音響控制面板由通斷開關(guān)、音量調(diào)節(jié)旋鈕、話筒以及揚聲器組成，實現(xiàn)模擬裝置的環(huán)境音響控制以及通話控制；控制臺臺體(203)作為教員控制臺硬件設(shè)備的安裝平臺，采用市售的標準控制臺；

所述飛機性能仿真單元(3)作為訓練裝置的核心，用于控制完成飛機的飛行過程仿真，主要包含飛機性能仿真機(301)；飛機性能仿真機(301)采用“嵌入式單板計算機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，通過網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)實時接收教員控制臺計算機(202)的初始化信息以及操縱/運動仿真機(701)的飛機操縱信息，經(jīng)過實時解算后得到飛機的飛行狀態(tài)信息，然后再通過網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)將飛機的飛行狀態(tài)信息分別發(fā)送給航電任務(wù)仿真機(401)、視景仿真機(801)、聲音仿真機(901)以及戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)；

所述航電仿真單元(4)用于控制完成飛機航電各系統(tǒng)的功能和接口仿真，主要包含航電任務(wù)仿真機(401)、顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)、武器仿真機(405)以及航電仿真設(shè)備(406)；航電任務(wù)仿真機(401)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責完成外掛物的管理、控制以及武器的瞄準發(fā)射和投放計算，它與顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)、武器仿真機(405)之間通過以太網(wǎng)交換機連接，與飛行性能仿真機(301)之間存在著信息傳遞關(guān)系；航電仿真設(shè)備(406)根據(jù)飛機布局分別安裝在飛機艙體(501)中相應(yīng)位置，用于飛行員進行相應(yīng)的飛行操作以及與任務(wù)訓練模擬；

所述模擬座艙單元(5)用于控制完成飛機座艙操作環(huán)境的實時仿真，主要包含艙體(501)、座椅(502)、座艙平臺(503)、操縱機構(gòu)(504)、模擬座艙設(shè)備(505)、模擬座艙電氣與照明部件(506)；艙體(501)采用前后串座的方式實現(xiàn)，與座艙平臺(503)之間通過過渡件緊密可靠地連接在一起；座椅(502)、操縱機構(gòu)(504)、模擬座艙設(shè)備(505)、模擬座艙電氣與照明部件(506)采用仿真件，根據(jù)飛機布局分別固定安裝在艙體(501)中的相應(yīng)位置；座艙平臺(503)上除安裝艙體(501)和座椅(502)外，還安裝操縱/動感仿真單元(7)中的操縱力加載機構(gòu)(702)以及操縱連桿機構(gòu)(703)，使操作人員的各種操縱動作在一個剛性整體內(nèi)完成，從而保證操作人員的操縱可靠性；

所述數(shù)據(jù)采集處理單元(6)用于控制完成飛機座艙內(nèi)所有硬件設(shè)備信號的采集、處理以及硬件板卡的驅(qū)動，這些硬件設(shè)備包含模擬座艙設(shè)備(504)、模擬座艙電氣與照明部件(505)以及航電仿真設(shè)備(406)。數(shù)據(jù)采集處理單元(6)主要包含數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)和采集板卡(602)，數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)采用基于VME總線的方式進行構(gòu)建，它與教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、航電任務(wù)仿真機(401)、操縱/運動仿真機(601)之間存在著信息傳遞關(guān)系；

所述操縱/動感仿真單元(7)用于控制完成飛機的操縱負載裝置模擬以及抖振座椅模擬，主要包含操縱/運動仿真機(701)、操縱力加載機構(gòu)(702)、操縱連桿機構(gòu)(703)。操縱/運動仿真計算機(701)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責完成操縱負載力的計算以及運動控制模型的解算，它與教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)之間存在信息傳遞關(guān)系；操縱力加載機構(gòu)(702)采用五通道數(shù)字式電動加載裝置實現(xiàn)，其中三通道用于主操縱機構(gòu)(504)桿—力、桿—位移特性的模擬，另外兩通道用于前后艙座椅的抖振模擬，通過操縱連桿機構(gòu)(703)分別與主操縱機構(gòu)(504)和前后艙座椅(502)連接在一起。

所述視景仿真單元(8)用于控制完成飛機的艙外景象模擬，為飛行員提供飛行訓練時的真實世界的艙外景象，主要包含視景仿真機(801)、投影器(802)和實像顯示球幕(803)；視景仿真機(801)采用十通道專業(yè)圖形工作站，用于實時生成相應(yīng)的大視場場景畫面；視景仿真機(801)實時接收飛機性能仿真機(301)解算出的飛機姿態(tài)信息，用于場景畫面的實時顯示；十通道投影器(802)和5米半徑的實像球幕(803)共同組成視景顯示單元，給飛行員提供真實清晰的可視范圍以及逼真的具有沉浸感的三維地形、地貌和紋理；

所述聲音仿真單元(9)用于控制完成飛行過程的各種環(huán)境音響仿真，主要包含聲音仿真機(901)、功放(902)、音箱(903)和耳機(904)；聲音仿真機(901)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，并配置相應(yīng)的聲卡；聲音仿真機(901)通過網(wǎng)絡(luò)單元(1)實時接收飛機性能仿真機(301)發(fā)送過來的飛機狀態(tài)信息，調(diào)用相應(yīng)的聲音素材，驅(qū)動聲卡，再經(jīng)過功放(902)、音箱(903)和耳機(904)得到逼真的聲音；

所述戰(zhàn)場環(huán)境仿真單元(10)用于控制完成戰(zhàn)場態(tài)勢的顯示，主要包含戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)、二維態(tài)勢顯示計算機(1002)和三維態(tài)勢顯示計算機(1003)；戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責作戰(zhàn)環(huán)境的想定生成，它與二維態(tài)勢顯示計算機(1002)、三維態(tài)勢顯示計算機(1003)之間通過以太網(wǎng)交換機連接，與飛機性能仿真機(301)之間也存在著信息傳遞關(guān)系。

所述任務(wù)調(diào)度與管理包含各種飛行科目的設(shè)置、故障及特情模擬項的設(shè)置、本機和目標機各種飛行狀態(tài)的設(shè)置以及各種條件下的訓練控制。

所述飛行過程仿真包含飛機在飛行包線以內(nèi)的飛行仿真、飛行包線邊界的飛行仿真、故障及特殊情況下的飛行仿真。

所述航電各系統(tǒng)的功能和接口仿真包含外掛物的管理、控制以及武器的瞄準發(fā)射和投放計算，航電系統(tǒng)的顯示與控制，對海上、地面目標以及對空中目標的搜索和跟蹤模擬，與外界的通信、數(shù)據(jù)傳輸、導航和進場著陸引導、敵我識別任務(wù)模擬以及各種掛彈的模型解算。

所述操縱負載裝置模擬以及抖振座椅模擬包含操縱負載力的計算、運動控制模型的解算、不同飛行條件下和不同操縱模式下操縱系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性模擬、以及飛行員所感受到的飛機法向振動效果模擬。

所述艙外景象模擬包含十通道的實像球幕模擬顯示以及1000km×1000km的真實場景數(shù)據(jù)庫實時模擬顯示。

所述戰(zhàn)場態(tài)勢的顯示包含二維戰(zhàn)場態(tài)勢顯示、三維戰(zhàn)場態(tài)勢顯示、作戰(zhàn)環(huán)境的想定生成以及作戰(zhàn)模擬。

本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果：本發(fā)明打破傳統(tǒng)的軍事訓練使用實際裝備、資金和物資消耗很大、人員與財產(chǎn)的安全很難得到充分保證這些局限，使用該訓練裝置，安全經(jīng)濟、效率高，特別是對改裝、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、戰(zhàn)法研究等方面具有很好的應(yīng)用價值。飛行員利用該訓練裝置進行培訓，能夠熟練掌握飛機的飛行駕駛技術(shù)、對海/對地/對空攻擊作戰(zhàn)能力、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同及戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法演練技術(shù)，并能靈活應(yīng)對各種復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，充分發(fā)揮裝備的作戰(zhàn)使用效能，減少實際裝備的動用頻次，延長裝備使用壽命，降低訓練費用，從而使我軍的作戰(zhàn)指揮能力和戰(zhàn)術(shù)素質(zhì)得到了很大的提高，在促進部隊戰(zhàn)斗力的增長以及提高我軍對海、對地、對空攻擊作戰(zhàn)能力等方面，產(chǎn)生巨大的政治、經(jīng)濟、社會和國防效益，為應(yīng)對未來航空快速發(fā)展和高技術(shù)局部信息化戰(zhàn)爭奠定良好的基礎(chǔ)。該訓練裝置在考慮飛機特點的同時，充分考慮仿真建模的通用性，因此具有很好的可重構(gòu)性、可重用性、可擴展性、高可靠性及開放性，可應(yīng)用于航空領(lǐng)域各種軍、民用飛機工程模擬器和訓練模擬器的研制工作，具有良好的推廣價值和應(yīng)用前景。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明具有前后艙和較好的戰(zhàn)場背景及目標視景模擬，顯示視場角大，能實現(xiàn)前后艙配合、編隊和對抗等功能，可用于前后艙飛行員進行全面的綜合模擬訓練，包括起飛、著陸、巡航以及機動飛行訓練，前后艙協(xié)同操縱、協(xié)同作戰(zhàn)訓練，對地、對海、對空目標攻擊訓練，特情處置訓練等。使用該裝置進行訓練，比起使用真實飛機來說有很多優(yōu)越之處，如：低成本(不需要加油、導彈的發(fā)射和炸彈的投放不需要考慮造價等)、環(huán)保性、不受環(huán)境和氣象條件的限制、飛行區(qū)域不受限制等，更為突出的一點在于它的故障及特情處置訓練能力。另外，教員可通過教員控制臺仿真單元預(yù)設(shè)飛行訓練科目，也可對飛行員的飛行情況進行記錄和評判，還可任意選擇設(shè)置各種飛機系統(tǒng)故障、各種特殊氣象條件。通過使用狀態(tài)凍結(jié)、記錄和重現(xiàn)等特殊功能，可具體到學員的某一細節(jié)動作，進行有針對性的訓練。特別是，使用該裝置可以模擬一些自然界很罕見的不能進行實際訓練的特殊現(xiàn)象，如：風切變、微暴氣流等。

附圖說明

圖1是飛行模擬訓練裝置示意圖。

其中，1－網(wǎng)絡(luò)通信單元、2－教員控制臺單元、3－飛機性能仿真單元、4－航電火控仿真單元、5－模擬座艙單元、6－數(shù)據(jù)采集處理單元、7－操縱/動感仿真單元、8－視景仿真單元、9－聲音仿真單元、10－戰(zhàn)場環(huán)境仿真單元、101－實時網(wǎng)絡(luò)交換機、102－以太網(wǎng)交換機、103－反射內(nèi)存卡、201－教員控制臺計算機、202－控制面板、203－控制臺臺體、301－飛機性能仿真機、401－航電任務(wù)仿真機、402－顯控仿真機、403－雷達仿真機、404－通信/導航/慣導仿真機、405－武器仿真機、406－航電仿真設(shè)備、501－艙體、502－座椅、503－座艙平臺、504－操縱機構(gòu)、505－模擬座艙設(shè)備、506－模擬座艙電氣與照明部件、601－數(shù)據(jù)采集處理計算機、602－采集板卡、701－操縱/運動仿真機、702－操縱力加載機構(gòu)、703－操縱連桿機構(gòu)、801－視景仿真機、802－投影器、803－實像顯示球幕、901－聲音仿真機、902－功放、903－音箱、904－耳機、1001－戰(zhàn)場環(huán)境仿真機、1002－二維態(tài)勢顯示計算機、1003－三維態(tài)勢顯示計算機。

圖2是飛行模擬訓練裝置網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

其中，包含有兩級網(wǎng)絡(luò)。

一級網(wǎng)絡(luò)為實時通訊網(wǎng)絡(luò)，采用環(huán)形方式，完成高級別實時性能要求的系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，主要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算機有8個，分別是：教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、航電任務(wù)仿真機(401)、數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)、操縱/運動仿真機(701)、視景仿真機(801)、聲音仿真機(901)以及戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)。

二級網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)，采用星形方式，包含有兩個以太網(wǎng)交換機，分別組成兩個以太網(wǎng)通訊單元模塊。一個是以航電任務(wù)仿真機(401)為中心，對顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)、武器仿真機(405)之間的數(shù)據(jù)進行控制管理；另一個是以戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)為中心，對二維態(tài)勢顯示計算機(1002)、三維態(tài)勢顯示計算機(1003)之間的數(shù)據(jù)進行控制管理。這兩個以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸采用UDP協(xié)議，廣播報文的方式進行發(fā)送。

圖3是飛行模擬訓練裝置原理框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖及實例對本發(fā)明做進一步詳細描述，請參閱圖1、圖2、圖3。

本發(fā)明的原理：本發(fā)明的運行方式由教員控制臺單元(2)進行控制。首先在教員控制臺計算機(201)上設(shè)置飛行任務(wù)和初始條件，如飛行訓練科目，飛機的初始位置、初始狀態(tài)、武器/外掛配置、載油量以及視景參數(shù)(如地形、機場位置、天氣類型、時間、能見度、跑道情況)，故障及特情模擬項等內(nèi)容；初始條件確認后，飛行任務(wù)和本機的初始條件顯示在監(jiān)視器屏幕上，初始化參數(shù)通過實時網(wǎng)絡(luò)交換機(101)分別發(fā)送給飛機性能仿真機(301)、航電任務(wù)仿真機(401)、數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)、操縱/運動仿真機(701)、視景仿真機(801)、聲音仿真機(901)以及戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)；各仿真計算機節(jié)點單元根據(jù)初始化參數(shù)完成初始化后向教員控制臺計算機(201)發(fā)送“準備好”信號，教員控制臺計算機(201)接收到所有仿真節(jié)點計算機“準備好”信號后發(fā)出“開始”指令；各仿真計算機節(jié)點單元接收到“開始”指令后，即可進入飛行模擬訓練狀態(tài)；模擬訓練裝置的實時解算周期由飛機性能仿真計算機(301)控制，幀周期為16.7ms；操縱/動感仿真單元(7)、視景仿真單元(8)、聲音仿真單元(9)分別由由計算機控制，響應(yīng)飛機各種飛行狀態(tài)，給飛行員提供力負荷/抖振、視覺、聽覺等人體感覺，實現(xiàn)逼真的模擬；戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)實時生成戰(zhàn)場環(huán)境和對抗戰(zhàn)術(shù)的作戰(zhàn)模擬環(huán)境，實現(xiàn)動態(tài)作戰(zhàn)模擬；在模擬訓練過程中，通過教員控制臺計算機(201)可隨時控制管理模擬訓練裝置的運行，如：停止、凍結(jié)、復(fù)位等，還可設(shè)置故障和特殊情況，以訓練飛行員的應(yīng)變能力。

本發(fā)明的思路：本發(fā)明充分考慮串座雙操縱飛機的特點，以實用性、可靠性、先進性為目標，以提高飛行訓練模擬的質(zhì)量和效率為出發(fā)點，使模擬訓練任務(wù)的覆蓋率滿足正常訓練的需要；同時采用成熟的高新技術(shù)和貨架產(chǎn)品，并從用戶的實際使用條件和維修能力出發(fā)，確保模擬訓練裝置具有高的可靠性且便于維修，從而實現(xiàn)飛機的單雙操縱訓練模擬、前后艙飛行員協(xié)同操縱訓練模擬、以及協(xié)同作戰(zhàn)訓練模擬。具體實現(xiàn)時遵循結(jié)構(gòu)化設(shè)計、模塊化分析、規(guī)范化管理等原則。一是采用自頂向下的結(jié)構(gòu)化分析，密切協(xié)調(diào)，優(yōu)化組合；二是所有部件按耦合、內(nèi)聚、模塊控制與判定三項指標進行評價分析，力圖使各單元部件模塊組成最簡最優(yōu)；三是嚴格執(zhí)行國軍標相關(guān)規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，建立逼真可靠的六自由度非線性全量方程及飛機仿真模型，在體系構(gòu)架方面采用分布式并行體系結(jié)構(gòu)，以形成開放的面向軍事領(lǐng)域的多功能模擬訓練平臺。

本發(fā)明的具體內(nèi)容：一種飛行模擬訓練裝置，主要組成包括：網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)、教員控制臺單元(2)、飛機性能仿真單元(3)、航電火控仿真單元(4)、模擬座艙單元(5)、數(shù)據(jù)采集處理單元(6)、操縱/動感仿真單元(7)、視景仿真單元(8)、聲音仿真單元(9)、戰(zhàn)場環(huán)境仿真單元(10)。

網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)作為訓練裝置各仿真節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換通道，用于控制完成仿真運行過程中所有要交換數(shù)據(jù)的管理與傳輸，主要包含實時網(wǎng)絡(luò)交換機(101)、以太網(wǎng)交換機(102)、反射內(nèi)存卡(103)。實時網(wǎng)絡(luò)交換機(1101)分別連接著教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、航電任務(wù)仿真機(401)、數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)、操縱/運動仿真機(701)、視景仿真機(801)、聲音仿真機(901)以及戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)，以上各節(jié)點仿真機內(nèi)置反射內(nèi)存卡(103)；以太網(wǎng)交換機(102)包含兩個，一個是以航電任務(wù)仿真機(401)為中心，連接著顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)以及武器仿真機(405)；另一個是以戰(zhàn)場環(huán)境仿真機為中心(1001)，連接著二維態(tài)勢顯示計算機(1002)和三維態(tài)勢顯示計算機(1003)。

教員控制臺單元(2)作為訓練裝置的人機交互窗口，用于控制完成飛機的任務(wù)調(diào)度與管理，主要包含教員控制臺計算機(201)、控制面板(202)、控制臺臺體(203)。教員控制臺計算機(201)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責完成飛行任務(wù)的調(diào)度、管理與控制；教員控制臺計算機(201)配備有兩套觸摸控制單元，其功能完全相同，可顯示同樣的內(nèi)容，也可以顯示不同的內(nèi)容，所有預(yù)先設(shè)置的顯示頁面都能在兩個顯示器上同時或分別顯示出來；控制面板(202)包含電源控制面板和通話/音響控制面板兩大類，電源控制面板由開關(guān)、指示燈以及應(yīng)急處理按鈕組成，負責完成模擬裝置電源的上電、下電以及運行監(jiān)控等控制管理；通話/音響控制面板由通斷開關(guān)、音量調(diào)節(jié)旋鈕、話筒以及揚聲器組成，實現(xiàn)模擬裝置的環(huán)境音響控制以及通話控制；控制臺臺體(203)作為教員控制臺硬件設(shè)備的安裝平臺，采用市售的標準控制臺。

飛機性能仿真單元(3)作為訓練裝置的核心，用于控制完成飛機的飛行過程仿真，主要包含飛機性能仿真機(301)。飛機性能仿真機(301)采用“嵌入式單板計算機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，通過網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)實時接收教員控制臺計算機(202)的初始化信息以及操縱/運動仿真機(701)的飛機操縱信息，經(jīng)過實時解算后得到飛機的飛行狀態(tài)信息，然后再通過網(wǎng)絡(luò)通信單元(1)將飛機的飛行狀態(tài)信息分別發(fā)送給航電任務(wù)仿真機(401)、視景仿真機(801)、聲音仿真機(901)以及戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)。

航電仿真單元(4)用于控制完成飛機航電各系統(tǒng)的功能和接口仿真，主要包含航電任務(wù)仿真機(401)、顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)、武器仿真機(405)以及航電仿真設(shè)備(406)。航電任務(wù)仿真機(401)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，它與顯控仿真機(402)、雷達仿真機(403)、通信/導航/慣導仿真機(404)、武器仿真機(405)之間通過以太網(wǎng)交換機連接；航電任務(wù)仿真機(401)負責完成外掛物的管理、控制以及武器的瞄準發(fā)射和投放計算，它與飛行性能仿真機(301)之間存在著信息傳遞關(guān)系；顯控仿真機(402)負責完成航電系統(tǒng)的顯示與控制；雷達仿真機(403)實現(xiàn)對海上、地面目標以及對空中目標的搜索和跟蹤模擬；通信/導航/慣導仿真機(404)實現(xiàn)飛機系統(tǒng)與外界的通信、數(shù)據(jù)傳輸、導航和進場著陸引導、敵我識別任務(wù)模擬以及飛行導航參數(shù)計算和導航管理；武器仿真機(405)實現(xiàn)飛機各種掛彈的模型解算；航電仿真設(shè)備(406)根據(jù)飛機布局分別安裝在飛機艙體(501)中相應(yīng)位置，用于飛行員進行相應(yīng)的飛行操作以及與任務(wù)訓練模擬。

模擬座艙單元(5)用于控制完成飛機座艙操作環(huán)境的實時仿真，主要包含艙體(501)、座椅(502)、座艙平臺(503)、操縱機構(gòu)(504)、模擬座艙設(shè)備(505)、模擬座艙電氣與照明部件(506)。艙體(501)采用前后串座的方式實現(xiàn)，與座艙平臺(503)之間通過過渡件緊密可靠地連接在一起；座椅(502)、操縱機構(gòu)(504)、模擬座艙設(shè)備(505)、模擬座艙電氣與照明部件(506)采用仿真件，根據(jù)飛機布局分別固定安裝在艙體(501)中的相應(yīng)位置；座艙平臺(503)上除安裝艙體(501)和座椅(502)外，還安裝操縱/動感仿真單元(7)中的操縱力加載機構(gòu)(702)以及操縱連桿機構(gòu)(703)，使操作人員的各種操縱動作在一個剛性整體內(nèi)完成，從而保證操作人員的操縱可靠性。

數(shù)據(jù)采集處理單元(6)用于控制完成飛機座艙內(nèi)所有硬件設(shè)備信號的采集、處理以及硬件板卡的驅(qū)動，這些硬件設(shè)備包含模擬座艙設(shè)備(504)、模擬座艙電氣與照明部件(505)以及航電仿真設(shè)備(406)。數(shù)據(jù)采集處理單元(6)主要包含數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)和采集板卡(602)，數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)采用基于VME總線的方式進行構(gòu)建，它與教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、航電任務(wù)仿真機(401)、操縱/運動仿真機(601)之間存在著信息傳遞關(guān)系。數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)采集模擬座艙設(shè)備(505)的輸入輸出信息，經(jīng)過處理后發(fā)送給飛機性能仿真機(301)以用于六自由度運動方程的實時解算。

操縱/動感仿真單元(7)用于控制完成飛機的操縱負載裝置模擬以及飛行員所感受到的飛機法向振動效果模擬，主要包含操縱/運動仿真機(701)、操縱力加載機構(gòu)(702)、操縱連桿機構(gòu)(703)。操縱/運動仿真計算機(701)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責完成操縱負載力的計算以及運動控制模型的解算，它與教員控制臺計算機(201)、飛機性能仿真機(301)、數(shù)據(jù)采集處理計算機(601)之間存在信息傳遞關(guān)系；操縱力加載機構(gòu)(702)采用五通道數(shù)字式電動加載裝置實現(xiàn)，其中三通道用于主操縱機構(gòu)(504)桿—力、桿—位移特性的模擬，另外兩通道用于前后艙座椅的抖振模擬，通過操縱連桿機構(gòu)(703)分別與主操縱機構(gòu)(504)和前后艙座椅(502)連接在一起。

視景仿真單元(8)用于控制完成飛機的艙外景象模擬，為飛行員提供飛行訓練時的真實世界的艙外景象。主要包含視景仿真機(801)、投影器(802)和實像顯示球幕(803)。視景仿真機(801)采用十通道專業(yè)圖形工作站，用于實時生成相應(yīng)的大視場場景畫面，其水平視場角高達270°，垂直視場角高達90°；視景仿真機(801)實時接收飛機性能仿真機(301)解算出的飛機姿態(tài)信息，用于場景畫面的實時顯示；十通道投影器(802)和5米半徑的實像球幕(803)共同組成視景顯示單元，給飛行員提供真實清晰的可視范圍以及逼真的具有沉浸感的三維地形、地貌和紋理。

聲音仿真單元(9)用于控制完成飛行過程的各種環(huán)境音響仿真，主要包含聲音仿真機(901)、功放(902)、音箱(903)和耳機(904)。聲音仿真機(901)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，并配置相應(yīng)的聲卡；聲音仿真機(901)通過網(wǎng)絡(luò)單元(1)實時接收飛機性能仿真機(301)發(fā)送過來的飛機狀態(tài)信息，調(diào)用相應(yīng)的聲音素材，驅(qū)動聲卡，再經(jīng)過功放(902)、音箱(903)和耳機(904)得到逼真的聲音。

戰(zhàn)場環(huán)境仿真單元(10)用于控制完成戰(zhàn)場態(tài)勢的顯示，主要包含戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)、二維態(tài)勢顯示計算機(1002)和三維態(tài)勢顯示計算機(1003)。戰(zhàn)場環(huán)境仿真機(1001)采用“工控機+反射內(nèi)存卡”的方式實現(xiàn)，負責作戰(zhàn)環(huán)境的想定生成，它與二維態(tài)勢顯示計算機(1002)、三維態(tài)勢顯示計算機(1003)之間通過以太網(wǎng)交換機連接，與飛機性能仿真機(301)之間也存在著信息傳遞關(guān)系。二維態(tài)勢顯示計算機(1002)、三維態(tài)勢顯示計算機(1003)分別完成戰(zhàn)場環(huán)境的二維態(tài)勢顯示和三維態(tài)勢顯示。