[发明专利]一种飞行模拟训练装置

摘要

本发明属于计算机仿真技术、虚拟现实技术领域，具体涉及一种飞行模拟训练装置。主要组成包括：网络通信单元、教员控制台单元、飞机性能仿真单元、航电火控仿真单元、模拟座舱单元、数据采集处理单元、操纵/动感仿真单元、视景仿真单元、声音仿真单元以及战场环境仿真单元。本发明具有前后舱和较好的战场背景及目标视景模拟，显示视场角大，能实现前后舱配合、编队和对抗等功能，主要用于对前后舱飞行员进行全面综合训练，包括起飞、着陆、巡航以及机动飞行训练，前后舱协同操纵、协同作战训练，对地、对海、对空目标攻击训练，故障及特情处置训练等。通过该训练装置训练的飞行员能够具有良好的飞行驾驶技术以及对海、对地、对空攻击的作战能力。

主权项

1.一种飞行模拟训练装置，其特征在于，主要组成包括：网络通信单元(1)、教员控制台单元(2)、飞机性能仿真单元(3)、航电火控仿真单元(4)、模拟座舱单元(5)、数据采集处理单元(6)、操纵/动感仿真单元(7)、视景仿真单元(8)、声音仿真单元(9)和战场环境仿真单元(10)，其中，所述网络通信单元(1)作为训练装置各仿真节点之间的数据交换通道，用于控制完成仿真运行过程中所有要交换数据的管理与传输，主要包含实时网络交换机(101)、以太网交换机(102)、反射内存卡(103)；实时网络交换机(101)分别连接教员控制台计算机(201)、飞机性能仿真机(301)、航电任务仿真机(401)、数据采集处理计算机(601)、操纵/运动仿真机(701)、视景仿真机(801)、声音仿真机(901)以及战场环境仿真机(1001)，以上各节点仿真机内置反射内存卡(103)；以太网交换机(102)包含两个，一个是以航电任务仿真机(401)为中心，连接着显控仿真机(402)、雷达仿真机(403)、通信/导航/惯导仿真机(404)以及武器仿真机(405)；另一个是以战场环境仿真机为中心(1001)，连接着二维态势显示计算机(1002)和三维态势显示计算机(1003)；所述教员控制台单元(2)作为训练装置的人机交互窗口，用于控制完成飞机的任务调度与管理，主要包含教员控制台计算机(201)、控制面板(202)和控制台台体(203)；教员控制台计算机(201)采用“工控机+反射内存卡”的方式实现，负责完成飞行任务的调度、管理与控制；教员控制台计算机(201)配备有两套触摸控制单元，其功能完全相同，可显示同样的内容，也可以显示不同的内容，所有预先设置的显示页面都能在两个显示器上同时或分别显示出来；控制面板(202)包含电源控制面板和通话/音响控制面板两大类，电源控制面板由开关、指示灯以及应急处理按钮组成，负责完成模拟装置电源的上电、下电以及运行监控等控制管理；通话/音响控制面板由通断开关、音量调节旋钮、话筒以及扬声器组成，实现模拟装置的环境音响控制以及通话控制；控制台台体(203)作为教员控制台硬件设备的安装平台，采用市售的标准控制台；所述飞机性能仿真单元(3)作为训练装置的核心，用于控制完成飞机的飞行过程仿真，主要包含飞机性能仿真机(301)；飞机性能仿真机(301)采用“嵌入式单板计算机+反射内存卡”的方式实现，通过网络通信单元(1)实时接收教员控制台计算机(202)的初始化信息以及操纵/运动仿真机(701)的飞机操纵信息，经过实时解算后得到飞机的飞行状态信息，然后再通过网络通信单元(1)将飞机的飞行状态信息分别发送给航电任务仿真机(401)、视景仿真机(801)、声音仿真机(901)以及战场环境仿真机(1001)；所述航电仿真单元(4)用于控制完成飞机航电各系统的功能和接口仿真，主要包含航电任务仿真机(401)、显控仿真机(402)、雷达仿真机(403)、通信/导航/惯导仿真机(404)、武器仿真机(405)以及航电仿真设备(406)；航电任务仿真机(401)采用“工控机+反射内存卡”的方式实现，负责完成外挂物的管理、控制以及武器的瞄准发射和投放计算，它与显控仿真机(402)、雷达仿真机(403)、通信/导航/惯导仿真机(404)和武器仿真机(405)之间通过以太网交换机连接，与飞行性能仿真机(301)之间存在着信息传递关系；航电仿真设备(406)根据飞机布局分别安装在飞机舱体(501)中相应位置，用于飞行员进行相应的飞行操作以及与任务训练模拟；所述模拟座舱单元(5)用于控制完成飞机座舱操作环境的实时仿真，主要包含舱体(501)、座椅(502)、座舱平台(503)、操纵机构(504)、模拟座舱设备(505)、模拟座舱电气与照明部件(506)；舱体(501)采用前后串座的方式实现，与座舱平台(503)之间通过过渡件紧密可靠地连接在一起；座椅(502)、操纵机构(504)、模拟座舱设备(505)、模拟座舱电气与照明部件(506)采用仿真件，根据飞机布局分别固定安装在舱体(501)中的相应位置；座舱平台(503)上除安装舱体(501)和座椅(502)外，还安装操纵/动感仿真单元(7)中的操纵力加载机构(702)以及操纵连杆机构(703)，使操作人员的各种操纵动作在一个刚性整体内完成，从而保证操作人员的操纵可靠性；所述数据采集处理单元(6)用于控制完成飞机座舱内所有硬件设备信号的采集、处理以及硬件板卡的驱动，这些硬件设备包含模拟座舱设备(505)、模拟座舱电气与照明部件(506)以及航电仿真设备(406)；数据采集处理单元(6)主要包含数据采集处理计算机(601)和采集板卡(602)，数据采集处理计算机(601)采用基于VME总线的方式进行构建，它与教员控制台计算机(201)、飞机性能仿真机(301)、航电任务仿真机(401)和操纵/运动仿真机(701)之间存在着信息传递关系；所述操纵/动感仿真单元(7)用于控制完成飞机的操纵负载装置模拟以及抖振座椅模拟，主要包含操纵/运动仿真机(701)、操纵力加载机构(702)和操纵连杆机构(703)；操纵/运动仿真计算机(701)采用“工控机+反射内存卡”的方式实现，负责完成操纵负载力的计算以及运动控制模型的解算，它与教员控制台计算机(201)、飞机性能仿真机(301)和数据采集处理计算机(601)之间存在信息传递关系；操纵力加载机构(702)采用五通道数字式电动加载装置实现，其中三通道用于操纵机构(504)杆—力和杆—位移特性的模拟，另外两通道用于前后舱座椅的抖振模拟，通过操纵连杆机构(703)分别与操纵机构(504)和前后舱座椅(502)连接在一起；所述视景仿真单元(8)用于控制完成飞机的舱外景象模拟，为飞行员提供飞行训练时的真实世界的舱外景象，主要包含视景仿真机(801)、投影器(802)和实像显示球幕(803)；视景仿真机(801)采用十通道专业图形工作站，用于实时生成相应的大视场场景画面；视景仿真机(801)实时接收飞机性能仿真机(301)解算出的飞机姿态信息，用于场景画面的实时显示；投影器(802)和5米半径的实像球幕(803)共同组成视景显示单元，给飞行员提供真实清晰的可视范围以及逼真的具有沉浸感的三维地形、地貌和纹理；所述声音仿真单元(9)用于控制完成飞行过程的各种环境音响仿真，主要包含声音仿真机(901)、功放(902)、音箱(903)和耳机(904)；声音仿真机(901)采用“工控机+反射内存卡”的方式实现，并配置相应的声卡；声音仿真机(901)通过网络单元(1)实时接收飞机性能仿真机(301)发送过来的飞机状态信息，调用相应的声音素材，驱动声卡，再经过功放(902)、音箱(903)和耳机(904)得到逼真的声音；所述战场环境仿真单元(10)用于控制完成战场态势的显示，主要包含战场环境仿真机(1001)、二维态势显示计算机(1002)和三维态势显示计算机(1003)；战场环境仿真机(1001)采用“工控机+反射内存卡”的方式实现，负责作战环境的想定生成，它与二维态势显示计算机(1002)、三维态势显示计算机(1003)之间通过以太网交换机连接，与飞机性能仿真机(301)之间也存在着信息传递关系。