[发明专利]模拟机飞行训练数据采集及质量评估系统

说明书

技术领域

本发明属于航空训练领域，涉及到模拟机飞行训练数据采集及质量评估系统及其技术解决方案，特别是涉及到对模拟机训练系统显示器中的飞行数据进行视频采集，应用图像处理技术对视频分帧后的图像进行预处理，通过模式识别技术识别出图像中的飞行数据，对模拟机训练过程中的飞行轨迹进行三维仿真进而进行教学评估，并针对典型性问题归纳总结附带飞行训练视频一并上传到视频服务器，提供共享和学习平台。

背景技术

飞行员培训是民航业事业蓬勃发展和保持更高安全水平的基础性工作，其教学工作以学习的渐进原理为设计依据，注重将知识积累和飞行技能实践相结合。该行业特有的严谨性和复杂性迫切需要相应的软件产品为其飞行训练教学工作提供技术支持和保证。加大飞行员训练投入、加快成才速度、提高训练质量是摆在各航空公司面临的重要课题。同时，国内飞行员飞行时间较短，实战训练较少，模拟真实飞行的飞行训练系统显得格外重要，因此模拟机训练器教学在训练体系中占有相当重要的地位，是整体训练大纲的一个重要组成部分，而重飞机训练轻模拟机训练器带飞的观点是制约提高教学质量的一个重要因素。

用于训练飞行员的飞行模拟机和飞行训练设备有许多种类，从可模拟各种飞机通用系统的部分功能训练器(Part-Task Trainer，PTT)，练习操作与仪表检查的驾驶舱程序训练器(Cockpit Procedures Trainer，CPT)，到最复杂的全功能飞行模拟机(Full Flight Simulator，FFS)。较高等级的全功能飞行模拟机可以做出有6个自由度的全方位移动，同时也有广角高传真的视觉系统来模拟窗外的景色。包含了拟真的驾驶舱与视觉系统的模拟器座舱是装在由6支起重轴支撑的运动平台上，借由电脑的控制可以提供三个轴线的线性运动与旋转，就如同一个真实的自由物体在空间的运动状况。三种旋转分别是俯仰(机头朝上或下)、滚转(某一面机翼朝上或下)与偏转(机头朝左或右)；而三种线性运动分别是起伏(上下移动)、横移(左右移动)以及纵移(向前加速或减速)。

飞行模拟器也用于训练机组成员的正常和紧急作业程序。所以使用模拟器可训练飞行员处理各种飞机在有问题或不安全的情况下，诸如发动机故障、液压或电气系统失灵、仪表失常等等。

现代的飞行模拟器，集计算机、机械、电气、电子、自动控制、液压、光学等技术于一身，是一种十分复杂、精密的高科技设备。自2007年起，飞行模拟机制造公司-加拿大CAE公司提出了一种模拟机新技术-SimXXI，该技术的提出是对传统模拟机生产技术的挑战，主要从以下几个方面定义：(1)模块化设计；(2)基于windows的计算机结构；(3)一对一的接口设计；(4)维护导向设计；(5)连接CAE文档体系的树状诊断系统；(6)部件集成化高，数量减少；(7)较轻的模拟机结构。其中模块化设计就是将整台飞行模拟机分解为一个个典型的模块式结构，可以根据不同的机型要求进行灵活组合，安装成适合需要的模拟机整体，便于实现产品的批量化和标准化，有利于后期的维护和使用；基于windows的计算机结构打破了传统模拟机采用小型机+AIX操作系统的旧模式，采用基于windows和PC计算机的分布式结构，可以更加方便的操纵模拟机；一对一的接口设计采用Super C总线控制结构，模块化控制各种电子设备，实现了一块接口卡控制一个电子设备，同时采用了相对集中、标准化的接口卡，从而大大方便了模拟机的维护和使用；树状诊断系统和维护导向设计基于计算机结构和一对一的接口设计使SimXXI实现对系统的软硬件的自动诊断，维护工程人员还可以通过模拟机厂家建立的强大的模拟机维护信息网站迅速了解模拟机的维护信息，按照网站的维护导向一步步解决问题，给维护工作带来极大地方便；较轻的模拟机结构使整个模拟机重量减轻，能够给迅速的响应运动；同时CAE的模拟机开始采用电动式运动系统代替传统的液压式运动系统，使模拟机的电能消耗减少了三分之二，减少了液压工作站、水冷却循环系统带来的问题，增强了使用寿命，也提高了模拟机的训练质量。

随着科学技术的进步，飞行模拟机也变得越来越先进，越来越逼真，但是应用在模拟机训练过程中的教学评估手段却没有得到及时的更新，而目前国内民航训练用模拟机依赖进口，国外公司对其系统进行一定的技术保护，限制在模拟器使用计算机上安装任何软件，并对系统的维护和升级都收取非常高的费用。