一种小型固定飞行训练器系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种小型固定飞行训练器系统，包括模拟主机一，内存有飞行模拟软件，用于采集飞行操控装置的输入数据进行飞行仿真，生成飞行过程的视景图像，并计算出对应的飞行参数，还内存有飞行参数采集程序，用于采集此飞行参数，以驱动仿真仪表等设备；与模拟主机一通信连接的模拟主机二，内存有教员管理客户端程序，用于直接从视景程序的服务端获取飞行参数，并进行飞行状态的显示，实现教员对飞行状况进行评估，还内存有G1000液晶综合仪表模拟程序，用于主飞行参数和导航数据的显示；视景显示器，与模拟主机一连接，用于显示视景图像。本发明采用模块化设计，构造简单，通过改变驾驶面板的布局，可广泛用于多种类似飞机的飞行训练器。
【专利说明】一种小型固定飞行训练器系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模拟训练领域，特别是一种小型固定飞行训练器系统。
【背景技术】
[0002] 飞行训练器是利用虚拟现实技术和仿真技术开发的用于飞行员培训的训练设备。 传统的低端飞行训练器往往使用虚拟座舱系统，其飞行仪表、控制杆、开关等设备都使用带 触摸功能的显示屏。这种训练器难以在尺寸上做到和真飞行器座舱一致，飞行员在视觉体 验上的真实度差；在飞行仿真的控制面也缺乏和真机一致的手感，缺乏基本触觉上的操作 体验。另外基于虚拟座舱系统的训练器使用的多块显示屏，需要用额外的计算机驱动，增加 了系统成本。而高端飞行训练器大量使用真机设备改造，其仪表、操控装置等的连接异常复 杂，接口线路难以统一，不仅加大了维护难度，也增加了成本。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种小型固定飞行训练器系统，整个系 统基于模块化设计，其仿真航空仪表系统各自独立，可以完整模拟机型的实际配置，并进行 最优、最简的布置，提升模拟的可靠性，且其成本较低，便于维护。
[0004] 本发明解决其问题所采用的技术方案是： 一种小型固定飞行训练器系统，包括： (1) 模拟主机一， 其内存有飞行模拟软件、视景程序和飞行参数采集程序，其中， 所述飞行模拟软件用于采集飞行操控装置的输入数据进行飞行仿真，生成飞行过程的 视景图像，并计算出对应的飞行参数； 所述视景程序用于接收并显示飞行模拟软件生成的视景图像； 所述飞行参数采集程序用于采集来自飞行模拟软件仿真计算得出的飞行参数，以驱动 仿真设备； (2) 与模拟主机一通信连接的模拟主机二， 其内存有教员管理客户端程序，所述模拟主机一中的视景程序建立有教员管理客户端 程序的服务端，教员管理客户端程序用于直接从此服务端获取飞行参数，自动对飞行参数 进行评估，完成飞机参数设置、机场位置定位及系统故障设置； 还内存有G1000液晶导航仪表模拟程序，用于显示主飞行参数和导航地图信息； (3) 视景显示器，与模拟主机一连接，用于通过视景程序显示对应的视景图像； (4) 仿真G1000液晶综合仪表，与模拟主机二连接，用于通过G1000液晶导航仪表模拟 程序显示对应的视景信息。
[0005] 以上所述的整个训练器系统采用两台主机连接对应的操作设备和仿真仪表，其 中，主机一进行飞行仿真计算输出视景图像，并通过USB总线采集飞行参数驱动仿真仪表， 主机二通过TCP/IP网络采集飞行参数，驱动仿真G1000液晶综合仪表。
[0006] 进一步，所述飞行操控装置至少包括操纵杆、脚舵、油门及混合比杆，所述仿真设 备包括机械仪表和开关面板，所述机械仪表至少包括空速表、高度表、地平仪、罗盘，所述开 关面板包括灯光开关、襟翼控制板、配平轮，且所述操控装置、机械仪表及开关面板通过USB 总线连接HUB后与模拟主机一通信连接。
[0007] 进一步，所述空速表、高度表、地平仪、罗盘均为单独的HID设备。
[0008] 所述模拟主机一以通用游戏控制器协议与操控装置、仿真仪表通过USB接口通信 连接，所述模拟主机一与模拟主机二之间以TCP/IP协议通信连接。操控装置和仿真仪表采 用游戏控制器协议实现免驱动设计。布置在模拟主机二上的G1000液晶导航综合仪表和教 员管理客户端软件采用TCP/IP协议与模拟主机一的飞行模拟软件通信。以上两种接口是 常规接口，常规的网络通信保持一致，有利于训练器的模块化设计，缩短研发周期并节省成 本。
[0009] 进一步，所述机械仪表采用高频刷新率以保证机械仪表的精确更新，所述开关面 板采用低频刷新率或消息驱动模式以保证开关面板上的开关信号被精确识别。因为仪表、 开关面板对灵敏度的要求不一致，因此，采用区分刷新的方式，一是减少了工作量，二是提 升了运行效率。
[0010] 本发明的有益效果是： 本发明采用一种小型固定飞行训练器系统，整个训练器按照ceSSnal72R驾驶舱1:1的 比例进行设计。整体结构简单，无论是硬件还是软件，均采取模块化的设计方式，有利于减 少重复开发和对不同客户的订制化服务；硬件结构相应比较简单，有利于定向降低成本，硬 件结构简单所对应的软件也相对简单，模块化的软件设计不仅利于控制的实现，而且日常 维护也比较简单。硬件的制作可采用常规的工艺和材料，充分降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0012] 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是本发明的实物原理示意图。
【具体实施方式】
[0013] 参照图1所示，本发明提供了一种小型固定飞行训练器系统，包括： (1) 模拟主机一， 其内存有飞行模拟软件、视景程序和飞行参数采集程序，其中， 所述飞行模拟软件用于采集飞行操控装置的输入数据进行飞行仿真，生成飞行过程的 视景图像，并计算出对应的飞行参数； 所述视景程序用于接收并显示飞行模拟软件生成的视景图像； 所述飞行参数采集程序用于采集来自飞行模拟软件仿真计算得出的飞行参数，以驱动 仿真设备； (2) 与模拟主机一通信连接的模拟主机二， 内存有教员管理客户端程序，所述模拟主机一中的视景程序建立有教员管理客户端程 序的服务端，教员管理客户端程序用于直接从此服务端获取飞行参数，并进行飞行状态的 显示，实现教员对飞行状况进行评估，教员也可以通过教员管理客户端程序对飞机状态、初 始位置等进行设置； 还内存有G1000液晶综合仪表模拟程序，用于主飞行参数和导航数据的显示； (3) 视景显示器，与模拟主机一连接，用于通过视景程序显示对应的视景图像； (4) 仿真G1000液晶综合仪表，与模拟主机二连接，用于通过G1000液晶导航仪表模拟 程序显示对应的视景信息。
[0014] 由于模拟主机一运行的是采集驱动程序、视景程序，对数据的实时处理要求比较 高，而模拟主机二运行的是教员管理客户端程序、G1000液晶导航仪表模拟程序，完成相应 数据的后续处理，因此，处理要求比较低。所以，在模拟主机一与模拟主机二的硬件配置上， 模拟主机一需要采用较高级的配置，而模拟主机二则可以采用相对较低的配置。在本发明 中，模拟主机一采用i7 (或以上）CPU均可，而模拟主机二则采用i5(或以上）CPU。合理的 配置有利于充分降低成本。
[0015] 因为是简易的飞行训练系统，因此，在本发明中，所述操控装置至少包括操纵杆、 脚舵、油门及混合比杆，所述仿真设备包括机械仪表和开关面板，所述机械仪表至少包括空 速表、高度表、地平仪、罗盘，所述开关面板包括灯光开关、襟翼控制板、配平轮，且所述操控 装置、机械仪表及开关面板通过USB总线连接HUB后与模拟主机一通信连接。本发明在设 计操控装置、机械仪表、开关面板时，一是要满足飞行培训的关键环节，二是在整体设计时， 要保证操控装置、机械仪表、开关面板与模拟主机一的通信的实时性及模拟主机处理的及 时性。因此，本发明采用USB总线连接HUB后与模拟主机一通信。而采用HUB作为转发器， 保证了所有传输互不干扰，即使某一传输线路故障，其他传输线路仍然正常运行。
[0016] 本飞行训练系统所采用的机械仪表包括空速表、高度表、地平仪、罗盘四种即可， 为了更好的与模拟主机一通信，均将其设计为单独的HID设备。这样不仅可以扩展到其他 类型的模拟器上使用，亦保证了通信的顺畅。为了简化设计，空速表、高度表和罗盘在机械 结构上只有一个指针需要驱动。指针的负载很小，没有其他额外的传动结构，并且对于小 型通用飞机，空速、高度、航向的变化较缓，对电指针的转速要求不高，所以可以选用普通的 减速步进电机。
[0017] 本发明将空速表、高度表、地平仪、罗盘采用以上设计，可更好与模拟主机通信，亦 可扩展到其他类型的模拟器上使用。
[0018] 模拟主机一可以使用3屏输出的显卡，通过视频融合技术完成3通道视景图像的 拼接，实现180°环幕效果；在低成本的训练器上，由于只要求单通道的视景图像，因此，其 可以只使用单屏的显卡完成单通道的效果。
[0019] 本发明中，所述模拟主机一以通用游戏控制器协议与飞行操控装置通信连接，所 述模拟主机一与模拟主机二之间以TCP协议通信连接。操控装置和仿真仪表采用游戏控制 器协议可实现免驱动设计。布置在模拟主机二上的G1000液晶导航仪表模拟程序和教员管 理客户端软件采用TCP/IP协议与模拟主机一的飞行模拟软件通信。以上两种接口是常规 接口，常规的网络通信保持一致，有利于训练器的模块化设计，缩短研发周期节省成本。
[0020] 对于机械仪表与开关面板，需要对这些设备进行高速、低速的划分，以针对性的保 证精确性。机械仪表需要的数据实时性较强，而对于开关面板，则不要过高的实时性。因此， 所述机械仪表采用高频刷新率以保证机械仪表的精度更新，可以定为每秒10次的刷新率， 所述开关面板采用低频刷新率(如每秒2 - 4次的刷新率)或消息驱动模式以保证开关面板 上的开关信号被精确识别，消息驱动模式必须加入校验机制，确保开关操作能够被准确无 误的识别。
[0021] 参照图2所示，整个系统包括主机一与主机二，通过驾驶台可对教员管理客户端 程序进行操作，视景显示器可以显示飞行状态，教员可直接观察到对应图像。本发明中，由 于仿真仪表采用模块化设计，对于使用类似仪表但布局不同的的不同类型的机型，只更改 驾驶台前面板的设计即可完成不同机型训练器的兼容设计。
[0022] 本发明的以上设计，结构简单，不同的部件具有广泛的通用性，可应用不同的飞行 训练器中，充分降低成本。
[0023] 以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要 其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种小型固定飞行训练器系统，其特征在于，包括： (1) 模拟主机一， 其内存有飞行模拟软件、视景程序和飞行参数采集程序，其中， 所述飞行模拟软件用于采集飞行操控装置的输入数据进行飞行仿真，生成飞行过程的 视景图像，并计算出对应的飞行参数； 所述视景程序用于接收并显示飞行模拟软件生成的视景图像； 所述飞行参数采集程序用于采集来自飞行模拟软件仿真计算得出的飞行参数，以驱动 仿真设备； (2) 与模拟主机一通信连接的模拟主机二， 其内存有教员管理客户端程序，所述模拟主机一中的视景程序建立有教员管理客户端 程序的服务端，教员管理客户端程序用于直接从此服务端获取飞行参数，自动对飞行参数 进行评估，完成飞机参数设置、机场位置定位及系统故障设置； 还内存有G1000液晶导航仪表模拟程序，用于显示主飞行参数和导航地图信息； (3) 视景显示器，与模拟主机一连接，用于通过视景程序显示对应的视景图像； (4) 仿真G1000液晶综合仪表，与模拟主机二连接，用于通过G1000液晶导航仪表模拟 程序显示对应的视景信息。
2. 根据权利要求1所述的小型固定飞行训练器系统，其特征在于，所述飞行操控装置 至少包括操纵杆、脚舵、油门及混合比杆，所述仿真设备包括机械仪表和开关面板，所述机 械仪表至少包括空速表、高度表、地平仪、罗盘，所述开关面板包括灯光开关、襟翼控制板、 配平轮，且所述操控装置、机械仪表及开关面板通过USB总线连接HUB后与模拟主机一通信 连接。
3. 根据权利要求2所述的小型固定飞行训练器系统，其特征在于，所述空速表、高度 表、地平仪、罗盘均为单独的HID设备。
4. 根据权利要求2所述的小型固定飞行训练器系统，其特征在于，所述模拟主机一以 通用游戏控制器协议与飞行操控装置通信连接，所述模拟主机一与模拟主机二之间以TCP 协议通信连接。
5. 根据权利要求2所述的小型固定飞行训练器系统，其特征在于，所述机械仪表采用 高频刷新率以保证机械仪表的精确更新，所述开关面板采用低频刷新率或消息驱动模式以 保证开关面板上的开关信号被精确识别。
【文档编号】G09B9/08GK104064071SQ201410281026
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】杨实, 王治宇, 白杨, 杨正 申请人:珠海翔翼航空技术有限公司