模拟飞行员工位系统的制作方法

本发明涉及空管模拟训练系统，具体涉及一种模拟飞行员工位系统。

背景技术：

现有机场培训系统平台落后，不能适应智慧机场中a-smgcs4级及以上自动化atc平台的操作和运行模式。推进a-smgcs4级以上的建设是智慧机场的实施路径中不可缺少的部分也是现在推进的一项重要工作。而现有机场的技术落后，自动化落后，空管大部分工作需要人力完成，对应的培训系统也是一样落后，不能适应a-smgcs4级以上的管制模式。

机场管制模拟训练是交通运输专业空中交通管理方向的必修核心实践课程，设置该课程的目的是本着一切服务于实际工作为出发点，培养学生机场管制的理论和动手能力，使学生毕业后在空中交通管制部门经过短期的岗前培训就能够胜任机场管制的工作。因此，该课程对交通运输专业具有重要的意义。而机场管制模拟练习设计的针对性和科学性是保障教学目标实现的第一步。针对我国机场管制实践教学所面临的模拟练习设计周期长，冲突与进度难以把握，考练脱节等问题，本文提出一种机场管制模拟练习设计方法，形成由一组飞行计划、飞行员操作手册和考核表构成的机场管制模拟练习。

国内外现状分析国外机场管制模拟练习设计已经比较成熟，均开发了模拟练习设计软件，每套练习均对应一套飞行员操作手册和教员考核指导手册，规范了模拟飞行员的操作和通话，提醒教师练习的考核重点。国内模拟练习设计以管制教员的经验设计为主，利用进场航空器间的间隔来确定练习的整体框架和节奏，通过离场航空器的预计起飞时间、目的地和机型来设计进离场冲突、放行间隔和尾流间隔冲突，利用停机位分配来设计地面冲突，通过模拟机测试反复修改练习。

因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的模拟飞行员工位系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟飞行员工位系统，包括显示设备、模拟仿真模块、人机交互模块、系统信息采集模块、系统决策模块和通讯模块；

所述模拟仿真模块用于提供模拟仿真服务，负责将想定中设定的各种参数经计算、处理生成模拟航迹数据并将飞行航迹发布给人机交互模块；

显示设备包括显示器、打印机和投影系统，用于显示模拟训练；

人机交互模块，用以供飞行员输入人工指令；

系统信息采集模块，用以采集系统运行信息；系统信息采集模块采集到的数据可以使用模拟数据代替，也可以使用真实采集到的数据。

系统决策模块，用以接收人工指令并转化为机器指令发送，以及接收系统运行信息决定需要开启或关闭的任务并同样转化为机器指令发送；

信息采集模块，用以采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据；

通讯模块用于通讯，将航空器的数据和考核结果等发送到显示模块显示，以供飞行员、监督员及其他相关人员查看。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

所述模拟仿真模块用于模拟起飞(离场)入航(爬升)、巡航、下降、进场、进近(着陆)工作程序、完成检查修正航迹、切入航线、进入预定方位线、无线电定位等内容。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

系统决策模块针对每次的练习或各阶段的练习内容确定考核标准、方法并实施考试；飞行控制命令这类命令模拟飞机的驾驶舱环境,用于操作飞机。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

上位培训系统发送培训信号到系统决策模块，培训信号包括航班规模和练习时长等等，系统决策模块根据航班规模和练习时长要求，生成无间隔冲突的飞行计划，在此基础上利用甘特图设计冲突，形成最终的飞行计划和飞行员操作手册，最后根据冲突设计练习考核表飞行计划、飞行员操作手册和练习考核表构成一个完整的机场管制模拟练习，生成机场管制模拟练习信号，并发送给模拟仿真模块；

系统决策模块将机场管制模拟练习信号发送给人机交互模块的显示屏显示，飞行员通过人机交互模块得到机场管制模拟练习的内容，并根据其执行模拟飞行操作；

信息采集模块采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据发送给模拟仿真模块，航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等；

模拟仿真模块根据航空器的数据和机场管制模拟练习，生成飞行计划和模拟飞行员操作手册；

系统决策模块将机场管制模拟练习信号发送给人机交互模块的显示屏显示，飞行员通过人机交互模块得到机场管制模拟练习的内容，并根据其执行模拟飞行操作；

系统决策模块将航空器的数据和考核结果等发送到显示模块以供飞行员、监督员及其他相关人员查看。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

模拟仿真模块根据航空器的数据和机场管制模拟练习，考虑尾流间隔、放行间隔、滑行间隔、流量控制、地面运行限制和气象条件等因素，设计每一个航空器和地面运行车辆的出现时间和地点，使航空器间及航空器与运行车辆间没有任何冲突，为下一步的冲突设计提供一个整体框架和运行节奏；基于甘特图的冲突设计；针对具体的模拟机场，测算各类冲突的时间、空间表征，即航空器或车辆出现的时间和地点或通话内容和时间如何安排，才能引发该冲突；用甘特图刻画无间隔冲突飞行计划，通过调整甘特图中事件的出现时间，使模拟练习出现指定的冲突；将甘特图转化为模拟机可识别的飞行计划编码，生成由时间、地点、事件构成的飞行计划；针对飞行计划中的每一个事件，详细列出模拟飞行员需进行的模拟机操作和通话内容，从而生成飞行计划和模拟飞行员操作手册。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

模拟仿真模块建立飞机性能、导航参数、飞行动态监控、仪表显示等数据库。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

模拟仿真模块模拟起飞(离场)入航(爬升)、巡.航、下降、进场、进近(着陆)工作程序、完成检查修正航迹、切入航线、进入预定方位线。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

系统决策模块基于冲突设计考核方法；采用计算机自动评价和人工评价相结合的考核方法，建立由间隔、管制意识、协调移交、方法程序和效率五方面构成的管制技能评价指标体系，根据模拟机数据的可获得性，确定可由计算自动评价的指标；人工评价的表格要明确冲突的类型，冲突出现的时间、位置，学员可能采用的处置方式以及扣分等级等。

作为对本发明模拟飞行员工位系统的改进：

显示模块显示：1)航路选择区；(2)导航仪表、飞行仪表以及相关cdu的显示区；(3)飞行轨迹显示区。

机场管制模拟训练是交通运输专业空中交通管理方向的必修核心实践课程，设置该课程的目的是本着一切服务于实际工作为出发点，培养学生机场管制的理论和动手能力，使学生毕业后在空中交通管制部门经过短期的岗前培训就能够胜任机场管制的工作。因此，该课程对交通运输专业具有重要的意义。而机场管制模拟练习设计的针对性和科学性是保障教学目标实现的第一步。针对我国机场管制实践教学所面临的模拟练习设计周期长，冲突与进度难以把握，考练脱节等问题，本文提出一种机场管制模拟练习设计方法，形成由一组飞行计划、飞行员操作手册和考核表构成的机场管制模拟练习。

国内外现状分析国外机场管制模拟练习设计已经比较成熟，均开发了模拟练习设计软件，每套练习均对应一套飞行员操作手册和教员考核指导手册，规范了模拟飞行员的操作和通话，提醒教师练习的考核重点。国内模拟练习设计以管制教员的经验设计为主，利用进场航空器间的间隔来确定练习的整体框架和节奏，通过离场航空器的预计起飞时间、目的地和机型来设计进离场冲突、放行间隔和尾流间隔冲突，利用停机位分配来设计地面冲突，通过模拟机测试反复修改练习。

国内机场管制模拟练习设计存在如下问题：(1)未形成统一的设计规范。练习设计的自由度大，质量高低与教师的经验具有较大的相关度。(2)练习设计周期较长。每个冲突的设计都需要模拟机测试评估，单个冲突点的修改可能导致其他冲突点失效。(3)难以控制练习中的冲突及进度。模拟飞行员的操作和模拟管制员的管制方案可能会导致冲突并未出现，各分组的练习进度不一。(4)练习设计与训练考核脱节。训练考核采用统一的考核指标体系，并未针对具体练习单独设置考核点及考核原则，导致考核的主观性过强，有失针对性和公正性。

但是，我国的机场管制模拟练习设计并不能完全照搬国外的方法，主要原因有：

(1)模拟机系统数据结构不同。我国采用的机场管制模拟机与国外的完全不同，需要根据我国模拟机系统的数据结构提出相应的冲突设计的方法。(2)模拟飞行员资质不同。国外一般聘用退休管制员作为模拟飞行员。由于我国空管学员的规模远远大于国外，而退休管制员的数量很少，因此，只能让学生做模拟飞行员，设计练习时要考虑学生的操作时间、操作误差及应变能力。

本发明模拟飞行员工位系统的技术优势为：

本公司的atc培训系统可以适应智慧机场中a-smgcs4级及以上自动化atc平台的操作和运行模式(空管员和飞行员都可以参与培训)，而本发明模拟飞行员系统是培训系统中一个重要组成部分。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明模拟飞行员工位系统的模块结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、模拟飞行员工位系统，如图所示，包括显示设备、模拟仿真模块、人机交互模块、系统信息采集模块、系统决策模块和通讯模块。

模拟仿真模块用于提供模拟仿真服务，负责将想定中设定的各种参数经计算、处理生成模拟航迹数据并将飞行航迹发布给人机交互模块；模拟起飞(离场)入航(爬升)、巡航、下降、进场、进近(着陆)工作程序、完成检查修正航迹、切入航线、进入预定方位线、无线电定位等内容,按接收设备及仪表分别进行:(1)磁罗盘、adf指示器:(2)rml:(3)hsi/ehsi实施无线电导航的模拟练习。并建立飞机性能数据、导航参数、飞行动态监控、仪表显示等数据库。

显示设备包括显示器、打印机和投影系统，用于显示模拟训练；

人机交互模块，用以供飞行员输入人工指令；

系统信息采集模块，用以采集系统运行信息；系统信息采集模块采集到的数据可以使用模拟数据代替，也可以使用真实采集到的数据。

系统决策模块，用以接收人工指令并转化为机器指令发送，以及接收系统运行信息决定需要开启或关闭的任务并同样转化为机器指令发送；系统决策模块针对每次的练习或各阶段的练习内容确定考核标准、方法并实施考试。飞行控制命令这类命令模拟飞机的驾驶舱环境,用于操作飞机。包括以下基本操作命令:to-off:飞机起飞；.altitude:改变飞行高度(高度层)；heading:按最近航路转到指令航向；ieft:左转；right:右转；speed:速度改变；denroute:指定飞行航路；exespeed:改变训练速度；freez:显示冻结；rstart:重新启动训练系统；windspeed:风速改变；winddir:风向改变；zoomout:航路显示放大；z()omin:航路显示缩小；offcent:航路显示偏心。

信息采集模块，用以采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据，航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等。

通讯模块用于通讯，将航空器的数据和考核结果等发送到显示模块显示，以供飞行员、监督员及其他相关人员查看。

显示模块分为三个区域：(1)航路选择区。在模拟系统中，输入全国主要城市的运输航线数据，形成航路网络,按所选择的模拟航线在该区显示某一选定的航路,同时根据情况选择不同的航路作为训练航路；(2)导航仪表、飞行仪表以及相关cdu的显示区。包括高度表、速度表、无线电磁指示器(rmi)、水平状态指示器(hsi)和飞机上典型的导航系统cdu等:(3)飞行轨迹显示区。在该区实时地跟踪显示飞行轨迹、飞机位置和所飞航段的三线关系(预定航路、航向线与飞行航迹)。

本系统的基本工作方式是:被训者“驾驶飞机",控制者设置训练环境。通过键入系统命令达到模拟练习的目的。总体地说,系统设置的命令分为两大类,即“驾驶飞机”的飞行控制命令和用于设置训练环境.改变训练难度的教员控制命令。

本发明模拟飞行员工位系统的使用方法为：

上位培训系统发送培训信号到系统决策模块，培训信号包括航班规模和练习时长等等，系统决策模块根据航班规模和练习时长要求，生成无间隔冲突的飞行计划，在此基础上利用甘特图设计冲突，形成最终的飞行计划和飞行员操作手册，最后根据冲突设计练习考核表飞行计划、飞行员操作手册和练习考核表构成一个完整的机场管制模拟练习，生成机场管制模拟练习信号，并发送给模拟仿真模块。

系统决策模块将机场管制模拟练习信号发送给人机交互模块的显示屏显示，飞行员通过人机交互模块得到机场管制模拟练习的内容，并根据其执行模拟飞行操作。

信息采集模块采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据发送给模拟仿真模块，航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等。

模拟仿真模块根据航空器的数据和机场管制模拟练习，考虑尾流间隔、放行间隔、滑行间隔、流量控制、地面运行限制和气象条件等因素，设计每一个航空器和地面运行车辆的出现时间和地点，使航空器间及航空器与运行车辆间没有任何冲突，为下一步的冲突设计提供一个整体框架和运行节奏。基于甘特图的冲突设计。针对具体的模拟机场，测算各类冲突的时间、空间表征，即航空器或车辆出现的时间和地点或通话内容和时间如何安排，才能引发该冲突。用甘特图刻画无间隔冲突飞行计划，通过调整甘特图中事件的出现时间，使模拟练习出现指定的冲突。将甘特图转化为模拟机可识别的飞行计划编码，生成由时间、地点、事件构成的飞行计划；针对飞行计划中的每一个事件，详细列出模拟飞行员需进行的模拟机操作和通话内容，从而生成飞行计划和模拟飞行员操作手册。

模拟仿真模块模拟起飞(离场)入航(爬升)、巡.航、下降、进场、进近(着陆)工作程序、完成检查修正航迹、切入航线、进入预定方位线、无线电定位等内容,按接收设备及仪表分别进行:(1)磁罗盘、adf指示器:(2)rml:(3)hsi/ehsi实施无线电导航的模拟练习。并建立飞机性能数据、导航参数、飞行动态监控、仪表显示等数据库。ons、ins导航程序模拟应用ons、ins实施起飞上升、巡航、下降、进场、进近(着陆)程序，通过cdu的模拟完成ons、ins导航操作程序及相关检查、修改工作，按操纵手册科目模拟。并建立飞机性能、导航参数、飞行动态监控、仪表显示等数据库。模拟用adf、rmi、hsi、fms/uns实施飞机进/离场、等待、进近着陆、优先着陆程序。并建立飞机性能、导航参数、飞行动态监控、仪表显示等数据库。

此外，系统决策模块基于冲突设计考核方法。采用计算机自动评价和人工评价相结合的考核方法，建立由间隔、管制意识、协调移交、方法程序和效率五方面构成的管制技能评价指标体系，根据模拟机数据的可获得性，确定可由计算自动评价的指标；人工评价的表格要明确冲突的类型，冲突出现的时间、位置，学员可能采用的处置方式以及扣分等级等。

系统决策模块将航空器的数据和考核结果等发送到显示模块，显示模块显示：1)航路选择区。在模拟系统中，输入全国主要城市的运输航线数据，形成航路网络,按所选择的模拟航线在该区显示某一选定的航路,同时根据情况选择不同的航路作为训练航路；(2)导航仪表、飞行仪表以及相关cdu的显示区。包括高度表、速度表、无线电磁指示器(rmi)、水平状态指示器(hsi)和飞机上典型的导航系统cdu等:(3)飞行轨迹显示区。在该区实时地跟踪显示飞行轨迹、飞机位置和所飞航段的三线关系(预定航路、航向线与飞行航迹)。

系统决策模块将航空器的数据和考核结果等发送到显示模块以供飞行员、监督员及其他相关人员查看。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在不改变本发明的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。