一种民用无人飞行器模拟训练系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种民用无人飞行器模拟训练系统，具体涉及无人飞行器仿真训练领域。
【背景技术】
[0002]随着民用无人飞行器技术的迅速发展，尤其是民用无人机的快速普及，使得针对民用无人飞行器模拟训练的需求越来越紧迫。军用或者大型无人飞行器模拟训练系统具有操作复杂、训练科目多、航飞基础知识要求高等特点，对民用飞行有一定的专业壁皇，难以满足民用飞行训练的需求。同时，无人飞行器设备的发展设计更加趋于智能化和模块化，不再需要复杂专业的训练模拟系统，操作灵活、体验真实、上手易学是民用无人飞行器模拟训练的特殊需求。
[0003]民用无人飞行器功能日益强大，系统也更加复杂，出现了各种形状和型号的无人飞行器，在模拟训练方面，提出了满足各种用户设备的体验和训练的需求，模拟训练中需要满足一系列或多种型号的设备操作，同时需要对各种模拟飞行器设备操作进行兼容和整合优化，亟需设计满足具有民用特点的无人飞行器模拟训练仿真系统。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的是针对民用无人飞行器模拟训练中可操作性强、飞行器型号多、用户易学的特点，提供一种民用无人飞行器模拟训练的仿真系统。系统集成了丰富的三维真实飞行场景和目前市场上主流的各种型号的民用无人飞行器模型，尤其是无人机，并对复杂的无人飞行器的操作步骤进行了合并优化，使训练人员短时间内熟悉无人飞行器的飞行原理、结构和功能，掌握和体验各种无人飞行器的操作使用，特别用于在户外难以满足训练需求的场合，代替户外开展对无人飞行器的飞行训练。
[0005]本发明所采取的总体技术方案是:一种民用无人飞行器模拟训练系统，包括飞行场景单元、训练设置单元、飞行器选择单元、飞行管理单元四部分。
[0006]所述飞行场景单元包括入门场景、户外场景、恶劣天气场景、考核场景。飞行场景单元中集成了户外典型的几种天气，包括晴朗、多云、阴天、微风等天气下的草地、山地、平原、雪地、机场等的训练场景，所有场景全部采用高分辨率的背景环境贴图，实现真实的仿真模拟效果。民用飞行器一般为非超视距飞行，飞行的场景全部位于户外开阔地带，场景采用了基于图像的建模绘制及层次细节简化等技术加速绘制，准确地构造并绘制出不同时亥IJ、不同观察点的户外背景随训练者飞行角度的动态变化；入门场景和户外场景用于为训练者模拟飞行使用；恶劣天气场景为训练者高水平者使用和初级训练者体验，不建议用户在实际真实的恶劣天气环境中进行飞行；考核场景设置了相关的考核航线和考核任务，通过严格的考核实现对训练者的飞行水平进行评估。
[0007]所述训练设置单元包括通道分配设置、遥控器校准、设备识别与管理、航线选择。所述通道分配设置用于对无人飞行器的操作的优化和整合，无人飞行器和飞艇的训练操作优化为:副翼、升降舵、方向舵、襟翼、油门、起落桨，直升机飞行器的操作优化为:尾旋翼、升降舵、副翼、螺距、自旋、陀螺仪感度。遥控模拟器通过通用接口与训练系统单元相连接，用于获取人机交互操作传递过来的训练人员的飞行指令，并转化为对虚拟无人飞行器三维仿真模型的控制指令，以此驱动相应的仿真飞行器模型的飞行动作；通过遥控器校准和设备识别与管理实现对遥控模拟器设备的控制和兼容性的配置；航线选择模块集成了几种典型的航线要素、包括航点、航圆、三角形、矩形、多边形、起降航线等，也实现了训练者的无航线的自由飞行；特别针对民用飞行器的特点加入了悬停练习、吊顶练习以及走动中练习，增加了飞行操作步骤的单项练习。
[0008]所述飞行器选择单元包括固定翼飞行器、直升机、多旋翼飞行器、无人飞艇。飞行器选择单元采用可视化三维建模技术，提供了目前主流无人飞行器的三维外观模型，描述无人飞行器的外部特征，包括无人飞行器的几何结构、纹理、光照；这些物理特征的设计增加了飞行器的真实感；同时，根据训练人员的操作单项，实现无人飞行器具体子部件的功能状态的模拟联动以及模拟子部件的功能状态单元之间输入输出的相互联系；训练系统中集成的飞行器主要是以固定翼无人飞机、滑翔机、飞艇、水陆两用飞机、多旋翼、直升机和手抛机为主，用于满足民用无人飞行器的多型号设备需求，同时增加了一些主流有人飞机的体验机型，包括客机、战斗机、直升机等，满足民用飞行器用户体验的需求。
[0009]所述飞行管理单元包括开始/终止、记录/回放、飞行监控、评估与考核；所述开始/终止和记录/回放用于对飞行训练过程的控制，简化了飞行前复杂的飞行预检查和准备工作；所述飞行监控模块用于对飞行器实时飞行姿态和状态的实时参数显示，实现训练者对飞行器飞行状态的数据化的认识；所述评估与考核模块用于向训练人员提供无人飞行器的飞行原理、结构和航空方面的考核任务，训练人员根据考核任务在模拟飞行环境中进行交互飞行操作，完成相应等级的飞行任务，考核结束时对任务总体完成情况进行评分，生成考核结果信息，并向训练人员呈现考核结果信息；评估与考核中特别针对民用飞行器的特点加入了悬停考核，吊顶考核以及走动中飞行考核，增加了无人飞行器的具体部位的单项考核操作。
[0010]另外，民用无人飞行器模拟训练系统包含民用无人飞行器的操作使用手册，介绍了与民用无人飞行器模拟训练系统的系统操作使用方法、飞行器飞行原理、航线规划等相关的电子和文本文件。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0012]模拟系统中的飞行场景单元集成了户外典型的几种天气，包括晴朗、多云、阴天、微风等天气下的草地、山地、平原、雪地、机场等的训练场景，所有场景全部采用高分辨率的背景环境贴图，实现真实的仿真模拟效果；飞行的场景全部位于户外开阔地带，场景采用了基于图像的建模绘制及层次细节简化等技术加速绘制，准确地构造并绘制出不同时刻、不同观察点的户外背景随训练者飞行角度的动态变化，实现了逼真的多种飞行场景体验和飞行环境的变化感受。
[0013]模拟系统集成了目前民用无人飞行器的主流机型，对主流机型全部进行了三维模型的建模，逼真的三维飞行器模型实现了民用无人飞行的真实体验，操作方式与真实装备一致，训练者体验感官好，并增加了部分有人飞机的用户体验，满足目前用户对各种设备的体验需求，因此飞行器机型集成化程度高，机型的模型的部位建立基本和真实的飞行器一致，能够满足绝大部分的民用飞行训练需求。
[0014]模拟系统结合民用无人飞行器的飞行特点，优化和整合了复杂的飞行器操作步骤，利用遥控器的通道分配制式实现了不同机型的兼容性操作，提高了飞行训练的效率及效果，符合民用无人飞行器简单易学的要求；民用无人飞行器模拟训练系统中模型与遥控器的交互界面和训练方式，符合民用飞行的直观思维模式和真实的无人飞行器的操作流程，实现操作与飞行姿态的所动所见，所见反过来又提供给训练人员指导其调整操作，因此用户交互性强，飞行控制实时精确。
[0015]本发明的民用无人机模拟训练系统体系结构、建立的高交互性三维样机模型与训练操作通道分配方法具有通用性和扩展性，可直接应用于民用中小型无人飞行器的模拟训练，同时也为以后大型模拟训练系统的开发提供技术支持，是对军用航空设备系统在民用化方面的一次有益的开发尝试，是对民用飞行模拟控制系统的空白填补。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0017]图1是本发明的功能结构设计示意图。
[0018]图2是本发明的系统功能的操作流程图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图作对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0020]如图1所示，一种民用无人飞行器模拟训练系统，包括飞行场景单元、训练设置单元、飞行器选择单元、飞行管理单元四部分；
[0021]所述飞行场景单元分为入门场景、户外场景、恶劣天气场景和考核场景，用于通过界面交互接收训练人员的操作户外环境意图，然后通过显示器向训练人员呈现用户操作界面和民用无人飞行器三维仿真模型交互操作的可视化窗口，在操作过程中实时跟踪显示民用无人飞行器三维仿真模型的视角转化和飞行姿态；四个场景中全部利用高分辨率的户外天气背景贴图，实现了逼真的户外真实模拟；
[0022]所述训练设置单元包括通道分配设置、遥控器校准、设备识别与管理、航线选择；通道分配设置用于对无人飞行器的操作的优化和整合，遥控模