无人机三维立体显控综合训练系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种用于飞行操控人员的飞行训练和地面维修人员的无人机三维立 体显控综合训练系统，涉及模拟训练技术领域。
【背景技术】
[0002] 有人机飞行人员的培养主要依赖于实装飞行训练，模拟飞行时间仅占总培训时间 的30%。而无人机操控人员的培训与之存在本质差别，大量的培训工作都由地面模拟训练 完成。因此，需要地面模拟训练系统满足对无人机操控人员培养的需要。由于无人机操控 人员大都没有实际空中飞行经验，需要借助三维立体显示系统训练其空中态势感知能力， 准确掌握无人机在三维立体空间的位置和周边状态，以应对空中突发情况，而传统的三维 立体显示系统价格昂贵，使用寿命有限，难以满足训练需求。由于实装数量有限、价格昂贵， 地面维修人员维修操作训练只能由教员通过图片讲解各类机件、设备的原理构造和检查流 程，或是在实装上简单的实际操作演示，学员能够实际操作的机会很少，这就造成了维修人 员的培养周期较长，实际操作能力偏弱，如果能够把虚拟维修和三维交互技术运用到维修 人员的培训中将直观的展现各类机件设备的拆装方法、检查流程和工作原理，将大大缩短 培养周期，提高维修人员维修操作能力。此外，无人机同传统的有人驾驶飞机相比，在维护 方法上存在很大的差别，其特殊性决定了采用传统的模拟器技术难以实现无人机系统的高 度仿真，无法满足训练使用需求。因此，需要一种既价格低廉又能够为飞行控制与维修保障 人员提供三维立体环境的模拟训练技术方案。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种沉浸感好、交互性强、集成度高、功能丰富、易于扩展、成 本低的无人机三维立体显控综合训练系统。
[0004] 本发明的技术方案是：一种无人机三维立体显控综合训练系统，包括控制系统、显 示系统和服务器组成。其特征在于：控制系统包括触控平面显示器（2)、触控平面显示器 (3)、油门（4)、驾驶杆（5)、三维鼠标（6)、键盘（7)，是该系统的交互平台，接收操控人员的 控制指令，传动给解算计算机（9)，通过显示系统显示相应的动作和参数。显示系统由三 维立体曲面显示器（1)、触控平面显示器（2)和触控平面显示器（3)组成，是该系统的仿真 核心，三维曲面立体显示器（1)主要显示叠加平显的三维视景画面、维修操作画面、设备维 护舱、飞机、关键机件三维模型和载荷装挂场景，触控平面显示器（2)主要显示飞机综合信 息、任务规划软件、虚拟维修检测界面，触控平面显示器（3)主要显示链路监控软件、载荷 控制软件和PM控制界面。服务器由数据计算机（8)、解算计算机（9)和图形工作站（10) 组成，是数据的解算和存储中心，用来存储虚拟飞行环境数据、装备三维模型数据、维修保 障资源数据，完成飞行数据解算和解析控制信息。系统具有操控训练、维修操作训练、自主 学习考核三种工作模式，可用于飞行操控人员的飞行训练和地面维修人员的虚拟维修训 练。
[0005] 本发明的效果是：本发明可用于中小型无人机的飞控与维修人员模拟训练，能够 使无人机操控人员掌握无人机控制方法、操作流程和特情处置方法，准确感知飞机三维立 体空间的位置及环境态势，维修人员快速熟悉无人机的原理、结构和功能，掌握保障流程和 维修方法，降低培训成本，缓解实装数量少、使用寿命有限、承训人数受限等训练难题。本发 明将3D互动技术和立体驱动技术运用到无人机模拟训练中，利用虚拟环境代替实物装备， 在外形和操作使用上与实装保持一致，三维图像效果逼真、具有身临其境之感，符合直观思 维模式，人机交互性强。本发明的一个突出特点是在不改变系统主要硬件组成的情况下， 仅需换装不同机型的训练软件，无需硬件改动，即可方便地将系统扩展为其它机型，通用性 强。
【附图说明】
[0006] 图1是无人机三维显控综合训练系统结构布局；
[0007] 图2是无人机三维显控综合训练系统组成框图；
[0008] 图3是基于矢量地图的三维视景生成流程图；
[0009] 图4是汇聚式双中心成像模型；
[0010] 图5是监控软件设计流程图。
[0011] 图中：1.三维立体曲面显示器；2.触控平面显示器；3.触控平面显示器；4.油门； 5.驾驶杆；6.三维鼠标；7.键盘；8.数据计算机；9.解算计算机；10.图形工作站。
【具体实施方式】
[0012] 一种无人机三维立体显控综合训练系统，采用与通用地面站结构一致的操控平 台，提高模拟训练的逼真度和训练效果，系统结构布局如图1所示。系统硬件主要由控制 系统、显示系统和服务器组成。控制系统包括触控平面显示器（2)、触控平面显示器（3)、油 门（4)、驾驶杆（5)、三维鼠标（6)、键盘（7)，是该系统的交互平台，接收操控人员的控制指 令，传动给解算计算机（9)，通过显示系统显示相应的动作和参数。显示系统由三维立体曲 面显示器（1)、触控平面显示器（2)和触控平面显示器（3)组成，是该系统的仿真核心，三 维曲面立体显示器（1)主要显示叠加平显的三维视景画面、维修操作画面、设备维护舱、飞 机、关键机件三维模型和载荷装挂场景，触控平面显示器（2)主要显示飞机综合信息、任务 规划软件、虚拟维修检测界面，触控平面显示器（3)主要显示链路监控软件、载荷控制软件 和PM控制界面。服务器由数据计算机（8)、解算计算机（9)和图形工作站（10)组成，是 数据的解算和存储中心，数据计算机（8)存储飞行数据、维修资源数据、多媒体资源、电子 维护手册和考核题库，解算计算机（9)完成飞机运动模型解算、解析控制信息和数据调用、 分发，图形工作站（10)用来存储虚拟飞行环境数据、装备三维模型数据，生成三维立体场 景。
[0013] 本发明集成三种训练模式，即飞行操控训练模式、维修操作训练模式和自主学习 考核模式。在飞行操控训练模式下，曲面三维立体显示器显示叠加平显的三维虚拟场景，触 控平面显示器（1)显示飞机综合信息和任务规划界面，触控平面显示器（2)显示链路监控 和载荷控制界面，教员通过任务规划软件设定飞行任务、航路、环境数据和特情，学员通过 驾驶杆、油门实现飞机姿态控制、发动机控制，通过触控屏实现链路管理、导航控制和载荷 控制，完成任务准备、飞行监控、人工操控、载荷控制等训练课目。遇到特情时，做出正确的 处置动作。飞行结束后，任务规划软件对本次飞行做