一种基于无线网络惯导设备教学训练装置及方法与流程

本发明涉及一种模拟训练的技术领域，尤其涉及一种基于无线网络惯导设备教学训练装置。本发明还涉及一种基于无线网络惯导设备教学训练方法。

背景技术：

惯导设备主要由箱体组件、台体组件和电路组件组成，能够自主地为载体提供方位基准，测量姿态信息，实时提供位置信息。在课程教学中，为了培养学员维修能力，设置了电路检测和故障排除等实训科目，由于在实训教学中电路检测一旦损坏设备，就无法进行正常教学，严重影响了学员维修能力的培养。目前惯导设备的相关训练装置不能为相关教学院校提供教学、模型训练条件，也不能提高训练和考核效果。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于无线网络惯导设备教学训练装置及方法，可为相关教学院校提供教学、模型训练条件，提高训练和考核效果。

为实现上述目的，本发明采用基于无线网络惯导设备教学训练装置的技术方案是：

一种基于无线网络惯导设备教学训练装置，包括惯导设备的检测维修实训装置和教学考核主控平台；所述惯导设备的检测维修实训装置包括转台、安装在所述转台上的实物仿真模型和操控台；所述实物仿真模型的第一插座通过电缆与操控台相连，所述转台通过电缆分别与所述操控台和所述实物仿真模型相连；所述转台为双轴转台，包括方位环和俯仰环机构、绝对编码器和电源模块；所述实物仿真模型包括透明模型、力矩电机、角度传感器和控制电路板；所述操控台包括用于存储操作使用和检测维修训练软件的计算机主机、显示器、操作面板、通信电路板和机柜；所述教学考核主控平台包括用于存储教学、训练考核主控平台软件的加固计算机和无线通信模块，所述加固计算机通过无线通信模块控制所述惯导设备的检测维修实训装置进行网络化教学训练；所述教学考核主控平台软件包括状态监控模块、讲解示范模块和模拟考核模块。

作为上述技术方案的改进，所述状态监控模块包括数据采集与反馈单元、状态监控单元和训练评估单元。

作为上述方案的改进，所述讲解示范模块包括结构展示单元、原理演示单元、操作使用单元、信号检测单元和故障排除单元。

进一步地，所述模拟考核模块包括实现对学生的理论知识点进行考核的理论单元和考查对学生设备操作步骤的掌握程度的实践考核单元。

作为上述方案的改进，所述实践考核单元包括操作使用单元、信号检测单元和故障排除单元。

较佳地，所述实物仿真模型包括透明模型和位于所述透明模型内的力矩电机、角度传感器、控制电路板，所述控制电路板包括按照实际惯导设备电路板设计的仿真电路板、用于给所述仿真电路板提供激励信号的激励电路板、用于驱动所述力矩电机转动和采集所述角度传感器输出信号的电机驱动与测角电路板、与操控台进行通讯的通信控制电路板。其中所述控制电路板的尺寸、大小与实际设备一致，所述仿真电路板仿照惯导设备实际电路板制作，其布局和输入输出信号近似与实际设备一致，同时在所述仿真电路板内增加设计故障设置电路，用于对实装仿真电路设置故障，模拟实际设备故障现象，激励电路板用于模拟产生实际设备电路所需的各种激励信号，使其正常工作。通过所述控制电路板使其能够进行电路检测维修训练。

较佳地，所述转台的下方安装有电源模块和用于测量转台转动角度的绝对编码器，所述绝对编码器通过电缆与所述实物仿真模型的第二插座连接，所述电源模块通过电缆与所述实物仿真模型的第三插座相连，同时所述电源模块通过电缆与所述操控台相连。所述操控台包括机柜和安装于机柜内的计算机主机、显示器、操作面板、通信电路板，所述计算机主机用于存储操作使用和检测维修训练软件，所述通信电路板用于所述实物仿真模型、所述转台和所述操控台三者之间信号数据传输。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于无线网络惯导设备教学训练方法是：包括以下步骤：

一、制作惯导设备的检测维修实训装置。

二、建立教学考核主控平台。

三、依次将转台、安装在所述转台上的实物仿真模型和操控台组成所述惯导设备的检测维修实训装置，其中将实物仿真模型的第一插座通过电缆与所述操控台相连，将实物仿真模型的第二、三插座通过电缆分别与所述转台的绝对编码器和电源组件相连，将所述转台的电源组件通过电缆与所述操控台相连。

四、将用于存储教学考核主控平台软件的加固计算机和无线通信模块组成所述教学考核主控平台，将加固计算机通过无线通信模块控制所述惯导设备的检测维修实训装置进行网络化教学训练，其中所述教学考核主控平台软件包括状态监控模块、讲解示范模块和模拟考核模块。

五、站在所述惯导设备检测维修实训装置旁操作该装置的操控台和操作使用软件时，对应在教学考核主控平台软件的操作界面有相应的虚拟操作，实训装置的显示器上有数据显示时，教学考核主控平台上的对应界面上同时有相同的数据显示，实现惯导设备操作使用演示功能。

六、在所述教学考核主控平台理论考核模块，学生可以采用电脑随机组卷功能，也可根据知识点自行组卷，实现对进惯导设备理论知识的考核功能；在所述教学考核主控平台操作考核模块，对所述惯导设备检测维修实训装置进行故障设置后，学生才能操作所述惯导设备检测维修实训装置，通过操作使用、观看故障现象、检测与故障分析定位、换件维修等进行考核，并且每步操作都通过无线网络传输给所述教学考核主控平台的状态监控模块进行记录，教师可以通过状态监控模块的训练评估单元给学生进行打分，实现学生的操作模拟考核功能。

在步骤四中，所述状态监控模块包括数据采集与反馈单元、状态监控单元和训练评估单元；所述讲解示范模块包括结构展示单元、原理演示单元、操作使用单元、信号检测单元和故障排除单元；所述模拟考核模块包括实现对学生的理论知识点进行考核的理论单元和考查对学生设备操作步骤的掌握程度的实践考核单元。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：采用本发明的基于无线网络惯导设备教学训练装置，实现惯导设备的结构展示、工作原理演示、操作使用训练、故障检测与诊断训练、换组件维修训练及考核等功能；采用无线网络通讯技术和计算机控制技术设计开发教学考核主控平台，实现教学考核主控平台和各单体实训装置的通讯互联，实现各单体实训装置的操作演示、故障设置、训练考核评估等功能，同时具有扩展新型惯导设备模拟训练装置的功能。整套教学训练装置可为相关教学院校提供教学、模型训练条件，提高训练和考核效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明的基于无线网络惯导设备教学训练装置的结构示意图。

图2是本发明的基于无线网络惯导设备教学训练方法的教学考核主控平台软件的结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的基于无线网络惯导设备教学训练装置的结构示意图，本发明的基于无线网络惯导设备教学训练装置包括惯导设备的检测维修实训装置10和教学考核主控平台60。

所述惯导设备的检测维修实训装置10包括转台11、安装在所述转台11上的实物仿真模型12、和操控台13，所述实物仿真模型12的第一插座20通过电缆与操控台13相连，所述实物仿真模型12的第二插座30、第三插座40通过电缆与所述转台11相连，所述转台11通过电缆与所述操控台13相连。

具体地，所述转台11的下方安装有电源模块50和用于测量转台转动角度的绝对编码器，所述绝对编码器通过电缆与所述实物仿真模型12的第二插座30连接，所述电源模块50通过电缆与所述实物仿真模型12的第三插座40相连。其中转台11用于模拟载体的运动姿态和方位，给实训装置提供运动仿真环境。

所述操控台13包括机柜、操作面板、计算机主机131、显示器132和通信电路板，其中所述计算机主机用于存储操作使用和检测维修训练软件，所述通信电路板用于所述实物仿真模型、所述转台和所述操控台三者之间信号数据传输。所述实物仿真模型12与实际设备比例为1：1仿真，包括透明模型和位于所述透明模型内的内部机构，所述内部结构包括力矩电机、角度传感器和控制电路板，所述力矩电机、所述角度传感器和所述控制电路板安装于所述模型内，所述控制电路板包括按照实际惯导设备电路板设计的仿真电路板、用于给所述仿真电路板提供激励信号的激励电路板、用于驱动所述力矩电机转动和采集所述角度传感器输出信号的电机驱动与测角电路板、与操控台进行通讯的通信控制电路板，所述仿真电路板增加设计故障设置电路。所述实物仿真模型12用于展示惯导设备的内外部结构和工作过程，同时提供电路检测与换件维修条件，帮助受训者识别其结构，开展电路检测与维修训练。

所述教学考核主控平台60包括用于存储教学、训练考核主控平台软件的加固计算机61和无线通信模块62，所述加固计算机61通过无线通信模块62控制所述惯导设备的检测维修实训装置10进行网络化教学训练；所述教学考核主控平台软件包括状态监控模块、讲解示范模块和模拟考核模块。

本发明的基于无线网络惯导设备教学训练装置综合运用3d打印技术、仿真技术、伺服控制技术、自动控制技术、在线检测技术、信号采集技术、信号调理技术等手段，设计开发四种型号惯导装备的检测维修实训装置，实现惯导设备的结构展示、工作原理演示、操作使用训练、故障检测与诊断训练、换组件维修训练及考核等功能；采用无线网络通讯技术和计算机控制技术设计开发教学考核主控平台，实现教学考核主控平台和各单体实训装置的通讯互联，实现各单体实训装置的操作演示、故障设置、训练考核评估等功能，同时具有扩展新型惯导模拟训练装置的功能，整套教学训练装置可为相关教学院校提供教学、模型训练条件，提高训练和考核效果。

如图2所示，所述状态监控模块包括数据采集与反馈单元、状态监控单元和训练评估单元。所述讲解示范模块包括结构展示单元、原理演示单元、操作使用单元、信号检测单元和故障排除单元。所述模拟考核模块包括实现对学生的理论知识点进行考核的理论单元和考查对学生设备操作步骤的掌握程度的实践考核单元。所述实践考核单元包括操作使用单元、信号检测单元和故障排除单元。根据平台功能设置其中状态监控模块主要完成对某一实训装置数据采集、状态监控及训练过程的评估；操作讲解示范用于演示惯导装置的实际操作步骤和显示数据；模拟考核模块分为理论考核与实践考核两个部分，理论考核可组网实现对学生的理论知识点进行考核，实践考核主要考查对学生设备操作步骤的掌握程度。

下面对于本发明的基于无线网络惯导设备教学训练方法实施例进行说明。

在一个实施例中，具体步骤如下：

一、制作惯导设备的检测维修实训装置；

二、建立教学考核主控平台；

三、依次将转台、安装在所述转台上的实物仿真模型和操控台组成所述惯导设备的检测维修实训装置，其中将实物仿真模型的第一插座通过电缆与所述操控台相连，将实物仿真模型的第二、三插座通过电缆分别与所述转台的绝对编码器和电源组件相连，将所述转台的电源组件通过电缆与所述操控台相连。

四、将用于存储教学考核主控平台软件的加固计算机和无线通信模块组成所述教学考核主控平台，将加固计算机通过无线通信模块控制所述惯导设备的检测维修实训装置进行网络化教学训练，其中所述教学考核主控平台软件包括状态监控模块、讲解示范模块和模拟考核模块。

五、站在所述惯导设备检测维修实训装置旁操作该装置的操控台和操作使用软件时，对应在教学考核主控平台软件的操作界面有相应的虚拟操作，实训装置的显示器上有数据显示时，教学考核主控平台上的对应界面上同时有相同的数据显示，实现惯导设备操作使用演示功能。

六、在所述教学考核主控平台理论考核模块，学生可以采用电脑随机组卷功能，也可根据知识点自行组卷，实现对进惯导设备理论知识的考核功能；在所述教学考核主控平台操作考核模块，对所述惯导设备检测维修实训装置进行故障设置后，学生才能操作所述惯导设备检测维修实训装置，通过操作使用、观看故障现象、检测与故障分析定位、换件维修等进行考核，并且每步操作都通过无线网络传输给所述教学考核主控平台的状态监控模块进行记录，教师可以通过状态监控模块的训练评估单元给学生进行打分，实现学生的操作模拟考核功能。

在步骤四中，所述状态监控模块包括数据采集与反馈单元、状态监控单元和训练评估单元；所述讲解示范模块包括结构展示单元、原理演示单元、操作使用单元、信号检测单元和故障排除单元；所述模拟考核模块包括实现对学生的理论知识点进行考核的理论单元和考查对学生设备操作步骤的掌握程度的实践考核单元。

采用本发明的基于无线网络惯导设备教学训练装置，实现惯导设备的结构展示、工作原理演示、操作使用训练、故障检测与诊断训练、换组件维修训练及考核等功能；采用无线网络通讯技术和计算机控制技术设计开发教学、训练考核主控平台，实现教学、训练考核主控平台和各单体实训装置的通讯互联，实现各单体实训装置的操作演示、故障设置、训练考核评估等功能，同时具有扩展新型惯导模拟训练装置的功能。整套教学训练装置可为相关教学院校提供教学、模型训练条件，提高训练和考核效果。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。