一种实现虚拟交互的飞行器座舱

1.本发明涉及一种飞行器座舱，特别涉及一种实现虚拟交互的飞行器座舱。


背景技术：

2.飞行器座舱是飞行员操纵飞机执行作战任务的工作环境，是飞行员与载机交换信息唯一的界面和手段。随着作战任务日益复杂，座舱显示界面信息量随之急速提升，留给飞行员的反应时间被大大缩短。目前现有的飞行器座舱无法满足未来智能化、信息化的作战环境。这种具备更强的信息整合和多维交互能力的战机座舱在市场还处于空缺状态。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供一种实现虚拟交互的飞行器座舱，从飞行器人机交互方式入手，基于眼控技术，通过虚拟显示、眼动控制、智能交互，整合信息通道，拓展交互维度，设计出实现虚拟交互的飞行器座舱。
4.本发明实现上述目的的方案为：
5.一种实现虚拟交互的飞行器座舱，包括自适应骨架式座椅、球形姿态控制器、集成式手柄、头盔虚拟交互系统、备用显示屏、紧急逃生控制器、飞行员身体状态传感器、虚拟交互信号中继器、操控系统主机；
6.所述的球形姿态控制器与自适应骨架式座椅的右端扶手连接，所述的集成式手柄与自适应骨架式座椅的左端扶手连接，所述的头盔虚拟交互系统与自适应骨架式座椅的上端连接，备用显示屏和紧急逃生控制器设置于自适应骨架式座椅前部，所述自适应骨架式座椅的外部设置有一圆环，所述身体状态传感器布置于所述圆环的内侧，用于将模拟信号传输至虚拟交互信号中继器，虚拟交互信号中继器将模拟信号转换为数字信号后传至操控系统主机，操控系统主机将数字信号进行处理后输出显示在头盔虚拟交互系统中；
7.所述头盔虚拟交互系统内包含一对红外线摄像机、红外线led灯和显示器。
8.进一步地，所述的自适应骨架式座椅能够实现根据人的体态进行智能调节的功能。
9.进一步地，所述的球形姿态控制器上设置有用于控制飞行器姿态的按钮。
10.进一步地，所述的集成式手柄用于配合眼动追踪技术对头盔虚拟交互系统所显示的虚拟界面进行操控。
11.进一步地，所述的紧急逃生控制器位于备用显示屏下端，在紧急情况下，用于控制逃脱路径和维持内舱环境。
12.进一步地，所述球形姿态控制器用于控制飞行器姿态，包括球形整体控制模块和磁悬浮基台，所述球形整体控制模块内部具有九轴陀螺仪，所述球形整体控制模块悬浮于磁悬浮基台，能够实现三个自由度的转动，磁悬浮基台通过阻尼形式固定或者能够前后移动，以适应飞行员的身体特征。
13.进一步地，所述集成式手柄用于配合眼动追踪技术对头盔虚拟交互系统所显示的
虚拟界面进行操控，其顶部按键为翻盖式保险，设有粗准焦螺旋和细准焦螺旋。
14.进一步地，所述紧急逃生系统为可伸缩结构，正常情况下紧急逃生系统收缩于其后部伸杆中，当飞行器检测到紧急情况时该系统自动弹出，或者飞行员在虚拟界面中输入紧急逃生指令，该系统能够手动拉出，通过滑动解锁按钮，该系统解除内部电磁固定力，能够直接拔出，实现拆卸。
15.相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
16.本发明提供的一种实现虚拟交互的飞行器座舱，设计采用基于眼控技术与头盔显示技术的虚拟交互方式；在姿态控制方面引入球形控制器概念；在逃生系统中使用模块化座舱整体弹射设计；在保证驾驶环境舒适性和安全性的前提下，提高战机作战能力和作战效率，座舱内容显示界面更加便利，操作方式更加简洁、高效，满足未来战机作战的需求。
附图说明
17.图1为本发明实现虚拟交互的飞行器座舱整体结构示意图。
18.图2为本发明球形姿态控制器的结构示意图。
19.图3为本发明集成式手柄的结构示意图。
20.图4为本发明集成式手柄调节方式的结构示意图。
21.图5为本发明备用显示屏连接方式示意图。
22.图6为本发明紧急逃生控制器的结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
24.如图1
‑
6所示，一种实现虚拟交互的飞行器座舱，包括自适应骨架式座椅1、球形姿态控制器2、集成式手柄3、头盔虚拟交互系统4、备用显示屏5、紧急逃生控制器6、飞行员身体状态传感器7、虚拟交互信号中继器8、操控系统主机9；
25.所述的球形姿态控制器2与自适应骨架式座椅1的右端扶手连接；所述的集成式手柄3与自适应骨架式座椅1的左端扶手连接；所述的头盔虚拟交互系统4与自适应骨架式座椅1的上端连接，身体状态传感器7将模拟信号传输至虚拟交互信号中继器8，虚拟交互信号中继器8将模拟信号转换为数字信号后传至操控系统主机9，操控系统主机9将数字信号进行处理后输出显示在头盔虚拟交互系统4中；所述的紧急逃生控制器6位于备用显示屏5下端。
26.所述头盔虚拟交互系统4内包含一对红外线摄像机、红外线led灯和显示器，所述显示器上显示有外界环境特征(例如飞机、导弹、舰船、坦克)和虚拟控制操作界面(例如航行姿态控制菜单、塔台通讯控制菜单)，将显示界面与外界环境画面投射到飞行员的眼前，实现眼动瞄准与控制，红外线摄像机用于捕捉眼部瞳孔焦点，识别瞳孔焦点位于显示器的聚焦位置和聚焦时间，结合集成式手柄(3)实现对聚焦位置的控制指令(比如实现对敌方飞
机等的追踪瞄准，对航行姿态参数的控制调整)。
27.优选地，所述自适应骨架式座椅1实现根据人的体态进行智能调节。
28.优选地，结合图2，所述球形姿态控制器2与自适应骨架式座椅1的右端扶手连接，用于控制飞行器姿态，球形整体控制模块10(内部具有九轴陀螺仪)悬浮于磁悬浮基台上11，实现三个自由度的转动。
29.优选的，磁悬浮基台11通过阻尼形式固定或者前后移动，以适应飞行员的身体特征(手臂长度和手部位置)。
30.优选地，结合图3
‑
4，所述集成式手柄3与自适应骨架式座椅1的左端扶手连接，用于配合眼动追踪技术对头盔虚拟交互系统4所显示的虚拟界面进行操控。
31.优选的，集成式手柄3顶部按键17为翻盖式保险，并设有粗准焦螺旋18和细准焦螺旋19。
32.优选地，所述备用显示屏5，为飞行员安全提供双重保险。
33.优选地，所述紧急逃生控制器6，位于备用显示屏5下端，独立于战机系统，在紧急情况下，用于控制逃脱路径和维持内舱环境。
34.本发明的具体拆装和工作过程如下：
35.如图2所示，球形姿态控制器位于飞行员右手边，球形整体控制模块10悬浮于磁悬浮机台上11，磁悬浮机台固定在滑轨12，其位置通过阻尼系统进行锁死或移动。通过在虚拟界面中输入解除磁悬浮指令，磁悬浮基台11将解除电磁力束缚。通过此操作可以将球形操作器10取下，届时球形操控器10将不再具有姿态控制功能。磁悬浮基台11将以串接方式固定在滑轨12中，使用中具有一个滑动自由度，同样可以在虚拟交互界面实现其锁死和移动。将滑轨12后端端盖13打开，可将磁悬浮基台11向后滑出，进行拆卸。
36.如图3所示，控制手柄3底部固定在战机座舱内部的万向轮14中，具有双回中弹性特性。在虚拟界面中输入解锁左手柄命令，再打开战机座舱左端滑轨挡盖16，即可将左手柄从滑轨15中滑出。因其具有无线操控特性，故其按键在手柄取下后依然可以工作。
37.如图5所示，备用显示屏5由磁吸结构固定在电磁吸盘20上。通过在虚拟操作界面输入显示屏解锁指令，即可解除电磁约束力，实现备用显示屏的拆装。
38.如图1所示，该紧急逃生系统6固定于备用显示屏5之下，为可伸缩结构。如图6所示，正常情况下该系统收缩于其后部伸杆中，当战机检测到紧急情况时该装置自动弹出。或者飞行员在虚拟界面中输入紧急逃生指令，该装置将可以手动拉出。通过滑动解锁按钮22，该装置解除内部电磁固定力，可以直接拔出，实现拆卸。
39.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。