CN105788394A - 无人机维修检测模拟训练*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机维修检测模拟训练***，涉及模拟训练技术领域。该***由维修检测模拟单元、教员监控单元、地面站模拟训练台和交换机组成，维修检测模拟单元是维修人员维修检测训练的平台，显示各***维修检测交互界面，教员监控单元对训练课目进行初始设置，监控管理模拟训练过程，地面站模拟训练台显示无人机各***状态参数，与维修检测模拟单元配合完成协同训练，具有自主学习、交互训练、考核评估三种工作模式。可用于无人机维修人员维修检测模拟训练和全***协同训练，掌握无人机各***维修检测设备和地面站监控单元的功能、原理、操作流程和处置方法，交互性强，操作逼真，能够替代实装开展训练。

Description

无人机维修检测模拟训练***

技术领域

本发明属于一种用于维修人员培训的无人机维修检测模拟训练***，涉及模拟训练技术领域。

背景技术

无人机维修人员培训工作主要有实装训练和模拟训练两种形式，实装训练是指维修人员使用真实的维修检测设备进行维修操作技能训练，模拟训练是指维修人员使用高度仿真的维修检测设备进行维修操作技能训练。无人机同传统的有人机相比，在维修检测方法上存在很大的差别，有人机的维修检测主要是依托驾驶舱的各类仪表和信号灯，维修人员在驾驶舱完成各***参数的检查和调校，而无人机没有座舱仪表和操纵***，需要维修人员将地面检测设备与飞机各***连接，通过与地面站监控人员配合完成维修检测工作，检查过程中主要通过软件界面进行操作，地面站涉及岗位多，操作界面复杂，因此，其特殊性决定了无人机维修人员需要大量的时间进行维修检测培训和岗位协同训练。由于实装地面站和检测设备数量有限、价格昂贵，在实装上进行维修操作技能训练不仅会消耗实装有限使用寿命，而且极易产生安全隐患。导致维修人员维修操作技能训练只能由教员通过图片讲解各***的原理、检测流程和故障排除方法，或是通过视频进行实际操作演示，学员参与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、实际操作能力偏弱等问题的发生。与实装训练相比，模拟训练不损失实装寿命，能够逼真的模拟检测设备的外观、功能、操作维护和所处的维修环境，使受训者“身临其境”的受到近似实装的训练，是一种信息化水平高、训练效益好的先进模拟训练手段，具有广阔的应用空间。因此，需要一种既价格低廉又能够为维修人员提供维修检测环境的模拟训练技术方案。

发明内容

本发明的目的是针对传统培训方法存在的问题，提供一种成本低廉、集成度高、功能丰富、交互性强、易于扩展的无人机维修检测模拟训练***。

本发明的技术方案是：一种无人机维修检测模拟训练***，由维修检测模拟单元(1)、教员监控单元(2)、地面站模拟训练台(3)和交换机(4)组成，所述的维修模拟单元为一台工控笔记本电脑，所述的教员监控单元由显示器(2-1)、服务器计算机(2-2)组成，所述的地面站模拟训练台由触控屏显示器(3-1)、触控屏显示器(3-2)、触控屏显示器(3-3)、触控屏显示器(3-4)、综合监控计算机(3-5)、任务监控计算机(3-6)、链路监控计算机(3-7)、载荷监控计算机(3-8)组成，其特征在于：维修检测模拟单元、教员监控单元、地面站模拟训练台分别与交换机相连，通过以太网进行数据交互，教员监控单元的显示器(2-2)与服务器计算机(2-1)的显卡相连接，地面站模拟训练台的触控屏显示器与对应的监控计算机显卡相连接。

本发明的效果是：本发明可用于无人机维修人员维修检测模拟训练和全***协同训练，能够使维修人员掌握无人机各***维修检测设备的功能、原理、检测流程和处置方法，地面站监控人员快速熟悉地面站各监控席位的监控内容和操作方法，降低培训成本，缩短维修人员培训周期，缓解实装数量少、使用寿命有限、承训人数受限等训练难题，降低实装维修训练的危险性。本发明的一个突出特点是可扩展性强，无需硬件改动，仅需升级训练软件，即可方便地将***扩展为其它机型，适应不断变化的训练需求。

附图说明

图1是无人机维修检测模拟训练***硬件组成示意图；

图2是无人机维修检测模拟训练***软件组成框图；

图3是无人机维修检测模拟训练***工作流程图。

图中：1.维修检测模拟单元；2.教员监控单元，2-1.显示器，2-2.服务器计算机；3.地面站模拟训练台，3-1.触控屏显示器，3-2.触控屏显示器，3-3.触控屏显示器，3-4.触控屏显示器，3-5.综合监控计算机，3-6.任务监控计算机，3-7.链路监控计算机，3-8.载荷监控计算机。

具体实施方式

一种无人机维修检测模拟训练***，维修检测模拟单元和地面站模拟训练台采用与实装一致的结构布局，提高模拟训练的效果和逼真度，***组成示意图如图1所示。***硬件主要由维修检测模拟单元、教员监控单元和地面站模拟训练台组成，所述的维修模拟单元为一台工控笔记本电脑，显示各***维修检测交互界面，所述的教员监控单元由显示器(2-1)、服务器计算机(2-2)组成，用于制定训练计划、管理课程和考核评估，所述的地面站模拟训练台由触控屏显示器(3-1)、触控屏显示器(3-2)、触控屏显示器(3-3)、触控屏显示器(3-4)、综合监控计算机(3-5)、任务监控计算机(3-6)、链路监控计算机(3-7)、载荷监控计算机(3-8)组成，显示无人机各***状态参数，其特征在于：维修检测模拟单元、教员监控单元、地面站模拟训练台分别与交换机相连，通过以太网进行数据交互，教员监控单元的显示器(2-2)与服务器计算机(2-1)的显卡相连接，地面站模拟训练台的触控显示器与对应的监控计算机显卡相连接。

无人机维修检测模拟训练***软件设计综合运用数据库技术、网络技术、建模与仿真技术、人工智能技术等，采用三层递进体系结构，底层为关键的支撑技术和方法，中间层为进行虚拟维修检测训练需要建立的各驱动引擎，顶层为面向用户的应用平台，能为用户提供各种应用功能。***软件组成框图如图2所示，由维修检测模拟软件、教员监控软件、地面站模拟训练软件和扩展接口组成。

维修检测模拟软件包括自主学***台，采用LabVIEW软件设计检测界面与交互程序，依据实装的设备操作与训练操作设置，描述维修检测设备与无人机各***之间的状态关系，根据维修检测设备的具体功能建立交互训练单元，模拟维修检测设备的真实功能，显示与实装一致的操作响应，使学员掌握检查流程、标准和故障判据，达到模拟训练的效果。自主学习模块通过教学课件、动画演示对维修检测工作按专业或***进行演示教学，学员通过选择软件框架内的相应选项，进入对应的知识模块进行学习，观看不同时机以及专项工作的维修检测流程、方法步骤和注意事项，让学员主动探索和认知无人机维修检测工作，熟悉基本操作流程和规范，为下步模拟训练奠定基础，采用VisioStudio环境搭建软件整体框架，链接文本文件、图片文件、视频文件、数据库文件等，形成整体封装的自主学习单元。模拟训练模块包括操作引导和交互训练功能模块，以三维动画和交互式软件等形式对维修检测工作按专业或***进行模拟训练教学，分别对不同时机以及专项工作的维修检测流程、步骤和操作注意事项进行模拟训练，学员通过实际操作对维修检测工作进行深入理解和掌握，操作引导模块对学员操作过程进行提示和纠错，使学员快速熟悉维修检测流程，掌握检测过程中的重点和难点，交互训练模块完全真实的模拟实装维修检测全过程，并将学员的每一步操作记录到数据库中，为教员监控软件进行考核评估提供依据，通过重复模拟训练，使学员进一步熟练掌握维修检测工作的各项内容，尽快提升操作技能。排故引导模块将各***典型故障录入到数据库中，通过故障分类模块将故障按现象、机理、部位进行分类，便于学员快速查找，在原理演示模块中，利用原理框图、演示视频讲解故障发生的原因和处置方法，学员通过排故引导模块进一步练习故障处置流程，提升维修人员特情处置能力。

教员监控软件包括***管理模块和考评模块，对训练课目进行初始设置，预设故障提升学员特情处置能力，对模拟训练过程进行监控管理，便于纠正学员的操作错误和技术缺陷。采用Authorware软件搭建教员监控软件框架，利用SqlServer建立考核数据库，用于***管理、考核试题、操作信息和考核成绩记录。***管理模块用于根据不同学员的训练需求制定训练计划，针对维修检测模拟训练需求建立中间层驱动引擎，包括仿真软件环境、***原理与模型、多媒体环境，对下行数据进行处理，分解为不同类型的信息，传输到不同监控界面上。考评模块用于对考核课目进行初始设置，监控和记录模拟训练过程、中间数据和最终结果，依据智能分析与评判算法给出评估结果，为学员技能提升提供参考。

地面站模拟训练软件包括综合监控模块、任务监控模块、链路监控模块、载荷监控模块，采用GLStudio软件设计监控界面，利用C++语言进行底层驱动，接收来自教员监控软件的数据信息，显示地面站各***状态参数，完成各***上电检查、机内自检测、模拟飞行、***状态监控与特情处置，与维修检测模拟软件配合完成检测流程训练。综合监控模块主要显示飞机姿态、状态、位置、机载设备信息和发动机数据，任务监控模块显示位置、航路点、环境态势等信息，链路监控模块显示链路模式和状态，根据飞机姿态可切换链路模式，载荷监控模块显示载荷状态，通过控制指令控制载荷工作模式，接收与分发任务数据。

扩展接口提供与其他模拟训练单元交互的数据接口，将计算机安装模拟训练软件后连接到局域网，便于多人协同模拟训练。

本发明集成三种工作模式，即自主学习模式、交互训练模式和考核评估模式，***工作流程图如图3所示。

在自主学习模式下，学员登陆***后选择工作模式，教员通过监控软件根据学员的能力层次制定教学计划，学员进入自主学习模式后选择***框架内对应的条目，包括设备原理描述、基本功能介绍、操作标准流程、检测标准依据和常遇故障解析，进入到相应的知识点进行学习，观看调用出来的图片、文本、视频资源和三维动画，也可以通过检索窗口检索到需要学习的知识点和视频资源。

在交互训练模式下，教员通过教员监控单元设置训练课目，对仿真驱动引擎进行初始化，向维修检测模拟单元和地面站监控单元发送模拟数据，学员可以在操作引导模式下根据提示信息进行检测流程训练和模拟排故训练，维修检测模拟单元检测飞机各***状态，输入检测指令，反馈响应结果，地面站监控单元监控无人机各***工作状态，根据操作提示，调整各***的运行模式与状态，并向维修检测单元发送交互指令，实现协同训练功能。学员可以在交互训练模式下检验学习效果，与地面站监控单元配合完成检测流程训练，教员可以预设故障，检验学员发现和排除故障能力，通过教员监控单元记录学员的每步操作，在训练结束后显示操作缺陷，为学员改进操作提供依据。

在考核评估模式下，学员可以进行理论考核和操作考核，理论考核为学员提供由无人机各***原理、功能、结构、检测流程、典型故障及排除方法等方面组成的考核题库，教员制定考核任务，学员在考核界面中进行答题操作，考核结束时对考核情况进行评分。操作考核依托交互训练模式，教员通过教员监控单元设定考核项目、内容和方法，学员通过维修检测模拟单元进行检测操作，与地面站监控人员配合进行协同训练，教员监控单元获取学员的操作行为，将其与操作标准进行比对，判断操作的正确性，将操作记录到数据库中，考核结束后给出评估结果，并向学员显示考核结果信息，如考核所用时间、总体评分、错误操作信息。采取智能评估的方式对操作信息进行检索，与以往操作任务和考核结果进行比对，即根据学员操作水平、操作状态和易错考点，通过优化算法为学员提供相关度高的考核课目和题库，经过反复训练提升学员操作技能。

本发明采用开放式的设计思想，可根据需要进行不同机型以及维修专业和内容的拓展，并且针对无人机***维修工作特点，设置扩展接口，进行多专业的协同训练，大大提高***的综合性，缓解实装数量少、承训人员有限、安全风险大等训练难题，同时能够降低训练成本。在交互训练模式下提供完善的操作提示和纠错功能，针对注意事项和安全风险进行提示，逐步引导学员完成维修检测和排除故障，提升训练效果。具备训练效果智能处理和评估功能，能够有效地对训练过程进行管理，对操作的正确性给予判断和评分，并依据训练效果给出改进意见。本发明外观结构、操作界面与实装高度一致，操作逼真，能够替代实装开展训练，建立的模拟训练***体系结构、交互性训练方法具有通用性和扩展性，可应用于维修检测模拟训练和全***协同训练，同时也可为以后大型维修模拟训练***的开发提供技术支持。

Claims (1)

1.一种无人机维修检测模拟训练***，由维修检测模拟单元(1)、教员监控单元(2)、地面站模拟训练台(3)和交换机(4)组成，所述的维修模拟单元为一台工控笔记本电脑，所述的教员监控单元由显示器(2-1)、服务器计算机(2-2)组成，所述的地面站模拟训练台由触控屏显示器(3-1)、触控屏显示器(3-2)、触控屏显示器(3-3)、触控屏显示器(3-4)、综合监控计算机(3-5)、任务监控计算机(3-6)、链路监控计算机(3-7)、载荷监控计算机(3-8)组成，其特征在于：维修检测模拟单元、教员监控单元、地面站模拟训练台分别与交换机相连，通过以太网进行数据交互，教员监控单元的显示器(2-2)与服务器计算机(2-1)的显卡相连接，地面站模拟训练台的触控屏显示器与对应的监控计算机显卡相连接。