CN208422163U - 基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***。技术方案是，包括飞行驾驶仿真舱、训练控制台、视景仿真***、音响***和电液伺服***，其特征在于，还包括六自由度平台，该六自由度平台包括下平台和置于下平台正上方的上平台，上下平台之间布置有电液伺服***的六个液压缸，所述液压缸的两端分别万向铰接在上下平台上，所述飞行驾驶仿真舱固定在上平台上，本实用新型采用六自由度运动平台配合驾驶仿真舱真实模拟飞行器在不同天候条件下的驾驶状态反馈，采用视景仿真显示技术和源于实装的工况噪音***，给飞行员创设具有较强的视觉、听觉、触觉和加速度冲击力，使飞行驾驶训练具有逼真的代入感和沉浸感。

Description

基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***

技术领域

本实用新型涉及飞行驾驶训练、运动平台测量和视景仿真应用领域，特别是一种基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***。

背景技术

飞行驾驶训练模拟***在安全环境下重建了飞行体验，以协助在各种条件下对飞行员进行训练，还向用户提供了飞行控制交互体验。

不管是军用飞机还是民用飞机在各自领域都有作用突出、价格昂贵、体积庞大的特点，对其飞行员的驾驶技能形成以及训练周期、训练安全和训练保障等都提出了新的更高的要求，而现代信息技术的发展，使得利用先进技术手段来提高大型飞行驾驶训练质量成为可能。通过训练模拟***可以较好地培养学员应对未来各种复杂驾驶环境的应变能力，大大降低实装驾驶训练带来的人多装备少、安全隐患大、事故发生率高、驾驶训练组织难度大、发动机磨损严重寿命降低等诸多问题。这项技术还可以推广到其他军用或民用飞行驾驶训练，更大限度地发挥“教为战、练为战”的效能，具有较高的经济效益和军事价值。

为此各国军队，无一例外，在和平时期部队训练上的经费投入是巨大的。传统的实装实弹训练方式在对场地和经费的要求上给部队带来很大负担，也带来自然和社会环境方面的问题。一些发达国家先后研制出采用先进的计算机成像技术、数字式视频信号传输技术和计算机网络技术的新一代飞行驾驶训练模拟***。但是视景仿真逼真度和飞行驾驶感受模拟还存在较大差距。

国内基于运动平台的飞行驾驶训练模拟***起步较晚，但近几年发展势头迅猛，大多采用的还是不带运动平台或者带三自由度运动平台的飞行驾驶训练模拟***，图形显示有了较大进步，但是和实装训练差距较大，同时还存在训练的沉浸感和逼真度不足的问题。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***。

技术方案是，包括飞行驾驶仿真舱、训练控制台、视景仿真***、音响***和电液伺服***，其特征在于，还包括多自由度运动平台，该多自由度运动平台包括下平台和置于下平台正上方的上平台，上下平台之间布置有电液伺服***的六个液压缸，所述液压缸的两端分别万向铰接在上下平台上，所述飞行驾驶仿真舱固定在上平台上，还包括底座，所述下平台和底座之间设有转动连接在底座上的丝杠，所述丝杠的一端连接有减速电机，所述丝杠经丝杠螺母连接在下平台下侧面上，所述丝杠径向两侧的下平台经滑块滑动连接在底座上；所述底座下方设有基板，所述底座下侧面为左右对称的朝内向下倾斜的斜面，所述基板上侧面上沿着丝杠长度方向滑动设有左右对称的两个支撑块，所述支撑块上侧面与底座下侧面相配合，还包括与丝杠平行的旋拧穿过左右支撑块的螺杆，所述螺杆的一端连接有转动电机。

本实用新型采用六自由度运动平台配合驾驶仿真舱真实模拟飞行器在不同天候条件下的驾驶状态反馈，采用视景仿真显示技术和源于实装的工况噪音***，给飞行员创设具有较强的视觉、听觉、触觉和加速度冲击力，使飞行驾驶训练具有逼真的代入感和沉浸感。

附图说明

图1为本实用新型六自由度平台和底座之间的连接图。

图2为六自由度平台立体图。

图3为本实用新型电路连接原理图。

图4为本实用新型框架原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图4给出，本实用新型的技术方案是，包括飞行驾驶仿真舱1、训练控制台2、视景仿真***、音响***和多自由度运动平台，其特征在于，还包括电液伺服***和平台控制器，该多自由度运动平台包括下平台3和置于下平台3正上方的上平台4，上下平台之间布置有电液伺服***的六个液压缸5，所述液压缸5的两端分别万向铰接在上下平台上，所述飞行驾驶仿真舱1固定在上平台4上。还包括底座6，所述下平台3和底座6之间设有转动连接在底座6上的丝杠7，所述丝杠7的一端连接有减速电机8，所述丝杠7经丝杠螺母9连接在下平台3下侧面上，所述丝杠7径向两侧的下平台3经滑块10滑动连接在底座6上；所述底座6下方设有基板11，所述底座6下侧面为左右对称的朝内向下倾斜的斜面501，所述基板11上侧面上沿着丝杠7长度方向滑动设有左右对称的两个支撑块12，所述支撑块12上侧面与底座6下侧面相配合，还包括与丝杠7平行的旋拧穿过左右支撑块12的螺杆13，所述螺杆13的一端连接有转动电机14。

所述底座6下侧面的两个斜面上分别设有沿着斜面倾斜方向延伸的T形滑槽，所述支撑块12上固定有滑动配合在T形滑槽内的T形滑块，所述T形滑块滑动配合在T形滑槽内，所述支撑块12的上侧面滑动接触底座6下侧斜面501。

所述支撑块12下侧面上设有倒T形滑块，所述基板11上设有与倒T形滑块相配合的倒T形滑槽，所述倒T形滑块滑动配合在倒T形滑槽内，所述支撑块12下侧面与基板11上侧面滑动接触。倒T形滑槽沿着螺杆13长度方向延伸。本实用新型中通过两个上侧面为斜面的支撑块12和下侧面为对称斜面的底座6相配合，通过穿过两个支撑块12且和支撑块12螺纹配合的螺杆13旋转来驱动两个支撑块12的相对靠近或远离，两个支撑块12的相对靠近或远离使得底座6带着六自由度平台上下运动，进而带动飞行驾驶仿真舱上下移动，飞行驾驶仿真舱的上下移动可以调节训练者的高低视角，使其高低视角达到最佳状态，使用两个支撑块与底座之间斜面配合，以及T形滑块和倒T形滑块结构，不仅使得高低调节可靠，且支撑力强，工作状态稳定。使用螺杆和斜面配合的高低调节方式，双重自锁，可靠性强，且无极调节，实现高低的微调。转动电机的输出轴可以经过减速器连接在螺杆上。螺杆的另一端转动连接在轴承座上。

所述万向铰接为球铰接。

六个液压缸5每两个为一组，同一组的两个液压缸5呈一定角度对称布置，三组液压缸5在圆周上均布设置。

丝杠垂直于视景仿真***的屏幕设置，设置丝杠机构，使得当需要调节驾驶仿真舱到屏幕的距离时，可以启动减速电机，丝杠转动经丝杠螺母驱动下平台带动驾驶仿真舱面朝屏幕靠近或远离。

***主要由飞行驾驶仿真舱、训练控制台、视景仿真***、音响***和多自由度运动平台构成。

（一）飞行驾驶仿真舱

驾驶仿真舱主体采用钢骨架、玻璃钢蒙皮或金属蒙皮的结构，外壳采用飞机喷涂工艺，驾驶舱内安装有仪表台、方向盘、各类踏板、司机座椅、排档杆、安全带、手制动器等与驾驶操作有关的各类设备，内部布局尽量与原型飞行器一致，各操作部件的位置、尺寸、外观、颜色、操作方法与实装相应部件相同。舱内所有设备、操纵装置及各种仪表均与实体驾驶室相同。

（二）多自由度运动平台

多自由度运动平台由电液伺服***和平台控制器组成。

六自由度平台是由六支液压缸、上下各六个万向铰接头和上下两个平台组成，下平台固定在基座上，借助六支液压缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。六自由度平台是一种六自由度电液伺服***，为驾驶仿真舱提供安装平台，通过伺服驱动器控制六台电机协调运动，进行六自由度体感仿真，提供模拟产生不同飞行条件下飞行器的运动和振动效果，产生逼真的各向加速度、各类振动、侧倾、俯仰和侧滑等体感效果，使受训人员有身临其境的体验，提高训练的沉浸感和效果。

（三）训练控制台

训练控制台集多任务、多屏输出、无线数据传输等功能于一体，具有训练课目设置、紧急情况处置、战场机动对抗、驾驶训练监控、***组网训练和***考核评估等功能。电液伺服***连接通过平台控制器连接在训练控制台上，受训练控制台控制。

训练课目设置能够提供不同训练天候、不同训练环境的模拟仿真训练等。

紧急情况处置能够模拟各种故障和紧急情况，如发动机起火、功率损失、转向、制动失灵、发动机机油和传动液压油泄漏以及发动机超速等，再比如空气密度、不稳定气流、风切变、云遮、降水等影响飞行的情况。考核评估对受训飞行员的技能水平进行分析，能回放场景，设置故障，可采用预编程序场景或自由飞行场景。

战场机动对抗能够为受训人员提供带有战术背景的对抗训练环境；根据上级命令进行机动对抗、战场部署、作战行动。

***训练监控设有模拟器总开关和主要部件技术状况的检查装置。教员可借助显示器和各种检测仪表监视受训人员的全部操作动作、发动机工况、飞行速度的使用是否正确。教员可从控制台设置不同的行驶阻力和动力装置故障并能通过车内通话器与受训人员联络。

***训练组网采用组件化技术，能与其他训练***联合使用，实现多***协同训练。

***考核评估主要进行***分析、构建评估指标体系，建立评估模型主要包括明确评估方法、选择评估方法的模型软件、建立***效能和作战效能评估模型等，给出评估结果、提出改进建议。

（四）视景仿真***

视景仿真***能够模拟近似实际的自然环境和复杂电磁环境，可模拟各种飞行环境条件，包括在昼、夜、晨、昏等光线条件下的编队或单飞驾驶环境；

视景仿真***包含视景仿***机、视频矩阵和视景显示。

视景显示可以采用三通道大屏幕柱面投影视景***、三通道大屏幕球面投影视景***、三通道大屏幕平面投影视景***、三屏高亮LED无缝拼接视景***和三屏高亮裸眼3D无缝拼接视景***中的任意一种。视景显示置于飞行仿真舱前方，给受训者提供场景画面。

（五）音响***

车体内饰的适当位置隐藏安装有5.1声道的音响***，音响***可模拟与实车相近的发动机工作噪声和训练音效环境。

仿真方舱外部也有一套5.1声道的音响***，用于模拟外部训练环境声响。

本实用新型中的飞行驾驶仿真舱、电液伺服***、视景仿真***和音响***均经训练控制台控制。具体的，该电路原理控制***为，包括一训练控制主机，训练控制主机和网络设备进行数据交互，网络设备和视景仿***机、平台控制器和飞行驾驶仿真舱进行数据交互，网络设备连接视频矩阵，视景仿***机经音频功放连接舱外音响***，视景仿***机连接视频矩阵，视频矩阵连接视景显示，平台控制器连接电液伺服***，UPS电源给训练控制主机、网络设备和平台控制器供电，飞行驾驶仿真舱内设有飞行状态显示、飞行态势显示、操作数据采集与控制装置、驾驶显示控制和舱内音响***。其中训练控制台内包含训练控制主机、UPS电源、网络设备、平台控制器。视景仿真***包含视景仿***机、视频矩阵和视景显示。网络设备为交换机。

驾驶仿真舱内所有设备、操纵装置及各种仪表均与飞行器相同，驾驶操作流程、操作体验与实装一致。

训练控制台集多任务、多屏输出、无线数据传输等功能于一体，具有训练课目设置、紧急情况处置、战场机动对抗、驾驶训练监控、***组网训练和***考核评估等功能。电液伺服***连接在训练控制台上，受训练控制台控制。

视景仿真***可以采用三通道大屏幕柱面投影视景***、三通道大屏幕球面投影视景***、三通道大屏幕平面投影视景***、三屏高亮LED无缝拼接视景***和三屏高亮裸眼3D无缝拼接视景***中的任意一种。视景显示置于驾驶仿真舱前方，给受训者提供场景画面。

音响***全方位模拟驾驶仿真方舱内部发动机工作噪声和外部环境声响。

Claims (5)

1.基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***，包括飞行驾驶仿真舱（1）、训练控制台（2）、视景仿真***、音响***和多自由度运动平台，其特征在于，还包括电液伺服***和平台控制器，该多自由度运动平台包括下平台（3）和置于下平台（3）正上方的上平台（4），上下平台之间布置有电液伺服***的六个液压缸（5），所述液压缸（5）的两端分别万向铰接在上下平台上，所述飞行驾驶仿真舱（1）固定在上平台（4）上，还包括底座（6），所述下平台（3）和底座（6）之间设有转动连接在底座（6）上的丝杠（7），所述丝杠（7）的一端连接有减速电机（8），所述丝杠（7）经丝杠螺母（9）连接在下平台（3）下侧面上，所述丝杠（7）径向两侧的下平台（3）经滑块（10）滑动连接在底座（6）上；所述底座（6）下方设有基板（11），所述底座（6）下侧面为左右对称的朝内向下倾斜的斜面（501），所述基板（11）上侧面上沿着丝杠（7）长度方向滑动设有左右对称的两个支撑块（12），所述支撑块（12）上侧面与底座（6）下侧面相配合，还包括与丝杠（7）平行的旋拧穿过左右支撑块（12）的螺杆（13），所述螺杆（13）的一端连接有转动电机（14）。

2.根据权利要求1所述的基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***，其特征在于，所述底座（6）下侧面的两个斜面上分别设有沿着斜面倾斜方向延伸的T形滑槽，所述支撑块（12）上固定有滑动配合在T形滑槽内的T形滑块，所述T形滑块滑动配合在T形滑槽内，所述支撑块（12）的上侧面滑动接触底座（6）下侧斜面（501）。

3.根据权利要求1所述的基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***，其特征在于，所述支撑块（12）下侧面上设有倒T形滑块，所述基板（11）上设有与倒T形滑块相配合的倒T形滑槽，所述倒T形滑块滑动配合在倒T形滑槽内，所述支撑块（12）下侧面与基板（11）上侧面滑动接触。

4.根据权利要求1所述的基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***，其特征在于，所述万向铰接为球铰接。

5.根据权利要求1所述的基于多自由度运动平台和视景仿真的飞行训练模拟***，其特征在于，六个液压缸（5）每两个为一组，同一组的两个液压缸（5）呈一定角度对称布置，三组液压缸（5）在圆周上均布设置。