CN220272015U - 一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，所述控制***包括采集模块、存储模块、控制单元；所述采集模块用于采集驾驶员在操作台上的操作参数，其输出端连接至控制单元，所述控制单元的输出端连接存储模块，用于对操作飞机模拟器的驾驶员的操作信息进行存储记录。本实用新型的优点在于：可以采集驾驶员在操作eVTOL飞机时的各种参数，为后续对驾驶员的飞行技术和表现进行评价时提供参数；基于eVTOL飞机的特性增加了模拟器的热备份航电计算机，可以拓展测试驾驶员在飞机航电故障下的操作技能。

Description

一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***

技术领域

本实用新型涉及模拟测试领域，特别涉及一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***。

背景技术

近些年来，国内外地面交通拥堵，航空技术也在不断发展，逐渐衍生出一款电动垂直起降飞机——eVTOL飞机，这款飞机可以实现城市和城市之间，城市内部的短途载人飞行，核载人数一般在4-8人，其机动能力可以允许它在城市里进行急转、悬停、原地转圈等操作。

但是正因为其使用场景为城市内部，并且在500-2000m的低空飞行，这使eVTOL飞机撞上城市内部建筑物或者其他飞行物品，比如鸟和小型无人机的可能性大大增高。因此需要进行模拟测试，飞机模拟器应运而生。

如专利申请号为201220669497.2的一种驾驶模拟***，该***包括：模拟器和载具；所述模拟器，实时接收模拟器内用户的操作信息，并向载具发送；接收载具发送的运动状态信息，转换为相应的动作指令，并根据所述动作指令进行动作，使所述模拟器的运动状态与所述载具的运动状态相同；接收载具发送的载具周围环境的视频信息，并在显示设备上显示；所述载具，接收所述用户的操作信息，并根据所述用户的操作信息进行动作；实时获取运动状态信息，以及周围环境的视频信息；将所述运动状态信息发送给所述模拟器；将所述载具周围环境的视频信息发送给所述模拟器。本实用新型的驾驶模拟***，能够准确还原出真实的驾驶环境。该模拟驾驶***可以准确还原出真实的驾驶环境。但是其仍然存在表征驾驶员操作水平的参数采集不全等曲线。

又如专利申请号为201420465365.7的一种飞机驾驶训练***，包括有驾驶舱，所述驾驶舱内有与真实驾驶舱相同的外观的操作杆、

脚舵、油门操作台及其它操作、显示部件，还包括有场地、遥控模型飞机和遥控器，场地包括有适用于遥控模型飞机的跑道、陆地、等飞行训练科目所需要的场景；遥控模型飞机摄像头拍摄的图像，通过驾驶舱的显示屏来显示。遥控模型飞机遥控器的启动、加速、转向、俯冲的按钮分别一一对应添加连接到了所述驾驶舱内的操作杆、脚舵、油门操作台操作部件上。驾驶舱的外壳是球形的，通过左右转动轴和上下转动轴可以上下左右转动，上下转动轴、左右转动轴分别通过两个步进电机驱动，步进电机转动的信号靠遥控器提供。其虽然可以帮助驾驶员进行驾驶模拟，但是对模拟结果所需的参数仍然采集不准确，对后期的驾驶员的驾驶水平评估来说缺少数据。

在现有技术中的模拟器中，着重点在于驾驶环境的模拟，一般是通过软件的方式集成在控制***中来训练驾驶员的各种反映情况，主要是让驾驶员熟悉驾驶环境，但是针对驾驶员的技术水平的评估仍然需要在模拟器运行时采集驾驶员的操作数据。现有技术侧重于模拟驾驶环境而缺少驾驶员的操作数据的记录，对于后续驾驶员的技术评估缺少准确的数据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，用于实现对于模拟器驾驶中的驾驶员操作数据的采集，为后续的驾驶员技能的评估提供参考依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，所述飞行模拟器包括模拟器主机、显示器以及模拟eVTOL飞机的操作台；其中所述操作台上设置有与eVTOL飞机一一对应的操作部件，所述操作部件与模拟器主机连接；所述模拟器主机的输出端连接显示器；

所述控制***还包括采集模块、存储模块、控制单元；

所述采集模块用于采集驾驶员在操作台上的操作参数，其输出端连接至控制单元，所述控制单元的输出端连接存储模块，用于对操作飞机模拟器的驾驶员的操作信息进行存储记录。

所述控制单元通过有线或无线方式连接至上位机，用于将驾驶员的操作信息上传至上位机中进行驾驶技术的评估。

在模拟器主机中设置多种仿真测试场景，所述模拟器主机与更换功能按钮连接，用于主动切换仿真测试场景。

在所述的飞行模拟器中设置有驾驶员状态采集模块，用于实时采集驾驶员的视频数据，其输出端连接控制单元。

所述显示器为视景显示屏。

所述显示器包括航电显示器，所述航电显示器的控制端连接航电计算机，所述航电计算机与模拟器主机；所述航电计算机包括主航电计算机和备份航电计算机，

所述主航电计算机和备份航电计算机分别通过一个电控开关连接至航电显示器；所述模拟器主机的输出端分别连接每一个电控开关；所述操作台上设置有用于启动备份航电计算机的操作模块。

所述飞行模拟器设置于基座上，所述基座底部设置有主动或被动移动的滚轮。

本实用新型的优点在于：可以采集驾驶员在操作eVTOL飞机时的各种参数，为后续对驾驶员的飞行技术和表现进行评价时提供参数；基于eVTOL飞机的特性增加了模拟器的热备份航电计算机，可以拓展测试驾驶员在飞机航电故障下的操作技能；驾驶员的操作数据可以本地或远程备份，上传至上位机中可以进行展示、评估等。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型控制***结构原理图；

图2为本实用新型的飞行模拟器的示意图。

1、视景显示屏；2、操作台；3基座。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

现有技术的常规的飞机模拟器包括模拟器主机、显示屏以及操作台，操作台上设置一比一的模拟飞机的上各种操作按钮、操作杆；操作台上的各种操作按钮、操作杆均连接至模拟器主机上，模拟器主机一般开发有对应的模拟测试动画等并驱动显示屏进行显示，根据驾驶员的操作来对应的对画面进行调整，从而模拟驾驶员的驾驶员环境下的真是操作感受，可以做到对驾驶员的训练和操作熟悉等。这种飞机模拟器可以直接移植到eVTOL飞机上，但是eVTOL飞机由于驾驶环境处于低空，情况更为负责，因此相对于传统的飞机模拟需要更加注重驾驶员的操作技术，因此需要对驾驶员的操作数据进行采集，为后续的评估提供基础数据。

如图1所示，一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，所述飞行模拟器包括模拟器主机、显示器以及模拟eVTOL飞机的操作台；其中操作台上设置有与eVTOL飞机一一对应的操作部件，用于驾驶员控制操作台上的部件进行飞机仿真控制，仿真控制信号送入到模拟器主机中，操作部件与模拟器主机连接；模拟器主机的输出端连接显示器；模拟器主机根据预先设置的动画脚本进行控制显示器显示飞行画面以及根据驾驶员的操作数据进行动画的控制，飞行模拟器的软件脚本和动画控制属于模拟器中常用技术，本申请不涉及该部分的改进，不做进一步说明。

在驾驶员操作模拟器进行模拟时，本申请设置采集***对驾驶员的操作信息进行采集保存，方便后续对驾驶员的操作技能进行评估，提供可评估驾驶员操作技术的参数。设置的采集***集成在该模拟器的控制***中，控制***包括采集模块、存储模块、控制单元；

采集模块用于采集驾驶员在操作台上的操作参数，其输出端连接至控制单元，控制单元的输出端连接存储模块，用于对操作飞机模拟器的驾驶员的操作信息进行存储记录。

其中采集模块主要采集驾驶员在操作台的操作参数，可以根据操作台上的操作部件的具体类型设置对应的采集模块，如操作台上设置有按钮、按键等操作部件，则对应的采集模块为电压传感器，用于采集按钮、按键按下后的电压信号；如果是档杆、操作杆，则可以位移传感器、力传感器等采集操作杆受到的位移和力的变化，因此可以根据实际的操作台的情况设置对应的传感器获取所需的参数，采集的参数送入到控制单元中并存储在控制单元连接的存储器中。存储模块采用EEPROM存储器，这种类型存储器更加准确可靠，避免数据丢失。控制单元可以采用成本低的诸如STM32系列、52系列单片机实现控制和数据的存储等。采集的驾驶员的操作数据可以比对eVTOL所需要的飞行员能力手册，由专业人员对飞行员进行数字化评分，并根据评分结果提供飞行员能力提升建议，这些采集的参数是重点。

由于一般需要对驾驶员技能进行评价时其数据与模拟器所在位置是不同的，因此控制单元中的数据需要上传至上位机中进行显示和评估，上位机可以采用电脑、服务器等具有显示屏的器件来实现，当数据上传至上位机中，上位机可以显示相关参数，经由专家、成熟的驾驶员等根据数据对测试的驾驶员的技能进行评估，方便对驾驶员进行评估。控制单元通过有线或无线方式连接至上位机，用于将驾驶员的操作信息上传至上位机中进行驾驶技术的评估。这里根据距离远近以及实际需要来选择有限连接方式或无线连接方式，无线连接方式可以通过2/3/4/5G通信方式建立连接，基于移动互联网进行数据的传输控制。

eVTOL飞机与之前的大型民航机和直升机的飞行场景都大不相同，民航机的飞行高度一般在7000m以上，而eVTOL飞机出行飞行任务的场景一般在500m-2000m之间，并且很多时候穿梭在高楼林立的城市内部，碰撞风险较民航飞机大大提升，因此本模拟器中设置多种仿真测试场景，模拟器主机与更换功能按钮连接，用于主动切换仿真测试场景。可以根据更换按钮按照实际测试需求来更换测试场景，设置多场景可以满足训练的合理化、可靠化，训练场景一般基于软件开发后集成在模拟器主机中，模拟器主机根据按钮来进行切换。这些场景与eVTOL飞机的飞行场景相适配，因此可以设计很多城市内高楼林立的500m-2000m低空飞行的场景，并且添加一些低空障碍物，满足eVTOL飞行训练时的飞行场景需求。eVTOL飞机的飞行场景一般是2000米以下的低空并且达不到民航和通航飞机的高速度，在低空低速的飞行场景中可能会出现需要原地悬停，急转，紧急空地迫降等飞行事件，为了做到全能力模拟训练，加入飞机场景设置/更换功能，来达到训练飞行员的目的；

在本申请的一个优选的实施例中，在飞行模拟器中设置有驾驶员状态采集模块，用于实时采集驾驶员的视频数据，其输出端连接控制单元，驾驶员状态采集模块包括多个摄像头，用于采集驾驶员的操作信息，驾驶员操作视频可以反映出驾驶员的熟练操作程度，因此需要对此数据进行采集，这样就可以和操作数据以及操作视频一起来反映出驾驶员的操作技术能力以及熟练水平等。

同时进一步的，控制单元可以与驾驶员心理状态识别芯片连接，用于基于摄像头采集的驾驶员人脸数据来识别驾驶员的心理状态，识别出紧张、慌张等情绪，也可以作为驾驶员的其中一个驾驶指标，因为低空飞行很容易遇到与鸟类的碰撞，因此情绪也是很重要的一个操作评价指标。

在本申请中为了更好的进行场景显示，给驾驶员真实的驾驶感，本申请采用的显示屏为视景显示屏，该显示屏为曲面环绕式显示屏，可以更好的给出立体真实感。

在一个优选的实施例中，本申请的模拟器中的显示器还包括用于显示航电参数的航电显示器，航电显示器的控制端连接航电计算机，所述航电计算机与模拟器主机；航电计算机包括主航电计算机和备份航电计算机，主航电计算机和备份航电计算机分别通过一个电控开关连接至航电显示器；模拟器主机的输出端分别连接每一个电控开关；操作台上设置有用于启动备份航电计算机的操作模块。电控开关可以是继电器等方式。由于eVTOL飞机容易出现碰撞等事故，因此一般要航电***进行热备份，为了测试驾驶员在这种情况下的反映，因此设置热备份航电机计算机，主动切断主航电计算机来测试驾驶员的反映和操作。可以保证在有设备损坏时能够正常使用，也可以通过人工断电达到训练飞行员在实际飞行任务过程中遭遇到航电***部分或全部失灵的紧急情况处理能力。

eVTOL飞机一般是多旋翼垂直起降飞机，在飞行数据上与以往飞机有很多不同，包括eVTOL的各个旋翼的转动力矩和自扭力矩等，通过使用搭载着数据采集传输芯片的真机油门杆和操纵杆还有各个真机零部件，来收集飞行员在整个飞行模拟过程中的操作参数以便后续进行评估计算。

本申请中航电***：包括一块宽屏航电显示器和其背后的三块互为热备份的航电计算机以及若干真机大小操作台按钮组成，热备份***可以保证在有设备损坏时能够正常使用，也可以通过人工断电达到训练飞行员在实际飞行任务过程中遭遇到航电***部分或全部失灵的紧急情况处理能力；

本申请的操作台以真机布局为对照样本一比一放置仿真仪表、旋钮等设备，兼顾有油门、上电、自动飞行按钮等，从而实现操作台符合客户的eVTOL真机标准布局，大大增强了飞行训练的功能；除了操作台上的功能一比一仿真eVTOL飞机外，其他的功能按钮可以集成在一起以软件的形式集成在安卓平板电脑上，从而实现对模拟器主机的参数设置和切换控制等。使用搭载着智能信息采集芯片的真机飞行操作杆和油门杆不仅可以把飞行员在进行飞行模拟时操作的飞行数据记录下来传输到数据处理模块(控制单元)中，也能将飞行员的操作习惯记录下来，例如飞行员在自动飞行时，在操作杆上是否会持续用力这种习惯，进而帮助飞行员进行适配eVTOL飞机的调整，与此同时，操作杆上还可以根据需求设置智能阻尼***，根据当前飞行任务的天气和设定好的飞机破损程度进行调整，做到尽可能模拟实际飞行的操作强度；

如图2所示，飞行模拟器设置于基座上，基座底部设置有主动或被动移动的滚轮。方便本申请的eVTOL飞机模拟器的移动，同时可以在滚轮上设置对应的限位杆、限位机构等，从而保证移动后可以稳定不动。模拟器均设置在基座上，在基座上设置有座椅、操作台等一比一仿真的驾驶室环境。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，所述飞行模拟器包括模拟器主机、显示器以及模拟eVTOL飞机的操作台；其中所述操作台上设置有与eVTOL飞机一一对应的操作部件，所述操作部件与模拟器主机连接；所述模拟器主机的输出端连接显示器；

其特征在于：所述控制***还包括采集模块、存储模块、控制单元；

所述采集模块用于采集驾驶员在操作台上的操作参数，其输出端连接至控制单元，所述控制单元的输出端连接存储模块，用于对操作飞机模拟器的驾驶员的操作信息进行存储记录。

2.如权利要求1所述的一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，其特征在于:

所述控制单元通过有线或无线方式连接至上位机，用于将驾驶员的操作信息上传至上位机中进行驾驶技术的评估。

3.如权利要求1所述的一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，其特征在于:

在模拟器主机中设置多种仿真测试场景，所述模拟器主机与更换功能按钮连接，用于主动切换仿真测试场景。

4.如权利要求1所述的一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，其特征在于:

在所述的飞行模拟器中设置有驾驶员状态采集模块，用于实时采集驾驶员的视频数据，其输出端连接控制单元。

5.如权利要求1-4任一所述的一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，其特征在于:

所述显示器为视景显示屏。

6.如权利要求1-4任一所述的一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，其特征在于:

所述显示器包括航电显示器，所述航电显示器的控制端连接航电计算机，所述航电计算机与模拟器主机；所述航电计算机包括主航电计算机和备份航电计算机，

所述主航电计算机和备份航电计算机分别通过一个电控开关连接至航电显示器；所述模拟器主机的输出端分别连接每一个电控开关；所述操作台上设置有用于启动备份航电计算机的操作模块。

7.如权利要求1-4任一所述的一种适用于eVTOL飞机的飞行模拟器的控制***，其特征在于:

所述飞行模拟器设置于基座上，所述基座底部设置有主动或被动移动的滚轮。