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一种可重构航电系统训练模拟器

阅读:1015发布:2020-06-22

专利汇可以提供一种可重构航电系统训练模拟器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 直升机 航电系统维护训练装置,特别涉及一种可重构航电系统训练 模拟器 ,以至少解决现有航电系统训练模拟器成本高的问题。可重构航电系统训练模拟器包括可重构航电设备仿真和测试系统、可重构座舱和 机舱 台架系统、可重构航电设备仿真激励系统、可重构航电系统 电缆 配置矩阵装置、可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置、航电设备连接电缆、模拟器管理控制系统及模拟器网络;本发明能够提供一种真实的航电系统维护训练环境,用于直升机地面维护人员和飞行驾驶人员对航电系统的认知训练,以及针对各种故障和应急情况下的正确操作和心里技能训练,能够快速提升航电系统维护与故障隔离诊断的能 力 水 平。,下面是一种可重构航电系统训练模拟器专利的具体信息内容。

1.一种可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,包括可重构航电设备仿真和测试系统(200)、可重构座舱和机舱台架系统(300)、可重构航电设备仿真激励系统(400)、可重构航电系统电缆配置矩阵装置(120)、可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置(140)、航电设备连接电缆、模拟器管理控制系统(500)及模拟器网络;
所述可重构航电设备仿真和测试系统(200)的前端由模拟器网络(150)与管理控制系统(500)连接,所述可重构航电设备仿真和测试系统(200)中包括的可重构测试系统(220)通过所述可重构航电系统电缆配置矩阵装置(120),与所述可重构座舱和机舱台架系统(300)中包括的基本航电系统(320)、任务航电系统(330)以及非航电系统(340)的真件相连接;
所述可重构座舱和机舱台架系统(300)包括基本航电系统(320)、任务航电系统(330)以及非航电系统(340),所述基本航电系统(320)通过所述可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置(140)和所述航电设备连接电缆,与所述任务航电系统(330)和所述非航电系统(340)的真件相连接;
所述基本航电系统(320)通过所述可重构航电系统电缆配置矩阵装置(120)以及所述航电设备连接电缆,与所述任务航电系统(330)和所述非航电系统(340)中的仿真模拟件相连接;
所述可重构航电设备仿真激励系统(400)中包括的可重构基本航电设备激励系统(410)、可重构任务航电设备激励系统(420)以及可重构非航电设备仿真激励系统(430),通过所述可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置(140),与所述基本航电系统(320)、所述任务航电系统(330)以及所述非航电系统(340)的真件相连接。
2.根据权利要求1所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述可重构座舱和机舱台架系统(300)还包括综合显示处理计算机(310),所述基本航电系统(320)以所述真实的综合显示处理计算机(310)为核心,运行真实飞机的航空电子系统驾驶员操作程序。
3.根据权利要求2所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述基本航电系统(320)和所述任务航电系统(330)可根据航电系统训练任务需要,选择为飞机真件或者仿真模拟件,且所述仿真模拟件的外形、重量、接口特征与所述飞机真件的一致。
4.根据权利要求3所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述基本航电系统(320)包括综合显示系统(321)、组合导航系统(322)、通信识别系统(323)、机电管理系统(324)、飞行参数及音频记录系统(325);
所述任务航电系统(330)包括机载光电平台(331)、红外成像设备(332)、机载应答系统(333)、防撞雷达系统(334)、气象雷达系统(335)以及图像传输设备(336)。
5.根据权利要求4所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,当所述任务航电系统(330)选择为仿真模拟件时,所述机载光电平台(331)、所述红外成像设备(332)、所述机载应答系统(333)以及防撞雷达系统(334)为变体模化部件,所述气象雷达系统(335)、所述图像传输设备(336)为共用模块化部件。
6.根据权利要求5所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述任务航电系统(330)中的共用模块化部件还包括座舱平台和机舱(350)、操作台(360)以及座椅(365);
所述任务航电系统(330)中的变体模块化部件包括仪表板(370)、操作系统(380)以及辅助操作设备(398)。
7.根据权利要求6所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述共用模块化部件指可根据平台中的预定型号进行重构配置的部件;所述变体模块化部件指根据型号进行唯一性配置的部件。
8.根据权利要求1所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述可重构的航电设备仿真和测试系统(200)还包括:
所述可重构航电设备仿真系统(210),用于根据训练任务的需要,重构所述基本航电系统(320)和所述任务航电系统(330)中的航电仿真模拟件的模型,实时运行生成仿真数据;
所述可重构测试系统(220)用于根据训练任务的需要,配置重构系统的硬件,进行辅助测试分析。
9.根据权利要求1所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述可重构航电系统电缆配置矩阵装置(120)和所述可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置(140)结构相同。
10.根据权利要求1所述的可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,所述模拟器管理控制系统(500)包括:
教练员工作站及控制管理系统(530),用于提供对模拟器的顺序控制和学员训练过程监控、训练任务的规划控制以及航电设备的电源控制;
航电系统维护数据记录和管理系统(510),用于提供模拟器在仿真训练过程中实时运行数据监控记录、真实飞机的飞行数据视频记录的回放以及故障隔离仿真数据的编辑;
配电系统及机上断路器(520),用于为航电设备提供标准机上电源以及各类供电保护;
模拟器网络,用于为全系统的控制流、数据流和信息流的传输提供软硬件支持。

说明书全文

一种可重构航电系统训练模拟器

技术领域

[0001] 本发明涉及直升机航电系统维护训练装置,特别涉及一种可重构航电系统训练模拟器。

背景技术

[0002] 从全球范围来说,直升机是数量品种最多和应用最广泛的航空运载工具。随着电子技术的不断进步,航空电子系统已经成为直升机最为重要和复杂的系统之一,对提升直
升机的整体性能和安全性,降低系统的全寿命周期成本起到关键的作用。
[0003] 现代直升机航空电子系统是一种多系统、多环境、多任务、多资源的集成架构,组成了典型的相互关联、相互支持、相互集成和相互制约的复杂系统。在直升机飞行安全保障过程中,机务维护人员的系统维护平起到关键作用,而进行严格维护训练是保证航电设备完好率的重要前提。
[0004] 当前,航电系统综合化程度越来越高,系统规模越来越大,迫切需要新的培训手段来满足系统的维护培训要求和航电系统技术发展的挑战。在航电系统的机务维护人员的培训中,计算机辅助教学已经非常普及,但普遍存在教学生动性差,实习培训组织困难
高,培训针对性不强等问题。基于飞机维护训练模拟器的教学是现代飞机维护实践教学的
发展趋势,其所提供的全复制驾驶舱机舱,以及设备安装位置和空间与真机相一致等功
能,为维护人员培训提供了更加真实的环境。专业的民航高端机型培训已经开始从以计算
机辅助教学和上机实际操作训练为主的模式,向基于维护训练模拟器仿真训练为主的模式
转变,这也是现代飞机维护性的重要体现。
[0005] 航电维护训练模拟器,一方面能够用于对机务维护人员进行日常维护与排除故障的训练,以提高其实际工作技能;另一方面,当飞机在外场(非基地机场)甚至在飞行中出现故障时,通过在航电维护训练模拟器上对故障进行模拟,结合故障报告手册、故障隔离手
册、飞机维护手册等技术资料,就可获得真实情况下维护与排故的情景模拟,从而指导外场机务维修人员具体的排故步骤,达到准确及时地排除故障的目的。
[0006] 航电训练模拟器一般采用飞机上的真实航电设备进行维护训练,而随着先进的概念加上高精尖的技术使得现代军用和民用直升机变得越来越复杂和昂贵,航电系统的出厂
成本已经占到飞机出厂成本的40%-50%,这同样也导致用于航电系统维护训练的高端模
拟仿真设备的成本快速增加。
[0007] 为解决维护训练模拟器中真实航电设备价格昂贵的问题,将航电设备分为:真实航电组成部分,以及真实飞机中仿真替代的非功能和功能航电组成部分。仿真替代部分主
要用于不重要的维护技术训练,以达到成本和效益的优化。但是,利用计算机仿真替代真实的航电设备在实际运用中存在问题,主要在追踪航电设备软件变更并进行训练设备升级
上,面临及时更新的困难,同样会增加使用维护成本。
[0008] 从国内外各种直升机的研制和发展来看,主要是基于型号平台进行型号系列的发展和改进,而且平台发展改进的核心是航电任务系统。对于每个特定的用户,除了基本航电系统相同外,任务航电系统都是根据用户的需求而定制的。为此,航电维护训练模拟器的开发必将面临巨大的成本压

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供了一种可重构航电系统训练模拟器,以至少解决现有航电系统训练模拟器成本高的问题。
[0010] 本发明的技术方案是:
[0011] 一种可重构航电系统训练模拟器,其特征在于,包括可重构航电设备仿真和测试系统、可重构座舱和机舱台架系统、可重构航电设备仿真激励系统、可重构航电系统电缆配置矩阵装置、可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置、航电设备连接电缆、模拟器管理控制系统及模拟器网络;
[0012] 所述可重构航电设备仿真和测试系统的前端由模拟器网络与管理控制系统连接,所述可重构航电设备仿真和测试系统中包括的可重构测试系统通过所述可重构航电系统
电缆配置矩阵装置,与所述可重构座舱和机舱台架系统中包括的基本航电系统、任务航电
系统以及非航电系统的真件相连接;
[0013] 所述可重构座舱和机舱台架系统包括基本航电系统、任务航电系统以及非航电系统,所述基本航电系统通过所述可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置和所述航电设备
连接电缆,与所述任务航电系统和所述非航电系统的真件相连接;
[0014] 所述基本航电系统通过所述可重构航电系统电缆配置矩阵装置以及所述航电设备连接电缆,与所述任务航电系统和所述非航电系统中的仿真模拟件相连接;
[0015] 所述可重构航电设备仿真激励系统中包括的可重构基本航电设备激励系统、可重构任务航电设备激励系统以及可重构非航电设备仿真激励系统,通过所述可重构航电激励
器系统电缆配置矩阵装置,与所述基本航电系统、所述任务航电系统以及所述非航电系统
的真件相连接。
[0016] 可选的,所述可重构座舱和机舱台架系统还包括综合显示处理计算机,所述基本航电系统以所述真实的综合显示处理计算机为核心,运行真实飞机的航空电子系统驾驶员
操作程序。
[0017] 可选的,所述基本航电系统和所述任务航电系统可根据航电系统训练任务需要,选择为飞机真件或者仿真模拟件,且所述仿真模拟件的外形、重量、接口特征与所述飞机真件的一致。
[0018] 可选的,所述基本航电系统包括综合显示系统、组合导航系统、通信识别系统、机电管理系统、飞行参数及音频记录系统;
[0019] 所述任务航电系统包括机载光电平台、红外成像设备、机载应答系统、防撞雷达系统、气象雷达系统以及图像传输设备。
[0020] 可选的,当所述任务航电系统选择为仿真模拟件时,所述机载光电平台、所述红外成像设备、所述机载应答系统以及防撞雷达系统为变体模化部件,所述气象雷达系统、所述图像传输设备为共用模块化部件。
[0021] 可选的,所述任务航电系统中的共用模块化部件还包括座舱平台和机舱、操作台以及座椅;
[0022] 所述任务航电系统中的变体模块化部件包括仪表板、操作系统以及辅助操作设备。
[0023] 可选的,所述共用模块化部件指可根据平台中的预定型号进行重构配置的部件;所述变体模块化部件指根据型号进行唯一性配置的部件。
[0024] 可选的,所述可重构的航电设备仿真和测试系统还包括:
[0025] 所述可重构航电设备仿真系统,用于根据训练任务的需要,重构所述基本航电系统和所述任务航电系统中的航电仿真模拟件的模型,实时运行生成仿真数据;
[0026] 所述可重构测试系统用于根据训练任务的需要,配置重构系统的硬件,进行辅助测试分析。
[0027] 可选的,所述可重构航电系统电缆配置矩阵装置和所述可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置结构相同。
[0028] 可选的,所述模拟器管理控制系统包括:
[0029] 教练员工作站及控制管理系统,用于提供对模拟器的顺序控制和学员训练过程监控、训练任务的规划控制以及航电设备的电源控制;
[0030] 航电系统维护数据记录和管理系统,用于提供模拟器在仿真训练过程中实时运行数据监控记录、真实飞机的飞行数据视频记录的回放以及故障隔离仿真数据的编辑;
[0031] 配电系统及机上断路器,用于为航电设备提供标准机上电源以及各类供电保护;
[0032] 模拟器网络,用于为全系统的控制流、数据流和信息流的传输提供软硬件支持。
[0033] 发明效果:
[0034] 本发明的可重构航电系统训练模拟器,能够提供一种真实的航电系统维护训练环境,用于直升机地面维护人员和飞行驾驶人员对航电系统的认知训练,以及针对各种故障
和应急情况下的正确操作和心里技能训练,能够快速提升航电系统维护与故障隔离诊断的
能力水平。
附图说明
[0035] 图1是本发明可重构航电系统训练模拟器的总体构架图;
[0036] 图2是本发明的可重构座舱和机舱台架系统的基本架构图;
[0037] 图3是本发明的可重构座舱和机舱台架系统进一步的架构图;
[0038] 图4是本发明的可重构航电设备激励系统的架构图。

具体实施方式

[0039] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明
一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下
面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0040] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护
范围的限制。
[0041] 下面结合附图1至图4对本发明可重构航电系统训练模拟器做进一步详细说明。
[0042] 本发明提供了一种可重构航电系统训练模拟器,可以包括可重构航电设备仿真和测试系统200、可重构座舱和机舱台架系统300、可重构航电设备仿真激励系统400、管理控制系统500、可重构航电系统电缆配置矩阵装置120和可重构航电激励器系统电缆配置矩阵
装置140、可重构接插装置130、模拟器网络以及电缆等。
[0043] 其中,可重构航电设备仿真和测试系统200,包括可重构航电设备仿真系统210和可重构测试系统220。可重构航电设备仿真和测试系统200的前端由模拟器网络与管理控制
系统500连接,后端通过电缆连接到可重构航电系统电缆配置矩阵装置120的可重构接插装
置130上。
[0044] 可重构航电设备仿真系统210用于根据训练任务的需要,重构基本航电系统和任务航电系统中的航电仿真模拟件的模型,由管理控制系统500进行运行顺序控制,实时生成航电设备模拟件的仿真数据。因此,可重构航电设备仿真系统210能够灵活完成基本航电系统和任务航电系统中的航电设备虚拟仿真,并且可根据航电设备软硬件变更进行仿真模拟
件的模型同步更新。
[0045] 可重构测试系统220用于根据训练任务的需要,特别是根据航电设备维护的需要,灵活配置重构系统的硬件,进行辅助测试分析。
[0046] 依据本发明的可重构航电系统训练模拟器中的可重构座舱和机舱台架系统300,是按原型机设计的实体模型;其主要的设计思想有:基于直升机平台真实座舱的外形架构,模块化中央操作台和侧面操作台,真实的驾驶员座椅和操作手柄及脚蹬、可更换或可重构
的各型真实或仿真的显示单元和操作面板单元以及仪表板等。因此,可重构座舱和机舱台
架系统300能够为被训人员提供直升机真实座舱内外部航电设备的安装和操作环境,以及
航电设备在机舱台架上的真实安装环境,并可根据训练型号的不同进行重构或重新配置。
[0047] 如图2所示,可重构座舱和机舱台架系统300具体可以包括座舱平台及机架350、操作台360、座椅365、仪表板370、操作系统380、仿真座舱设备390以及其它设备398。进一步,其中的座舱平台及机架350、操作台360、座椅365为共用模块化部件;其中的仪表板370、操作系统380、仿真座舱设备390以及其它设备398为变体模块化部件。可重构座舱和机舱台架系统中的共用模块化部件,可根据平台中的具体型号对模块化部件进行重构配置;而变体
模块化部件是根据型号进行唯一性配置的。
[0048] 如图3所示,可重构座舱和机舱台架系统300还可以包括综合显示控制处理系统310、基本航电系统320、任务航电系统330以及非航电系统340。其中,综合显示控制处理系统310是基本航电系统320的核心,运行真实飞机的航空电子系统驾驶员操作程序。
[0049] 综合显示控制处理系统310又可以包括综合显示处理机311、多功能显示器312、综合控制单元313、数据加载记录装置314以及航电控制板315。
[0050] 基本航电系统320又可以包括组合导航系统321、通信识别系统322、机电管理系统323、大气数据系统324以及飞行参数及音频记录系统325。这些系统可根据航电系统训练任务需要,选择飞机真件或者仿真模拟件,利用虚拟仿真和实况仿真结合的方法,使得选择更灵活。并且,航电设备仿真模拟件其外形重量接口特征与真件一致,使得拆装训练具有真实感,能够很好地平衡了训练真实感与成本效益的矛盾。
[0051] 任务航电系统330又可以包括机载光电平台331、红外成像设备332、机载应答系统333、防撞雷达系统334、气象雷达系统335、图像传输设备336以及其它相关的设备337。同样,任务航电系统330中的设备可根据航电系统训练任务需要,选择飞机真件或者仿真模拟件。进一步,在仿真模拟件中,机载光电平台331、红外成像设备332、机载应答系统333、防撞雷达系统334为变体模块化部件(设备);气象雷达系统335、图像传输设备336为可重构共用模块化部件(设备)。任务航电设备仿真模拟件其外形重量接口特征与真件一致,在拆装训
练时具有真实感,能够很好地平衡了训练真实感与成本效益的矛盾。
[0052] 非航电系统340主要为飞行过程中各种故障的复现提供地面飞行操作支持,可以包括操作驾驶杆系统341、操纵脚蹬系统342、飞行控制系统343以及电气控制系统344。
[0053] 如图4所示,依据本发明的可重构航电设备激励系统400可以包括可重构基本航电设备激励系统410、可重构任务航电设备激励系统420以及可重构非航电设备仿真激励系统
430。
[0054] 可重构基本航电设备激励系统410又可以包括组合导航系统激励器411、通信识别系统激励器412、大气数据系统激励器413以及机电管理系统激励器414。
[0055] 可重构任务航电设备激励系统420又可以包括机载光电平台激励器421、红外成像设备激励器422、机载应答系统激励器423、防撞雷达系统激励器424、气象雷达系统激励器
425以及图像传输设备激励器426。
[0056] 可重构非航电设备仿真激励系统430主要为非航电系统340提供仿真激励信号,又可以包括操作驾驶杆系统431、操纵脚蹬系统432、飞行控制系统433、电气控制系统434。
[0057] 依据本发明的可重构航电系统电缆配置矩阵装置120和可重构航电激励器系统电缆配置矩阵装置140,它们的组成架构相同,均可以包括电缆可重构接插装置130、基于工控机总线的线路板底座、标准接插线路板系列。
[0058] 标准接插线路板系列又可以包括输入输出直通板、可编程控制输入输出板、可编程控制测试连通板、可编程逻辑器件板以及其它根据需求开发的接插线路板。
[0059] 可重构接插装置130用于可重构航电设备仿真和测试系统200与可重构座舱和机舱台架系统300的连接,以及可重构航电设备激励系统400与可重构座舱和机舱台架系统
300的连接。其关键作用是可以保持原机电缆的一致性。依据直升机平台型号电缆设计原理图,借助基于可重构航电系统电缆配置矩阵装置原理进行建模仿真,选择配置标准接插线
路板进行对应连接,并经过测试验证,使航电设备电缆连接完全符合型号电缆设计的对应
要求。因此,本发明的可重构航电系统电缆配置矩阵装置120能够借助航电系统电缆设计原理图模型,选择配置标准接插线路板进行对应连接验证,使基于直升机平台的快速重构多
种型号系列的航电设备训练模拟器成为可能。
[0060] 依据本发明的管理控制系统500可以包括教练员工作站及控制管理系统530、航电系统维护数据记录和管理系统510、配电系统及机上断路器520以及模拟器网络系统。
[0061] 教练员工作站及控制管理系统530主要提供对模拟器的顺序控制和学员训练过程监控、训练任务的规划控制、航电设备的电源控制、航电设备仿真模拟件的仿真控制、航电设备的环境信号激励控制以及航电设备的故障注入控制等。
[0062] 航电系统维护数据记录和管理系统510主要提供模拟器在仿真训练过程中实时运行数据监控记录、真实飞机的飞行数据视频记录的回放以及故障隔离仿真数据的编辑等。
[0063] 配电系统及机上断路器520用于为航电设备提供标准机上电源以及各类供电保护。
[0064] 模拟器网络(网络系统)用于为全系统的控制流、数据流和信息流的传输提供软硬件支持。
[0065] 综上所诉,本发明提供一种真实的航电系统维护训练环境,用于直升机地面维护人员和飞行驾驶人员对航电系统的认知训练,以及针对各种故障和应急情况下的正确操作
和心里技能训练,能够快速提升航电系统维护与故障隔离诊断的能力水平;利用虚拟仿真
和实况仿真结合的方法,可根据训练任务的需要灵活选择航电设备真件或者仿真模拟件;
并且,本发明可重构航电系统训练模拟器中装置的快速重构能力,在直升机后勤保障资源
有限的情况下,使模拟训练设备的效能得到充分发挥,增加了资源配置的灵活性,并且大大提升了直升机的训练保障水平,非常具有实用价值。
[0066] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为
准。
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