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一种模拟 飞行器的虚拟座舱系统

阅读：293发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种模拟飞行器的虚拟座舱系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，包括控制面板，用于完成数据的采集，并发出控制信号；图形仪表显示系统，用于显示控制面板采集的数据；操作系统，接收控制面板发出的控制信号，并完成操作；图形仪表显示系统包括：电子飞行仪表显示模块，根据模拟飞行器飞行需求完成飞行姿态指引指示、水平位置指示，并提供飞行指导参数；发动机指示和空勤告警显示模块，针对操作系统操作的各种参数，进行逻辑判断，产生空勤告警信息。本发明虚拟仪表的指示精度和跟随性等应与实装设备相一致，保证了视觉效果，且飞行员与虚拟座舱的交互应易于操作、准确性高，画面布局简单，易于接受。，下面是一种模拟飞行器的虚拟座舱系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，包括：
控制面板，用于完成数据的采集，并发出控制信号；
图形仪表显示系统，用于显示控制面板采集的数据；
操作系统，接收控制面板发出的控制信号，并完成操作；
其中，所述图形仪表显示系统包括：
电子飞行仪表显示模块，根据模拟飞行器飞行需求完成飞行姿态指引指示、水平位置指示，并提供飞行指导参数；
发动机指示和空勤告警显示模块，针对操作系统操作的各种参数，进行逻辑判断，产生空勤告警信息。
2.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述控制面板包括左侧操作台、前方仪表面板以及右侧操作台。
3.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述操作系统包括油门、方向舵和驾驶杆。
4.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述图形仪表显示系统还包括多功能显示器，多功能显示器显示导航信息，并作为发动机指示和空勤告警显示模块的应急备份显示。
5.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述发动机指示和空勤告警显示模块的显示信息分为三类：系统参数信息、告警信息和维护信息，其中系统参数信息是各系统工作的图形/数字体现；告警信息是发动机指示和空勤告警显示模块各交联系统判别监控对象状态后所发出的告警信号及系统设备处于危险工作状态的提示信息；维护信息是系统设备自身工作状态的反映一记录，用于系统的日常检查维护。
6.根据权利要求1或5所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述电子飞行仪表显示模块通过ARINC429、离散量和模拟量接口与模拟飞行器上各种传感器和设备交联，包括：大气数据计算机、组合导航系统、航姿系统、无线电罗盘、空中交通防撞系统、无线电高度表、塔康、多模式接收机、飞行指示/自动驾驶、飞行数据记录仪、发动机指示和空勤告警模块、近地告警系统、气象雷达以及捷联航向航姿系统。
7.根据权利要求6所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述电子飞行仪表显示模块包括主飞行显示器、导航显示器、电子对抗显示器和自检显示器，所述主飞行显示器显示主飞行画面，导航显示器显示导航画面，电子对抗显示器显示电子对抗画面，自检显示器显示自检画面。
8.根据权利要求7所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述主飞行显示器显示画面包括虚拟画面、真实画面、飞行外景图以及飞行俯视图。
9.根据权利要求8所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述虚拟画面包括虚拟飞行画面、虚拟仪表和模拟飞行器位置坐标。
10.根据权利要求8或9所述的一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，其特征在于，所述真实画面包括速度、高度与真实地形的叠加图，模拟飞行器尾随图以及二维电子地图。

说明书全文

一种模拟飞行器的虚拟座舱系统

技术领域

[0001] 本发明涉及模拟飞行器技术领域，尤其涉及一种模拟飞行器的虚拟座舱系统。

背景技术

[0002] 模拟飞行器的研究开发是开展现代仿真技术研究的重要方向，它主要用于训练飞行员的飞行技能和战术对抗水平，使飞行员尽快掌握飞行要领，具有经济、简单、安全、高效的特点。模拟飞行器构建了非常真实的座舱环境，使人有一种身临其境的感觉。

[0003] 现有的模拟飞行器的虚拟座舱存在一些不足：数据手套驱动的三维模型手视觉效果不理想，电磁跟踪器易受外界环境干扰导致画面抖动等。这些问题都给了座舱自然交互带来了困难，降低了模拟飞行器的实用性。

[0004] 因此，如何提供一种模拟飞行器的虚拟座舱系统成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，虚拟仪表的指示精度和跟随性等应与实装设备相一致，保证了视觉效果，且飞行员与虚拟座舱的交互应易于操作、准确性高，画面布局简单，易于接受。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，包括：
控制面板，用于完成数据的采集，并发出控制信号；
图形仪表显示系统，用于显示控制面板采集的数据；
操作系统，接收控制面板发出的控制信号，并完成操作；
其中，所述图形仪表显示系统包括：
电子飞行仪表显示模块，根据模拟飞行器飞行需求完成飞行姿态指引指示、水平位置指示，并提供飞行指导参数；
发动机指示和空勤告警显示模块，针对操作系统操作的各种参数，进行逻辑判断，产生空勤告警信息。

[0007] 进一步，所述控制面板包括左侧操作台、前方仪表面板以及右侧操作台。左侧操作台设置有襟翼控制盒、着陆滑行灯、应急开关和氧气调节器；前方仪表面板设置有远近台控制盒、数字式组合油量表、起落架收放手柄和正前方控制面板；右侧操作台设置有航空电子启动板、通讯控制盒、组合接收控制盒和空管应答机控制盒。当运行虚拟座舱可执行程序时，操作控制面板上的按键和开关设备，虚拟座舱控制计算机的座舱信号采集模块响应触摸屏操作事件，并将事件转化为控制信号，虚拟座舱控制计算机将这些信号处理打包后利用网络传送给解算计算机，解算计算机的解算模块对数据进行计算与逻辑分析，然后将对应的指示灯、仪表计算结果再输出给虚拟座舱控制计算机，对控制面板上的仪表和指示灯的状态显示进行实时驱动。

[0008] 进一步，所述操作系统包括油门、方向舵和驾驶杆，采用真实部件仿真，可使飞行员易于接受，便于操作。

[0009] 进一步，所述图形仪表显示系统还包括多功能显示器，多功能显示器显示导航信息，并作为发动机指示和空勤告警显示模块的应急备份显示。

[0010] 进一步，所述发动机指示和空勤告警显示模块的显示信息分为三类：系统参数信息、告警信息和维护信息，其中系统参数信息是各系统工作的图形/数字体现；告警信息是发动机指示和空勤告警显示模块各交联系统判别监控对象状态后所发出的告警信号及系统设备处于危险工作状态的提示信息；维护信息是系统设备自身工作状态的反映一记录，用于系统的日常检查维护。

[0011] 显示处理计算机采集发动机系统、环控系统、操纵系统、燃油系统、液压系统、电气系统和大气数据系统的参数，对各种数据进行逻辑判断，并产生空勤告警信息。这些参数和信息经由发动机指示和空勤告警显示模块的显示器显示。

[0012] 进一步，所述电子飞行仪表显示模块通过ARINC429、离散量和模拟量接口与模拟飞行器上各种传感器和设备交联，包括：大气数据计算机、组合导航系统、航姿系统、无线电罗盘、空中交通防撞系统、无线电高度表、塔康、多模式接收机、飞行指示/自动驾驶、飞行数据记录仪、发动机指示和空勤告警模块、近地告警系统、气象雷达以及捷联航向航姿系统。

[0013] 进一步，所述电子飞行仪表显示模块包括主飞行显示器、导航显示器、电子对抗显示器和自检显示器，所述主飞行显示器显示主飞行画面，导航显示器显示导航画面，电子对抗显示器显示电子对抗画面，自检显示器显示自检画面。

[0014] 进一步，所述主飞行显示器显示画面包括虚拟画面、真实画面、飞行外景图以及飞行俯视图。

[0015] 进一步，所述飞行外景图为地形地貌。

[0016] 进一步，所述虚拟画面包括虚拟飞行画面、虚拟仪表和模拟飞行器位置坐标。

[0017] 进一步，所述真实画面包括速度、高度与真实地形的叠加图，模拟飞行器尾随图以及二维电子地图。

[0018] 本发明的有益效果在于：本发明能够响应虚拟座舱控制面板上的开关、旋钮等设备的操作事件，并进行对应参数的设置，实现人机交互；接收上位机控制指令，分析判断仿真系统的工作状态，进而按照要求切换显示界面；通过网络协议接口接收上位机传来的数据信息，控制显示页面相应字符、图形等显示状态和数据的更新；通过网络通信将虚拟座舱模块产生的操作数据传送给上位机，完成与上位机的实时连接；对特定的仪表或控制盒可实现界面的局部放大。虚拟仪表的指示精度和跟随性等应与实装设备相一致，保证了视觉效果，且飞行员与虚拟座舱的交互应易于操作、准确性高，画面布局简单，易于接受。
附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0020] 图1为本发明的结构示意图。

[0021] 图2为本发明主飞行显示器显示画面的结构示意图。

具体实施方式

[0022] 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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0023] 参阅附图1-2，本发明实施例提供了一种模拟飞行器的虚拟座舱系统，包括：控制面板，用于完成数据的采集，并发出控制信号；
图形仪表显示系统，用于显示控制面板采集的数据；
操作系统，接收控制面板发出的控制信号，并完成操作；
其中，图形仪表显示系统包括：
电子飞行仪表显示模块，根据模拟飞行器飞行需求完成飞行姿态指引指示、水平位置指示，并提供姿态、航向、空速、高度等飞行指导参数；
发动机指示和空勤告警显示模块，针对操作系统操作的各种参数，进行逻辑判断，产生空勤告警信息。

[0024] 在另一种实施例中，控制面板包括左侧操作台、前方仪表面板以及右侧操作台。左侧操作台设置有襟翼控制盒、着陆滑行灯、应急开关和氧气调节器；前方仪表面板设置有远近台控制盒、数字式组合油量表、起落架收放手柄和正前方控制面板；右侧操作台设置有航空电子启动板、通讯控制盒、组合接收控制盒和空管应答机控制盒。当运行虚拟座舱可执行程序时，操作控制面板上的按键和开关设备，虚拟座舱控制计算机的座舱信号采集模块响应触摸屏操作事件，并将事件转化为控制信号，虚拟座舱控制计算机将这些信号处理打包后利用网络传送给解算计算机，解算计算机的解算模块对数据进行计算与逻辑分析，然后将对应的指示灯、仪表计算结果再输出给虚拟座舱控制计算机，对控制面板上的仪表和指示灯的状态显示进行实时驱动。

[0025] 在另一种实施例中，操作系统包括油门、方向舵和驾驶杆，采用真实部件仿真，可使飞行员易于接受，便于操作。

[0026] 在另一种实施例中，图形仪表显示系统还包括多功能显示器，多功能显示器显示惯导、气象雷达等导航信息，并作为发动机指示和空勤告警显示模块的应急备份显示。

[0027] 在另一种实施例中，发动机指示和空勤告警显示模块的显示信息分为三类：系统参数信息、告警信息和维护信息，其中系统参数信息是各系统工作的图形/数字体现；告警信息是发动机指示和空勤告警显示模块各交联系统判别监控对象状态后所发出的告警信号及系统设备处于危险工作状态的提示信息；维护信息是系统设备自身工作状态的反映一记录，用于系统的日常检查维护。

[0028] 显示处理计算机采集发动机系统、环控系统、操纵系统、燃油系统、液压系统、电气系统和大气数据系统的参数，对各种数据进行逻辑判断，并产生空勤告警信息。这些参数和信息经由发动机指示和空勤告警显示模块的显示器显示。

[0029] 在另一种实施例中，电子飞行仪表显示模块通过ARINC429、离散量和模拟量接口与模拟飞行器上各种传感器和设备交联，包括：大气数据计算机、组合导航系统、航姿系统、无线电罗盘、空中交通防撞系统、无线电高度表、塔康、多模式接收机、飞行指示/自动驾驶、飞行数据记录仪、发动机指示和空勤告警模块、近地告警系统、气象雷达以及捷联航向航姿系统。

[0030] 在另一种实施例中，电子飞行仪表显示模块包括主飞行显示器、导航显示器、电子对抗显示器和自检显示器，主飞行显示器显示主飞行画面，导航显示器显示导航画面，电子对抗显示器显示电子对抗画面，自检显示器显示自检画面。

[0031] 在另一种实施例中，主飞行显示器主要分为：中央控制模块、地平仪模块、刻度带模块、转盘和文字模块。中央控制模块，作为主飞行显示器的控制核心；地平仪模块，利用模拟地形纹理贴图法来实现的，能够显示模拟飞行器飞行的高度和航向的变化幅度；刻度带模块，使得飞行员能够通过其刻度带的变化直接从画面上获取当前飞行高度及空速的确切值；转盘和文字模块，其中，转盘用来显示飞机飞行的航向，添加文字主要是标注刻度带中的速度和高度条，这样可以使飞行员一眼就分辨出主飞行显示器左边表示的是速度，右边表示的是高度，同时了解模拟飞行器飞行的方位，及时对模拟飞行器航路做出调整。

[0032] 在另一种实施例中，主飞行显示器显示画面包括虚拟画面、真实画面、飞行外景图以及飞行俯视图。

[0033] 在另一种实施例中，飞行外景图为地形地貌。

[0034] 在另一种实施例中，虚拟画面包括虚拟飞行画面、虚拟仪表和模拟飞行器位置坐标。其中，虚拟仪表包括高度表、地平仪和水平姿态仪。

[0035] 在另一种实施例中，真实画面包括速度、高度与真实地形的叠加图，模拟飞行器尾随图以及二维电子地图。

[0036] 本发明能够响应虚拟座舱控制面板上的开关、旋钮等设备的操作事件，并进行对应参数的设置，实现人机交互；接收上位机控制指令，分析判断仿真系统的工作状态，进而按照要求切换显示界面；通过网络协议接口接收上位机传来的数据信息，控制显示页面相应字符、图形等显示状态和数据的更新；通过网络通信将虚拟座舱模块产生的操作数据传送给上位机，完成与上位机的实时连接；对特定的仪表或控制盒可实现界面的局部放大。虚拟仪表的指示精度和跟随性等应与实装设备相一致，保证了视觉效果，且飞行员与虚拟座舱的交互应易于操作、准确性高，画面布局简单，易于接受。

[0037] 图形仪表显示系统的显示内容如图符形状、字符、亮度和大小应与实装机相一致，同真实设备具有相同的操作与控制逻辑系统运行仿真频率要同主仿真程序等其他分系统具有相同的频率。所有虚拟仪表的指示精度和跟随性等应与实装设备相一致飞行员与虚拟座舱的交互应易于操作、准确性高，画面布局简单，易于接受系统如果报错，能够方便查找问题。

[0038] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0039] 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。

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