飞行训练模拟器设计
ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ ＡＮＤ ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ 人工智能及识别技术
飞行训练模拟器设计
谷树山 。柴守权 。王江南 （１．海军航空兵学院模拟中心，辽宁葫芦岛１２５００１；２．９２００１部队，山东青岛２６６０１１）
摘要：介绍了飞行训练模拟器的基本组成和设计方法。采用ＣＡＮ总线技术实现了飞行模拟器座舱系统，利用Ｄｉ—
ｒｅｃｔＳｏｕｎｄ技术实现了音响系统，选用ＶｅｇａＰｒｉｍｅ、ＣＴＳ和Ｃｒｅａｔｏｒ开发了视景系统。应用实践证明，该模拟器性能稳 定，操作、维护方便，能够适应部队模拟飞行训练的需要。
关键词：飞行训练模拟器；ＣＡＮ总线；ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ技术；Ｖｅｇａ Ｐｒｉｍｅ平台
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ
ＧＵ Ｓｈｕ—ｓｈａｈ１，ＣＨＡＩ Ｓｈｏｕ－ｑｕａｎ２，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｇ－ｎａｎ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ，Ｎａｖｙ Ｆｌｙｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｈｕｌｕｄａｏ １２５００１，Ｃｈｉｎａ ２．Ａｒｍｙ ９２００１，Ｓｈａｎｇｄｏｎｇ Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０１ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＡＮ－ｂｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｕｄｉｏ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ ｗａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｖｉｓｕａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｖｅ— ｇａ Ｐｒｉｍｅ，ＣＴＳ ａｎｄ Ｃｒｅａｔｏｒ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒ— ｍａｎｃｅ，ｅａｓｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｓｉｍｐｌｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ＣＡＮ—ｂｕｓ；ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ ｔｅｃｈａｏｌｏｇｙ；Ｖｅｇａ Ｐｒｉｍｅ ｔｅｒｒａｃｅ
１ 引言
随着飞行仿真技术的发展，现代飞行模拟训练的独特功
能和巨大效益使其成为逐渐实现质量、素质建军的一种重要
手段和武器装备研制的重要内容『１１。国内外的飞行训练实践表
明：基于飞行模拟器的模拟飞行训练不仅可以不受天气等自
然条件的制约，并且降低了相关部门的保障难度，保证了飞
行训练安全。在整个模拟飞行过程中，飞行模拟器不仅要为
飞行员提供逼真的视觉（座舱外的视景和座舱内的仪表、指
示灯指示）、力感和动感，还要有逼真的音响效果（听觉）。
因此，在飞行模拟器的研制过程中，主要考虑以上４个因素
的模拟仿真程度。
２飞行模拟器组成
飞行模拟器就是以飞行模拟座舱为基本设备实现的人在
回路中的飞行仿真系统闭。本节以某型飞机飞行训练模拟器为
例，对飞行模拟器的一般组成进行探讨。
某型飞机飞行模拟器由主控系统、模拟座舱系统、视景
系统、音响系统、计算机网络系统和管理系统组成。系统结
构框图如图１所示。
２．１模拟座舱系统 模拟座舱系统采用与飞机实际座舱尺寸１：１的比例进行仿
真，其设计内容主要包括以下几个方面：操纵系统、操纵负
荷系统、指示系统、仪表系统和座舱抖振系统。
（１）操纵系统
根据所采集信号的类别，操纵系统又可分为开关量操纵
系统和模拟量操纵系统。开关量操纵系统主要是指自锁式按
钮、非自锁式按钮、互锁式按钮、两态或三态电门、自动复
位式电门和波段开关６种开关量操纵设备；模拟量操纵系统
主要是包括驾驶杆、方向舵、油门以及各种旋钮等模拟量操
纵设备。飞行员通过操纵系统可实现对飞机的操纵控制。 操纵系统 ； ————１广———］： 簇 操纵设备ｒ一１采集模块
． ．， 一Ｌ． ．．．．． ． ．． －．ｊ‘ ————］ｒ——］： 蒺 操纵设备ｒ１采集模块ｆ『Ｔ
操纵负荷系统
指示系统 亟
篓 ｝＝ Ｃ Ａ Ｎ 总 线 计 算 机 网 络
图１飞行模拟器系统结构框图
（２）仪表系统
仪表系统为飞行员提供飞机的高度、空速、升降速度、
航向、姿态及发动机的工作状态等信息。
（３）操纵负荷系统
操纵负荷系统为飞行员提供逼真的操纵感觉。所研究的
操纵负荷系统主要是指杆力模拟系统，为飞行员提供驾驶杆
纵向和横向的操纵感觉。
作者简介：谷树山（１９７２一），男，工程师，学士，研究方向：
飞行器仿真；柴守权（１９７０一），男，工程师，硕士，研究方
向：机载设备检测与控制；王江南（１９８２一），男，工程师，
硕士，研究方向：飞行动力学仿真与研究。
收稿日期：２０１３—０１—１６
奠 ，
电脑编程技巧与维护
（４）指示系统
指示系统是由座舱仪表板上的一些指示灯、警告信号灯、
数码管等设备组成，这部分设备的控制信号经上位机逻辑解
算后得出，然后由单片机控制，其中数码管显示采用静态显
示，指示灯和警告信号灯控制根据电压及电流特性进行驱动。
（５）座舱抖振系统
座舱抖振系统主要用于模拟飞机在飞行时的高频振动，
给飞行员更逼真的运动感觉，有抖振装置和振动装置两部分
组成。振动装置用以模拟发动机状态变化引起的抖振和失速
等特情时引起的抖振；抖动装置用以模拟飞机起飞、着陆和
收放起落架等引起的座舱振动。 ２．２主控系统
主控系统主要完成对操纵系统的信号采集，并经飞行动
力学方程解算，得出各种控制信号，控制仪表系统、视景系
统、指示系统、操纵负荷系统和音响系统的工作。
２．３视景系统
视景系统包括图形计算机、显示球幕、图像拼接单元、
投影仪和地形数据库等；能够产生较丰富驾驶舱外的视景， 包括白天、黄昏、晴天、下雨、起雾等气候条件，在模拟飞
行训练中能够为飞行员提供逼真的目视飞行环境。
２．４音响系统
在模拟训练时，音响系统一方面为实时视景伴音，对视
觉效果进行增强与渲染，另一方面又独立地提供重要信息，
使飞行员感到身临其境，帮助飞行员通过听觉正确判断飞机
的飞行状态。
２．５管理系统
管理系统包括实时飞行仿真管理软件和控制中心，飞行
管理软件的主要作用是协调所有系统共同工作。控制中心可
完成飞行科目设置、故障设置、飞行环境设置、实时监控、
显示、记录训练过程和结果，使模拟飞行训练方便、快捷、
有序地进行。
２．６计算机网络系统
视景系统、音响系统的控制信号来自飞行模拟器的主控
计算机，管理系统与主控系统之间也需要大量的数据交换，
因此系统需要在不同计算机之间进行参数传输，网络通信是
必不可少的条件。本系统采用的是客户碉艮务器结构的应用程
序，这种结构非常适用于分布式处理的计算机网络环境。由
于系统是面向ＰＣ机平台的应用，因此采用基于ＴＣＰ￣Ｐ协议
的Ｗｉｎｓｏｃｋ接口实现网络间的数据传输。
３相关技术实现
３．１飞行动力学方程建模
飞行动力学方程解算主要是根据所采集到的驾驶杆、方
向舵、油门、操纵开关和电门等操纵数据，实时解算出飞机
的各种飞行参数，并将飞机的运动位置及姿态等有关参数传
送到各个模块；接收管理系统对课目等的设置并作出相应的
处理，尤其要描述特情的现象并对飞行员处置情况作出相应
的判断，设置飞机新的状态。该系统的主要数学模型有：
（１）质心动力学、质心运动学模型
器 作为全量的动力学模型解算，质心动力学方程和质心转
动动力学方程应该是联立求解的。为叙述方便这里分别进行
说明，质心动力学方程和质心转动力学方程分别如式（１）和
式（２）所示：
一 Ｖ ）＝
—ｍ １， ）＝
ｍ（ ｄ￣＂ｚｒ＋ Ｖ －－－－ ， ）＝
’ ｖ．ｃｏｓ，ｇｃｏｓ￣＋，；ｔ 一。。ｓｙ 嘴 ｝ ｎ ｓ．ｎ 十 ｆｓ＿ｎ ｓｉｌ１ ∞ｓ ｃｏｓ７ｓｉｎ￣） ； ｓｉｎＴｓｉｎ，ｇｓｉｎｙＪ＋ｃｏｓｙｃｏｓｉｐ－）（２） 、 二 。。ＳＩ９ｓ．ｍ ＋、 （ｃｏｓ，，血ｌ１９ｓｉｎ ＋ｓ．ｍ 。０ｓ ＋ （一 ｝ 、厶
上两式中， ， ， 分别为飞行速度在３个机体轴的分
量； ， ，， 分别为飞机旋转角速度在３个机体轴的分量；
， ．， 分别为作用在飞机上的力在３个机体轴的分量； ．
为飞机的迎角和侧滑角；７， ， 为飞机的３个姿态角：坡度、
俯仰角和偏航角。对式（２）进行积分就得到了飞机相对于地面
坐标系的位置（Ｘｄ Ｙ ，ｚｄ）。
（２）飞机绕质心转动动力学和转动运动学模型
机体轴系的质心转动动力学方程，如式（３）：
Ｉ －－ ∞ 一 ＝ ：
等 ）等）＝∑Ｍ ｒ 产 （ 一 ） （ 一 ） ∑Ｍ
』 ＋（Ｉ ，－１ 』 国 ）＝∑
式中，』 ，』ｌＪ， ：分别为飞机相对于３个机体轴的转动惯
量；』 为飞机相对于ｘ、ｖ轴的惯性积。由于飞机基本具有纵
对称面，所以其相对于ｚ、Ｘ轴和Ｙ、ｚ轴的惯性积
Ｉ ：， ＝０。 ，２ ， 分别为作用在飞机上的力矩矢量
在机体轴上的分量。对式（３）积分就可得到飞机旋转角速度在
机体坐标系的分量。得到了飞机旋转角速度在机体坐标系的
分量后，应用四元数法来求得飞机姿态角，如式（４）。
＝ａｒｃｓｉｎ【２（ｑ。ｑ 一ｑｏｑ ）ｌ ｌ ａｒｃｃ。ｓ 一９ ＋ｇ 一 ）／ｃｏｓ．９】 ｓｇｎｆ—ｑ：吼一ｑｏｑ 】｝ ＝ａｒｃｃｏｓ［（ｑ：＋ｑ 一ｑ 一ｑ ），ＣＯＳ ］・ｓｇｎ［一ｇ ｇ 一ｇ。口２】｝
３．２利用ＣＡＮ总线技术实现座舱系统
座舱系统各部分的功能分别集中于一个ＣＡＮ总线的控制
节点上来实现。ＣＡＮ总线是德国ＢＯＳＣＨ公司从８０年代初为
解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开
发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质
可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达
１．２５Ｍｂｐｓ，波特率低于５Ｋｂｐｓ时通信距离可长达１０Ｋｍ。它的
出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通
信提供了强有力的技术支持日。仅以驾驶杆操纵负荷模拟系统
为例，介绍座舱系统的实现方法。
驾驶杆操纵负荷模拟系统为飞行员提供驾驶杆纵向／横向
操纵操纵感觉。杆力模拟系统采用力矩电机输出，通过控制 ＋
＋
基于PC的直升机训练模拟器视景系统架构探讨
总第156期
2008年第4期直升机技术
HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．156
No．42008
文章编号：1673—1220(2008)044306-04
基于PC
的直升机训练模拟器视景系统架构探讨
马天翼1，李孝松2，张建国1
(1．中国直升机设计研究所，景德镇，333001；2．海军驻景德镇地区航空军事代表室，景德镇，333002)
摘要针对直升机训练模拟器的视景特点，并结合实例讨论了基于Pc的视景系统架构，并应用VegaPrime
场景驱动软件，使用MuhiGenCreator等开发工具，生成直观、真实三维视景系统的具体过程与方法。
关键词地形数据库；视景系统；训练模拟器
中图分类号：V216．8文献标识码：A
TheDiscussionofVisual
SystemArchitecturein
HelicopterFlightTrainingSimulator
MA
Tian．yil，LIXia9一son92，ZHANGJian．gu01
(1．China
HelicopterResearchand
DevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001；
2．ThePLA
NavyMilitaryAffairs
DelegateOfficeinJingdezhen，Jingdezhen，333002)
AbstractForthecharacteristicof
helicoptertrainingsimulator，andcombininginstance，wediscuss
thearchitecturebased
onPCandthe
wmyof
creatingintuitionistic、realitythree—dimensional
reality
systembythetoolsofMultiGenCreator
etc．
Keywords．terraindatabase；visualsystem；trainingsimulator
基于游戏杆的飞机驾驶仿真训练系统
◇科技论坛◇ 科技一向导 ２０１１年第２９期 基于游戏杆的飞机驾驶仿真训练系统 房敏 （北京蓝天航空科技有限责任公司 中国北京１０００８５） 【摘要】由于传统的飞机驾驶模拟器的价格一般比较昂贵，本文提出了一种新型的基于游戏杆的简易驾驶仿真系统，用于满足基层单位 的低费用训练要求，以及一些科普方面的要求。同时将对驾驶仿真过程中的数据进行实时记录重放显示，能有效提高训练效果和科普演示效 果。同时也容易实现成建制的飞行小队、中队进行战术训练。 【关键词】飞行仿真；模拟器数据回放；仿真训练 Ｏ．引言 近年来，随着国家大力支持航空工业。航空科技也随着迅猛发展， 各种飞机及航空设备大量装备到基层单位 随之而来的需要是有某种 经济的、高效的方式进行设备的熟悉，训练、演练和相关系统的研究。 随着这些需求的提出．用户也日益重视训练用仿真器的研制与发展。 早在２０世纪７Ｏ年代．我公司就生产了第一台拥有自主知识产权的空 军某型主力战机模拟器。此后．我公司又陆续生产了多种类型的各型 军用、民用飞机飞行模拟器。但是受设备本身包含的高技术含量的部 件和其复杂组合的影响，真正的飞机模拟器的价格一直高居不下。不 是基层单位能够承受的．且影响了各种国产飞机在国内的销售和培训 工作。本文尝试使用Ｊｏｙｓｔｉｃｋ来模拟固定翼飞机的驾驶并对驾驶数据 进行记录．一边进行显示分析。 １．飞机驾驶仿真训练系统设计方案 １．１仿真的目的 飞机驾驶仿真训练系统将节省大量的资金．提高培训质量和培训 的安全性：同时使得培训不受天气、场地等客观条件限制．保证了培训 时间，提高了培训成果。该系统使用Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋６．０。在ＦｌｉｇｈｔＳｉｍ和 ＯｐｅｎＧＶＳ ４＿３环境下编写．进入该系统时自动加载驾驶环境信息．在 模拟器驾驶开始前，可以进行驾驶科目训练的时间（白天或晚上）。该 系统主要采用结构化设计，可移植性好，通过不同类型的飞机参数的 设置．可以进行不同类型和型号的飞机驾驶模拟训练．同时也有利于 用户升级，操作使用方便。 １．２系统中游戏杆的硬件输入输出定义 游戏杆．即使Ｊｏｙｓｔｉｃｋ．是Ｋｅｎｆｉｎ￣ｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ推出的一 种设计用于各种ＰＣ模拟的仿真型操纵设备．它特别适合用于各种飞 机的模拟操作。下文中若是提到Ｊｏｙｓｔｉｃｋ．就是指游戏杆 蠢 ■ 游戏杆全貌 驾驶杆手动部分及说明 脚蹬 驾驶杆上的标准按钮可以模拟飞机驾驶手柄上的各种重要的开 关、调整片、扳机、按钮之类的各种开关量和模拟量。油门杆上的标准 按钮可以模拟发话按钮、屏显显示画面切换等功能。另外还有写通用 按钮可以模拟襟翼收放开关、起落架收放开关、飞机启动按钮等各种 按钮．以满足培训需求 １＿３基于游戏杆的飞机驾驶训练系统与传统飞机模拟器的区别 基于Ｊｏｙｓｔｉｃｋ驾驶训练模拟系统与传统的模拟器的主要区别在于 将Ｊｏｙｓｔｉｃｋ取代了传统的模拟器驾驶操作硬件．传统的模拟器的信息 流程图与基于Ｊｏｙｓｔｉｃｋ驾驶模拟器的替代关系如图所示：
基于GJB 5000A的航天训练模拟器软件研制创新与应用
J软件质量管理专栏 7基于GJB 5000A的航天训练模拟器 软件研制创新与应用周宏琼梁立华张炎晁建刚(中国航天员科研训练中心，北京100094)摘要针对当前航天训练模拟器软件的研制状况，对实施过程中存在的一些问题进行了分析， 结合GJB 5000A—2008《军用软件能力成熟度模型》的思想和内容，重点从软件生存周期、软件开 发过程及软件复用三方面提出了一些解决措施，为提升模拟器软件的研制能力、软件过程可视化、软 件质量等提供了参考。关键词航天训练模拟器软件能力成熟度模型GJB 5000A软件工程化引言航天训练模拟器的研制随载人航天工程任务的 开展而启动。鉴于数字仿真具有方便、灵活、可重 复性等特点，在我国航天训练模拟器中，数字仿真 比重正逐年增加，其实现软件的复杂度和规模也在 不断提升，软件研制的质量已成为确保模拟器系统 研制质量的关键。近年来，软件能力成熟度模型被广泛应用于航 天软件领域，均取得了较好的效果，如我国航天器 软件研制领域中的本地化应用[1]，航天工程地面测 控软件生存周期模型的改进实践等。软件能力成熟度模型是由国内外卓越软件企业 的经验汇聚而成的最佳实践，它强调严格的过程控 制，特别强调精细化管理，要求对软件研制、生 产、交付及维护等全生命周期实施管控。2008年 总装备部颁布了 GJB 5000A—2008《军用软件研 制能力成熟度模型》[3]，并在各大军工集团及其下 属军工企业推广实施。GJB 5000A只规定了应该“做什么”，并没有 指明具体“怎么做”，尚缺少统一的详细指南以解 决组织面临的具体问题。通过运用“软件能力成 熟度模型”的思想和技术，结合实际工作情况， 针对模拟器软件研制在软件生存周期、开发过程 及软件复用3个方面的现状及存在问题，提出了 一些可行的解决措施，为模拟器软件研制过程的 可视化、规范化管理提供了借鉴，对于需不断提 升仿真装备软件产品质量的研制单位，也将起到 积极的参考作用。1 GJB 5000A的推进和实施20世纪80年代末，美国卡内基梅隆大学软件 研究所（SEI)受美国国防部的委托，率先在软件 行业从软件过程能力的角度提出了软件过程成熟度 模型（CMM)，用于评价软件机构（软件开发企 业）的软件过程能力。之后的十几年，CMM的改 进工作一直不断地进行着。美国国防部希望把现在 所有的和将被开发出来的各种能力成熟度模型集成ZHILIANG YU KEKAOXING40---------------------------2018年第4期♦总第196
某飞行训练模拟器飞行轨迹绘制
第２ｌ卷第６期 ２０１１年６月 计算机技术与发展
ＣＯＭＰＵＴＥＲ Ｉ＇ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＶｏＪ．２１ Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ ２Ｏｌ１
某飞行训练模拟器飞行轨迹绘制
谢保川
（海军模拟飞行训练中心，北京１０２４８８）
摘要：ＧＤＩ＋（图形设备接口）是Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统的一个子系统，它把Ｗｉｎｄｏｗｓ中关于绘制图形的ＡＰＩ函数封装在一组 类中，在一种与设备无关的环境下提供了一套统一的绘图编程模型，利用ＧＤＩ＋可方便快捷地实现应用程序与图形设备 的交互。飞行模拟器的飞行轨迹为教员提供了直观的飞机位置显示，结合某型飞行模拟器的研制，采用ＧＤＩ＋，通过先在 内存建立一块“虚拟画布”，然后将需要画的图形先画在这块“虚拟画布”上，最后再一次性将整块“虚拟画布”画到真正的 窗体上这样的“双缓冲”技术，在Ｖｉｓｕａｌ ｃ＃．Ｎｅｔ下对飞行模拟器的飞行轨迹进行了绘制。 关键词：图形设备接口；飞行模拟器；飞行轨迹；双缓冲 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—６２９Ｘ（２０ｌ１）０６－０１７７－０４
Ｐｌｏｔｔｉｎｇ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｔｒａｃｋ ｆｏｒ Ｆｌｉｇｈｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ
ＸＩＥ Ｂａｏ－ｃｈｕａｎ
（Ｎａｖａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｆｌｉｇｈｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２４８８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＤＩ＋ｉｓ ａ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗｉｎｄｏｗｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｐａｃｋｓ ｔｈｅ ＡＰＩ ｏｆ ｐｌｏｔｔｉｎｇ ｇｒａｐｈ ｉｎｔｏ ｌｉｂｒａｒｙ．Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｕｎｉｆｏｒｍ ｐｌｏｔ ｐｒｏｇｒａｍ ｍｏｄｅｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ．Ｉｔ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ ａｎｄ ｑｕｉｃｋｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｄｅｖｉｃｅ．Ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｃｋ ｐｒｏｖｉ￣ｓ ｖｉｓｕａｌ ａｉｒｐｌａｎｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｆｏｒ ｆｌｉｇｈｔ ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ， ｔｈｅ ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｃｋ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆＧＤＩ＋ｕｎｄｅｒ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＃．Ｎｅｔ．Ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆｔｈｅ ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｃｋ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｄｕａｌ－ｂｕｆｆｅｒ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｄｕａｌ－ｂｕｆｆｅｒ ｉｓ ｔｈａｔ ｖｉｒｔｕａｌ ＣａｎＶ￣ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｍｏ￣ｏｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｇｒａｐｈ ｉｓ ｐｌｏｔｔｅｄ ｉｓ ｐｌｏｔ－ ｔｅｄ ｏｎ ｔｌｌｅ ｆｏｒｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＤＩ＋；ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｃｋ；ｄｏｕｂｌｅ ｂｕｆｆｅｒ
航空兵分队模拟训练系统教员控制台设计与实现
第４２卷第４期２０２０年８月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ４２ Ｎｏ４Ａｕｇ２０２０
文章编号：１６７３⁃３８１９（２０２０）０４⁃０１３７⁃０４
航空兵分队模拟训练系统教员控制台设计与实现
朱 涛１，来 淼２，万鹏程１，赵保明１（１空军石家庄飞行学院飞行模拟训练系，北京 １００１９５；２空军研究院特种勤务研究所，北京 １００１９５）
摘 要：教员控制台是飞行模拟训练系统的控制中枢，其主要功能是实现对训练全过程的控制及监视。针对航空兵分队模拟训练系统的特点，在总结传统单机的飞行训练模拟器教员控制台功能的基础上，深入分析了教员控制台系统需要扩展的相关功能需求，研究了系统工程实现的模块结构及关键技术。该系统已经在多型（套）航空兵分队模拟训练系统中得到应用，实践表明，该系统功能完备，使用便捷，实用性强，对同类系统的构建具有一定的参考意义。关键词：航空兵分队模拟训练系统；教员控制台；分布式交互仿真；飞行模拟器中图分类号：ＴＰ３９１９ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０２０．０４．０２７
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＩｎｓｔｒｕｃｔｏｒｓＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｔａｔｉｏｎｆｏｒＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｔ
ＴａｃｔｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｒａｉｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ
ＺＨＵＴａｏ１，ＬＡＩＭｉａｏ２，ＷＡＮＰｅｎｇ⁃ｃｈｅｎｇ１，ＺＨＡＯＢａｏ⁃ｍｉｎｇ１（１．ＡｉｒＦｏｒｃｅＦｌｉｇｈｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒｏｆＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＦｌｉｇｈｔＡｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９５；２．ＡｉｒＦｏｒｃｅＡｃａｄｅｍｙＳｐｅｃｉａｌＳｅｒｖｉｃｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔａｔｉｏｎ（ＩＯＳ）ｉｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｅｎｔｅｒｏｆｆｌｉｇｈｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｗｈｏｌｅｔｒａｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆａｖｉａｔｉｏｎｕｎｉｔｔａｃｔｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｍａｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＩＯＳｆｏｒｔｈｅｓｉｎｇｌｅｆｌｉｇｈｔｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｄｅｅｐｌｙａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｅｘｔｅｎｄｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＩＯＳ，ａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｍｏｄｕｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｕｎｔｉｌｎｏｗ，ＩＯＳｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｓｅｖｅｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆａｖｉａｔｉｏｎｕｎｉｔｔａｃｔｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ．ＰｒａｃｔｉｃｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔＩＯＳｈａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，ｅａｓｙｕｓａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔｒｏｎｇｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ＩＯＳｈａｓｇｒｅａｔｖａｌｕｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｓｙｓｔｅｍｓｔｏｓｔｕｄｙｗｈｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｖｉａｔｉｏｎｕｎｉｔｔａｃｔｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔａｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌｉｇｈｔｓｉｍｕｌａｔｏｒ
民用飞行器仿真模拟与训练方法研究
科技创新导报2016 NO.23Science and Technology Innovation Herald航空航天科学技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald13目前，大多数航空发达国家已充分利用了高等级模拟机的逼真性和训练的安全性，在模拟机上针对飞行员的任务执行进行有效地模拟训练。近年来在我国，飞行器仿真模拟也有了很大的发展，但大多用于军事领域以及民航领域。而民用飞行器种类复杂，执行任务多样化，具有很强的特殊性。一般性质的飞行器仿真训练与训练方法不具有代表性和针对性，制定民用飞行器仿真模拟与训练技术方案有利于更高效地对民用飞行器进行针对性训练。根据飞行原理和操作方式的不同，首先将民用飞行器分为固定翼飞行器和旋翼飞行器两大类，然后根据两大民用飞行器类型制定仿真模拟与训练方法。1 民用飞行器仿真模拟1.1 民用固定翼飞行器的仿真模拟固定翼飞行器构造简单，机械可靠性和安全性高，载荷大，力效比高，经济效益好，因此成为民航、空中运输、快递各行业的主要和首选机型。固定翼飞机哪怕因发动机故障而停车，只要有合适的降落场地，也可以用滑翔安全着陆，唯一不足是其起飞和降落对场地的要求和限制问题。针对民用固定翼飞行器的飞行任务特点，适合采用全任务飞行模拟器。这是一种结构复杂、功能齐全的大型模拟装置。它由模拟座舱、视景系统、运动系统等组成，可覆盖包括起飞、着陆在内的90％以上飞行训练的科目，是目前最为先进、完整的地面训练设备。为了进行高标准的仿真模拟，需要计算机系统中设置真实环境下的飞行参数，增加气象环境等不稳定因素；需要在视景系统中设置提供机场环境和飞行路线；需要在模拟操纵的同时运动系统随之进行姿态的改变……而民用固定翼全任务飞行模拟器除了能够要提供基本科目相关的配置，还要根据民用固定翼飞行器所执行的特殊任务，在模拟飞行的基础上增加相对应的训练科目的软件硬件。例如，民航飞行中需要进行机组资源管理，运输飞行中需要进行物流资源的分配，这些执行任务都应该能够在民用固定翼全任务飞行模拟器上进行仿真训练。1.2 民用旋转翼飞行器的仿真模拟旋转翼飞行器的出现，弥补了固定翼飞行器对于起降场地要求的不足，所以，民用旋转翼飞行器常运用于处理突发情况，例如野外搜救，物资投放，公安处理紧急情况等。大多都是在没有理想的平坦地面供固定翼起降的环境下使用旋转翼飞行器。民用旋转翼飞行器的仿真模拟，对比民用固定翼飞行器，除了注意飞行器结构和操纵方式不同之外，还需要注意所执行任务的多种多样性以及其经济成本。民用旋转翼飞行器的仿真模拟不适合采用全任务飞行模拟器，其任务的多样性很难不计成本地全部仿真模拟，并且民用旋转翼飞行器的商业价值远不如民用固定翼飞行器。因此，民用旋转翼飞行器的仿真模拟适合采用以计算机为基础的训练设备。除了起飞、悬停、转弯、定点着陆等训练科目需要计算机外联简易操纵系统进行仿真模拟外，还需要开发能够模拟特殊任务的配套软件，经过计算机仿真模拟训练掌握如野外搜救、物资投放、播种、喷洒农药等操作程序要领。2 训练方法研究在硬件软件兼备的条件下，还需要制定科学有效的训练方法才能达到应有的训练效果。虽然上面讨论了两种不同类型的飞行仿真模拟，但其训练技术方法都可以归纳为“N+1训练法”。其中的“N”是指基础飞行仿真模拟的N项训练科目，是对基础飞行训练科目的仿真模拟。“1”是指飞行仿真模拟一种特殊任务下的训练科目，是在基础飞行训练科目上的仿真模拟。具体实施方法如下。(1)进行仿真模拟训练前先进行真机的座舱实习和飞行体验，以了解模拟训练机与真机的不同，树立正确的印象观。在今后仿真模拟训练中如果感觉和真机训练大有不同，应该让训练者以真机为准。(2)了解模拟器的构造功能和正确使用方法，遵守模拟器使用守则和程序。训练者在训练之前应该掌握模拟器每一项功能的使用，并能够与真机功能部位进行对应。仿真模拟程度再高依然会与真机在结构功能方面有一点差距，训练者必须掌握此差距，防止形成错误观念。(3)在规定模拟飞行的计划时间内完成每一项训练科目，即按纲施训。施训者根据每一项训练科目的难易程度DOI：10.16660/ki.1674-098X.2016.23.013民用飞行器仿真模拟与训练方法研究陈浩（空军空降兵学院 广西桂林 541002）摘 要：民用飞行器是指用于非军事目的的飞行器(flight vehicle)。作为一种运人载物的交通工具，特别强调其安全性、经济性和舒适性，广泛应用于交通业、农业、旅游业等越来越多的领域。该文制定了可行、有效、经济的民用飞行器仿真模拟与训练方法，建立了民用飞行器仿真模拟器训练的DECIDE模型，用于提高民用飞行仿真模拟器的训练效果，保证民用飞行器的安全飞行和任务的有效执行。关键词：民用飞行器 仿真模拟 N+1训练法 DECIDE模型中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2016)08(b)-0013-02
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计
全文共四篇示例，供读者参考
第一篇示例：
随着航空工业的不断发展，飞行器的设计与制造变得越来越复杂。为了更好地了解飞行器的性能表现，飞行器性能可视化仿真系统应运而生。本文将讨论基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统的设计。
我们需要了解Prepar3D是什么。Prepar3D是由洛克希德·马丁公司开发的飞行器模拟平台，它主要用于培训、教学和专业模拟。Prepar3D提供了高质量的模拟环境和丰富的飞行器模型库，使其成为飞行器性能可视化仿真系统的理想平台。
1. 数据采集与处理
飞行器性能数据的采集是系统设计的关键。我们需要对飞行器进行实地测试，获取飞行器在不同条件下的性能数据，如速度、高度、航向等。这些数据需要经过处理与整合，以便在Prepar3D中进行可视化展现。
2. 数据接口开发
为了将采集到的飞行器性能数据与Prepar3D进行集成，我们需要开发相应的数据接口。这个接口可以是与预先定义的数据格式进行对接，也可以是通过自定义的插件与Prepar3D进行数据交换。通过数据接口，我们可以实现飞行器性能数据的实时更新，从而实现动态的性能可视化。
3. 可视化界面设计 飞行器性能可视化仿真系统的用户界面需要直观清晰，方便用户进行操作。在界面设计中，我们需要考虑不同种类飞行器的性能参数显示，以及用户交互与控制。还可以考虑加入飞行器模型的渲染，实现更加直观的飞行器性能展示。
4. 实时仿真与数据分析
Prepar3D作为飞行器模拟平台具有优秀的实时仿真能力。在飞行器性能可视化仿真系统中，我们可以利用Prepar3D的实时仿真技术，将飞行器性能数据与实际飞行状态进行结合，实现动态的性能可视化。系统还可以支持对飞行器性能数据的分析，为飞行器设计与改进提供参考依据。
飞行模拟器自动飞行控制系统设计
飞行模拟器自动飞行控制系统设计
摘要：自动飞行控制系统是由自动驾驶仪和自动油门取代人工操纵，保证飞行品质，降低了飞行员的工作量。介绍了自动飞行系统的组成，功能。在飞行控制系统的自动测试中,飞行控制接口信号是必需的。论述了飞行控制接口信号的模拟方案,并详细介绍了信号模拟器的软硬件工作原理。
关键词：自动飞行控制系统；飞行模拟器；系统设计
1前言
自动飞行系统，是指自动驾驶仪以舵回路稳定系统为主，配合无线电导航，惯性导航的航向指令输入，增加姿态控制回路，和自动油门结合后形成的完整的控制系统。飞行仿真器中，自动飞行系统仿真的任务是要用相应的软件模块与仿真设备来仿真飞机自动飞行系统的功能。随着机载计算机广泛的应用,各机载电子设备之间的联系越来越紧密,飞行控制系统所接收的信号越来越多,这虽然大大加快了航空电子综合化的进程,然而也给飞行控制系统设备的测试带来了困难。由于缺乏与被测试部件相关的飞行控制接口设备,使得很多测试工作难以进行。因此 ,研制飞行模拟器自动飞行控制系统就变得十分有意义。
2自动飞行控制系统基本概念
2.1自动飞行系统组成
自动飞行系统是飞机飞行系统的重要组成部分,由自动驾驶仪，自动油门与飞行方式控制面板组成。自动驾驶仪是一种不需要飞行员干预就能保持飞机飞行姿态的自动控制设备。他是自动飞行系统的核心部件，主要用于稳定飞机的俯仰角、倾斜角和航向角,稳定飞机的飞行高度和飞行速度,操纵飞机的升降和协调转弯。还可以与导航系统交联进行自动导航,与地形雷达交联进行地形自动跟踪,与仪表着陆系统交联进行自动着陆。此外还有增稳、自动配平，高度报警的作用。自动驾驶仪主要由操纵装置、测量装置、综合装置、放大器、舵机和回输装置组成。自动驾驶仪的原理如图1所示。
自动驾驶仪发出信号控制舵面偏转,产生舵面操纵力矩,实现对飞机的操纵,而后飞机改变飞行姿态,通过测量装置改变自动驾驶仪的输出信号,这样反复作用,最后达到平衡。自动油门根据飞行员选定的模式，计算出油门杆驱动信号，使油门杆位置自动调整到保证发动机推力处于最佳配置状态。方式控制面板提供飞行员操作的各种开关、按钮以及参数选择。
飞行模拟器联网组训系统的构建
第２４卷第ｌ２期 电脑开发与应用
文章编号：１００３－５８５０（２０１１）１２—００２５—０３ 飞行模拟器联网组训系统的构建
Ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒｓ
王述运林亚军 曾 栋谷树山
（海军飞行学院模拟中心辽宁葫芦岛 １２５００１）
【摘 要】介绍了菜型飞机飞行模拟嚣联网组训系统的基本组成，并给出了其构建方法。采用Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ网络
通信模式和ＴＣＰ／ＩＰ通信协议，在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０环境下利用Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ网络编程，实现了多台飞行模
拟器间的数据通信。应用实践证明，该系统性能稳定，操作、维护方便。实时性好，扩展性强，能够适应部队
模拟飞行训练的需要。
【关键词】飞行模拟器，联网组训系统，Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ，ＴＣＰ／ＩＰ，Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ
中圈分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码ｔ Ａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒｓ ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｉｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｄ Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ａｎｄ ＴＣＰ／ＩＰ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｂｙ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ ｉｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｄａｔａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒｓ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ，ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｌｅ，ｍａｉｎｔａｉｎａｂｌｅ，ｒｅａｌ ｔｉｍｅ，ｅｘｔｅｎｓｉｈｌｅ ｅｔｃ・Ｉｔ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ａｄａｐｔ ｔｏ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｍｉｌｉｔａｒｙ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ，ＴＣＰ／ＩＰ，Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ
基于虚拟现实仿真飞行模拟训练研究
ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ ＡＮＤ ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴ１０Ｎ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ 人工智能及识别技术 基于虚拟现实仿真飞行模拟训练研究 潘彤，陈彬茹，李晓静 （空军航空大学飞行基础训练基地，长春１ ３００２２） 摘要：现行众多仿真设备费用昂贵，且体积庞大。为降低成本，在沉浸性虚拟仿真座舱中进行飞行训练，受训者 可通过ＨＭＤ和数据手套与系统交互进行模拟训练，确保首次实机飞行前积累丰富驾驶经验。针对美军现行的基于 虚拟现实训练系统中的座舱仿真技术进行研究并讨论，并给出其主要特点。 关键词：虚拟仿真；虚拟座舱；ＨＭＤ；ＦＯＶ；飞行训练 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｃａｍｅｒａ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＰＡＮ Ｔｏｎｇ，ＣＨＥＮ Ｂｉｎｒｕ，ＬＩ Ｘｉａｏｊｉｎｇ （Ｓｔｕｆｆ Ｒｏｏｍ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｓｔ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ａｎｄ ｈｕｇｅ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ，ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｔａｋｅｎ ｉｎ ｉｍｍｅｒｓｉｖｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｂｉｎ．Ｔｈｅ ｔｒａｉｎｅｅｓ ｉｎｔｅｒａｃｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｓｉｎｍｌａｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ＨＭＤ ａｎｄ ｄａ— ｔａ ｇｌｏｖｅｓ，Ｉｔ Ｓ ｅｎｓｕｒｅｄ ｔｈａｔ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｆｌｉｇｈｔ ｔｈｅ ｔｒａｉｎｅｅｓ ｗｏｕｌｄ ｈａｖｅ ｒｉｃｈ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｔ Ｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｎｄ ｄｉｓ— ｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｕ．Ｓ．ｍｉｌｉｔａｒｙ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｇｉｖｅｄ ｉｔｓ ｍａｉｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ；ｖｉｒｔｕａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｂｉｎ；ＨＭＤ；ＦＯＶ；Ｆｌｉｇｈｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ １ 引言 高仿真飞行训练模拟器主要足针对某一具体机型设计的 训练系统。设计模拟飞行器时，往往需要真实可靠的仪器和 系统，包括外挂庞大的显示系统和复杂的运动系统。因此， 传统的模拟器都很昂贵，并且灵活性差，难以改装。 ２ 虚拟仿真 为了克服飞行训练中的一些问题，美国空军理丁学院针 对战斗机飞行员训练开发了虚拟座舱ＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃａｂｉｎ）。受 训者沉浸在一个具有立体感的虚拟环境中，佩戴头盔显示器 ＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ），操作同虚拟座舱交互设备。并 且，施训者通过简单转换座舱数据库模型和附属飞行机件就 可以改装虚拟环境，受训者通过虚拟飞行主显示器、虚拟导 航显示器以及民用头戴式显示器获得飞行信息。另外，一个 简单的外置可视装置也可给受训者提供相应的信息。 虚拟仿真的训练环境中，影响训练质量的因素主要是硬 件设备，例如，在ＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）领域追踪目标，仪表 丢失反馈信息等。但是，这些研究限制了通过沉浸性虚拟现 实的人机交互界面和硬件进行训练。因此，虚拟人机交互界 面研究的重点已经开始关注沉浸性虚拟座舱中的力反馈、 ＨＭＤ—ＦＯＶ和ＨＭＤ的清晰度等问题。 ３ 基于计算机的训练 基于计算机训练ＣＢＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｂａｓｅｄ Ｔｒａｉｎｉｎｇ）和程序 训练ＰＴ（Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ）使用的计算机具有交互的二 维显示器、声效、鼠标和键盘。受训者坐在计算机屏幕前， 通过鼠标操作进行交互。ＣＢＴ包括若干不同功能的部分，例 如无线电导航、飞行平面、飞行性能、电子设备、仪器仪表 和发动机。更加强大的系统还可以允许局部功能性的仿真。 ＰＴ对于每个单独的飞行器类型可以设置不同的程序。 每个单独的组成部分又被分为不同的学习单元，例如， 分为概述、组成部件和控制、系统操作、异常处理、总结、 掌握程度测试等几个单元。在不同学习单元中，受训者可以 通过鼠标操作设备与系统进行交互，以获得多媒体学习资料。 例如，在掌握程度测试单元当中，系统会提出各种问题和需 要执行的任务。所有单元在个人学习阶段都可以被重复使用， 囚此，有助于个体（单兵）训练。学习较快的人不会被所拖 延，学习较慢的人也不会被超过。 由于在训练过程中，受训者不需要了解任何关于座舱形 状和功能的信息，也不需要知道交互设备在真实三维环境中 的位置，囚此，通过现在的ＣＢＴ系统还不能够实现完全熟悉 真实的３Ｄ环境。 ４ 基于计算机的虚拟环境训练 为了加强ＣＢＴ，所有交互设备，例如单侧手杆、踏板、 推进杆、球形捏手、按钮和仪表盘都建立３Ｄ的几何模型，其 他部份和表面也做成简单、摸起来有手感的形状，这就构成 了一个３Ｄ虚拟座舱模拟器。这个３Ｄ模型提供给受训者一个 带有高清晰度，更大视野追踪，更有真实感的ＨＭＤ装备。受 训者还可以通过一个数据手套识别手的位置、方向和手指弯 曲度。事实上，受训者可以与座舱所有设备进行交互。训练 系统会根据这些输入，做出相应的图像并显现出来。同时， 相同的图像也会传递给更大的、具有立体感的投影显示屏， 它可以使观察者看到受训者及其操作，这为后期评判受训者 （下转到１０９页） 基金资助：中国科学院知识创新工程重点方向项目（项目编 号：ＫＸＣＸ２一Ｙｗ—ＪＳ３０）；吉林省教育厅“十一五”科研项目 （项目编号：吉教科合字［２００９】６１０）。 作者简介：潘彤（１９７８０一），女，汉，讲师，硕士，主要从事 计算机应用和计算机基础教育工作；陈彬茹（１９８３一），女， 讲师，硕士，研究方向：虚拟现实技术和计算机基础教育。 李晓静（１９７８一），女，讲师，研究方向：信息定量化研究。 收稿日期：２０１１—１２—２０