无人机三维立体显控综合训练系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无人机三维立体显控综合训练系统，包括控制系统、显示系统和服务器，控制系统包括触控平面显示器、触控平面显示器、油门、驾驶杆、三维鼠标、键盘，是该系统的交互平台，显示系统由三维立体曲面显示器、触控平面显示器和触控平面显示器组成，是该系统的仿真核心，服务器由数据计算机、解算计算机和图形工作站组成，是数据的解算和存储中心，控制系统将操控人员的控制指令传送给服务器，服务器完成飞行数据解算和解析控制信息，通过显示系统显示相应的动作和参数。通过该系统，无人机操控人员能够掌握无人机控制方法、操作流程和特情处置方法，准确感知飞机三维立体空间的状态及环境态势，维修人员能够快速熟悉无人机的原理、结构和功能，掌握保障流程和维修方法。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种用于飞行操控人员的飞行训练和地面维修人员的无人机S 维立体显控综合训练系统，设及模拟训练

技术介绍
有人机飞行人员的培养主要依赖于实装飞行训练，模拟飞行时间仅占总培训时间 的30%。而无人机操控人员的培训与之存在本质差别，大量的培训工作都由地面模拟训练 完成。因此，需要地面模拟训练系统满足对无人机操控人员培养的需要。由于无人机操控 人员大都没有实际空中飞行经验，需要借助=维立体显示系统训练其空中态势感知能力， 准确掌握无人机在=维立体空间的位置和周边状态，W应对空中突发情况，而传统的=维 立体显示系统价格昂贵，使用寿命有限，难W满足训练需求。由于实装数量有限、价格昂贵， 地面维修人员维修操作训练只能由教员通过图片讲解各类机件、设备的原理构造和检查流 程，或是在实装上简单的实际操作演示，学员能够实际操作的机会很少，该就造成了维修人 员的培养周期较长，实际操作能力偏弱，如果能够把虚拟维修和=维交互技术运用到维修 人员的培训中将直观的展现各类机件设备的拆装方法、检查流程和工作原理，将大大缩短 培养周期，提高维修人员维修操作能力。此外，无人机同传统的有人驾驶飞机相比，在维护 方法上存在很大的差别，其特殊性决定了采用传统的模拟器技术难W实现无人机系统的高 度仿真，无法满足训练使用需求。因此，需要一种既价格低廉又能够为飞行控制与维修保障 人员提供=维立体环境的模拟训练技术方案。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种沉浸感好、交互性强、集成度高、功能丰富、易于扩 展、成本低的无人机=维立体显控综合训练系统。 本技术的技术方案是；一种无人机S维立体显控综合训练系统，包括控制系 统、显示系统和服务器，所述的控制系统包括触控平面显示器（2)、触控平面显示器（3)、油 口（4)、驾驶杆巧）、S维鼠标化）、键盘（7)，是该系统的交互平台，所述的显示系统由S维 立体曲面显示器（1)、触控平面显示器（2)和触控平面显示器（3)组成，是该系统的仿真核 屯、，所述的服务器由数据计算机巧）、解算计算机（9)和图形工作站（10)组成，是数据的解 算和存储中屯、，其特征在于；控制系统将操控人员的控制指令传送给服务器，服务器完成飞 行数据解算和解析控制信息，通过显示系统显示相应的动作和参数。 本技术的效果是：本技术可用于中小型无人机的飞控与维修人员模拟训 练，能够使无人机操控人员掌握无人机控制方法、操作流程和特情处置方法，准确感知飞机 =维立体空间的位置及环境态势，维修人员快速熟悉无入机的原理、结构和功能，掌握保障 流程和维修方法，降低培训成本，缓解实装数量少、使用寿命有限、承训人数受限等训练难 题。本技术将3D互动技术和立体驱动技术运用到无人机模拟训练中，利用虚拟环境 代替实物装备，在外形和操作使用上与实装保持一致，=维图像效果逼真、具有身临其境之 感，符合直观思维模式，人机交互性强。本技术的一个突出特点是在不改变系统主要硬 件组成的情况下，仅需换装不同机型的训练软件，无需硬件改动，即可方便地将系统扩展为 其它机型，通用性强。【附图说明】 图1是无人机S维显控综合训练系统结构布局； 图2是无人机S维显控综合训练系统组成框图； 图3是基于矢量地图的S维视景生成流程图； 图4是汇聚式双中屯、成像模型； 图5是监控软件设计流程图。 图中；1.立维立体曲面显示器；2.触控平面显示器；3.触控平面显示器；4.油口； 5.驾驶杆；6.S维鼠标；7.键盘；8.数据计算机；9.解算计算机；10.图形工作站。【具体实施方式】 一种无人机S维立体显控综合训练系统，采用与通用地面站结构一致的操控平 台，提高模拟训练的逼真度和训练效果，系统结构布局如图1所示。系统硬件主要由控制 系统、显示系统和服务器组成。控制系统包括触控平面显示器（2)、触控平面显示器（3)、 油口（4)、驾驶杆巧）、S维鼠标化）、键盘（7)，是该系统的交互平台，接收操控人员的控制 指令，传动给解算计算机巧），通过显示系统显示相应的动作和参数。显示系统由S维立体 曲面显示器（1)、触控平面显示器（2)和触控平面显示器（3)组成，是该系统的仿真核屯、， =维曲面立体显示器（1)主要显示叠加平显的=维视景画面、维修操作画面、设备维护舱、 飞机、关键机件=维模型和载荷装挂场景，触控平面显示器（2)主要显示飞机综合信息、任 务规划软件、虚拟维修检测界面，触控平面显示器（3)主要显示链路监控软件、载荷控制软 件和PMA控制界面。服务器由数据计算机巧）、解算计算机（9)和图形工作站（10)组成， 是数据的解算和存储中屯、，数据计算机（8)存储飞行数据、维修资源数据、多媒体资源、电 子维护手册和考核题库，解算计算机（9)完成飞机运动模型解算、解析控制信息和数据调 用、分发，图形工作站（10)用来存储虚拟飞行环境数据、装备=维模型数据，生成=维立体 场景。 本技术集成=种训练模式，即飞行操控训练模式、维修操作训练模式和自主 学习考核模式。在飞行操控训练模式下，曲面=维立体显示器显示叠加平显的=维虚拟场 景，触控平面显示器（1)显示飞机综合信息和任务规划界面，触控平面显示器（2)显示链路 监控和载荷控制界面，教员通过任务规划软件设定飞行任务、航路、环境数据和特情，学员 通过驾驶杆、油口实现飞机姿态控制、发动机控制，通过触控屏实现链路管理、导航控制和 载荷控制，完成任务准备、飞行监控、人工操控、载荷控制等训练课目。遇到特情时，做出正 确的处置动作。飞行结束后，任务规划软件对本次飞行做出综合评判，通过数据回放让参训 者查找问题并加W改正。在维修操作训练模式下，曲面=维立体显示器显示无人机=维模 型和重要设备外观结构，触控平面显示器（1)显示虚拟维修检测界面，触控平面显示器（2) 显示PMA控制界面，参训者通过=维鼠标进行与真实场景一致的拆卸操作实现模拟拆装和 外观检查，通过=维鼠标控制维修接口和插头，在维修检测界面输入检测指令，通过PMA控 制界面反馈检测结果，实现检测流程的训练。在自主学习考核模式下，曲面=维立体显示器 显示图片、动画和视频，触控平面显示器（1)显示查询引导目录，触控平面显示器（2)显示 操作提示、考核任务和结果信息，参训者通过人机交互实现对设备原理、检查流程和技术资 料的检索，实现自主学习。本技术包括飞行仿真模块、视景仿真模块、飞行控制交互模块、维修操作训练 模块和自主学习考核模块等五个功能模块，系统组成框图如图2所示。 所述的飞行仿真模块利用飞机的气动参数、动力参数建立起飞行模型和控制律， 通过数学仿真的方法仿真飞机气动和动力系统、驼机、飞控、导航计算机等真实设备，接收 控制指令，产生飞机的飞行姿态、位置信息、飞行距离等参数，是整个训练系统的核屯、。无人 机在载荷设备开机的状态下要求飞行平稳，在受到扰动的情况下飞行操控人员需要及时进 行人工修正，因此本技术对风和素流对飞机运动的影响进行分析，建立在风和素流扰 动下的飞机运动模型，满足无人机训练的需要。 所述的视景仿真模块包括虚拟环境数据库、设备模型库、视景生成系统和视景显 示系统，主要完成飞机姿态=维显示、虚拟空间环境=维显示、大气环境模拟、特效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机三维立体显控综合训练系统，包括控制系统、显示系统和服务器，所述的控制系统包括触控平面显示器(2)、触控平面显示器(3)、油门(4)、驾驶杆(5)、三维鼠标(6)、键盘(7)，是该系统的交互平台，所述的显示系统由三维立体曲面显示器(1)、触控平面显示器(2)和触控平面显示器(3)组成，是该系统的仿真核心，所述的服务器由数据计算机(8)、解算计算机(9)和图形工作站(10)组成，是数据的解算和存储中心，其特征在于：控制系统将操控人员的控制指令传送给服务器，服务器完成飞行数据解算和解析控制信息，通过显示系统显示相应的动作和参数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧仁侠，张华磊，陈洪斌，祝颖，鲍捷，吴洁，
申请(专利权)人：吉林医药学院，
类型：新型
国别省市：吉林;22