用于航天员训练的仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于航天员训练的仿真系统，包括飞行过程控制子系统，其上配置有飞行程序；航天器软特性仿真子系统，用于模拟航天员训练需要的参数或特性；航天员感知子系统，用于模拟航天员对航天器的操作；控制台，用于将来自所述飞行过程控制子系统的所述飞行程序发送给所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统以使所述仿真系统按照所述飞行程序来操作，并且实现所述飞行过程控制子系统、所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统之间的通信。本发明专利技术真实模拟飞行过程的工作状态，克服固化飞行程序无法适应飞行程序多元的变化关系、无法保证飞行模式切换实时性、连续性以及通用性差等问题。

Simulation system for astronaut training

The invention relates to a simulation system for astronaut training, including the flight process control subsystem, which is configured with a flight program; the spacecraft's soft characteristic simulation subsystem is used to simulate the parameters or characteristics needed for the astronaut training; the astronaut perception subsystem is used to simulate the operation of the astronauts on the spacecraft; the console is used for the control of the console. It is used to send the flight program from the flight process control subsystem to the spacecraft soft characteristic simulation subsystem and the astronaut perception subsystem to operate the simulation system in accordance with the flight program, and to implement the flight process control subsystem and the spacecraft soft characteristic simulation subsystem. The astronauts perceive the communication between subsystems. The invention can simulate the working state of the flight process, and overcome the problems that the solidified flight program can not adapt to the variable relationship of the flight program, and can not guarantee the real time, continuity and the poor universality of the flight mode switching.

【技术实现步骤摘要】
用于航天员训练的仿真系统
本专利技术涉及飞行器模拟
，尤其涉及一种用于航天员训练的仿真系统。
技术介绍
作为载人航天第二阶段重要的一步，交会对接任务对我国载人航天事业具有极其重要的意义，也是我国航天史上最为复杂的飞行任务。交会对接过程需要有航天员的参与，要求航天员能够熟练且准确无误的进行操作，并且遇到异常现象时能够在第一时间识别排除，因此，航天员需要在地面进行长时间的训练。航天员训练用仿真系统由飞行程序控制整个训练的飞行过程，飞行过程中既要能够模拟正常的飞行过程，要求能够设置各种故障模式，以满足航天员训练要求。目前采用固化飞行程序驱动的航天员训练用航天器仿真系统，此系统存在以下缺陷：1.交会对接任务的飞行程序具有周期长、阶段多、时间计时方式复杂的特点，固化的飞行程序已经无法适应飞行程序多元的变化关系。2.交会对接任务为航天员生命和任务成功考虑，提出了大量的故障模式和应急模式，航天员需要使用航天员训练用航天器仿真系统进行各种故障和应急操作的训练，而固化飞行程序不支持分段复用，无法实现故障启动的实时性，以及和正常飞行程序的无缝衔接。3.实际研制过程中要求航天员训练用仿真系统具有通用性，能够适应型号系列的多个航天器要求之间飞行程序的差异性和每个航天器飞行程序的多变性，而固化飞行程序与总体仿真软件完全绑定，影响航天员训练的时间和质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种用于航天员训练的仿真系统，真实模拟飞行过程的工作状态，克服固化飞行程序无法适应飞行程序多元的变化关系、无法保证飞行模式切换实时性、连续性以及通用性差的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于航天员训练的仿真系统，包括：飞行过程控制子系统，其上配置有飞行程序；航天器软特性仿真子系统，用于模拟航天员训练需要的参数或特性；航天员感知子系统，用于模拟航天员对航天器的操作；控制台，用于将来自所述飞行过程控制子系统的所述飞行程序发送给所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统以使所述仿真系统按照所述飞行程序来操作，并且实现所述飞行过程控制子系统、所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统之间的通信。优选地，所述飞行程序包括：飞行程序配置层，包括飞行程序总配置；飞行模式配置层，包括将所述飞行程序根据飞行模式进行分解而得到的多个飞行模式配置；段配置层，包括将每个飞行模式划分为多段而得到的段配置；指令层，包括每一段对应的指令和指令链。优选地，所述多个飞行模式配置包括正常飞行模式配置、交会对接飞行模式配置、故障飞行模式配置、应急飞行模式配置、手控飞行模式配置。优选地，所述飞行过程控制子系统上还配置有飞行过程控制软件，用于对所述飞行程序进行解析。优选地，在每个飞行模式中，将具有相同相对时间的指令或同一触发条件下执行的指令设置在一个段中，或者根据每个飞行模式的切换条件来划分段。优选地，每个段中的指令和指令链按照时间顺序来排列。优选地，利用时间触发为主、条件触发辅助的策略来调度所述飞行程序。优选地，所述航天器软特性仿真子系统中，模拟包括姿态、轨道、推进、热控、环控、对接机构等航天员训练需要的参数或特性。优选地，所述航天员感知子系统包括：终端计算机，用于实现与控制台之间的通信；显示设备，用于显示飞行过程中的各种参数；操作装置，用于航天员在飞行过程中根据所述显示设备显示的参数实现对航天器的操作。本专利技术的用于航天员训练的仿真系统，飞行程序为四层结构，将飞行程序划分为了颗粒度较小的段的集合，可以针对不同飞行模式配置来设置段配置的属性，例如段的开始时间和结束时间、段的指向、段的相对时间等，如此能够保证本专利技术的仿真系统能够适应飞行程序多元的变化情况。另外，在本专利技术的仿真系统中，将飞行程序划分为飞行程序配置层、飞行模式配置层、段配置层和指令配置层，使得在仿真过程中所依据的飞行程序文件需要修改时，不需要修改软件，仅仅通过修改飞行程序配置即可满足要求，使得操作变的简单方便。根据本专利技术的用于航天员训练的仿真系统，在飞行程序调度过程中采用以段为单位的调度，能够实现飞行模式切换的实时性和连续性。同时通过多层配置结构实现了飞行程序相对于总体仿真软件的独立性，软件仅实现对飞行程序配置的多层结构的解析，飞行程序的组成和变化均体现在飞行程序配置体系中，例如飞行过程中设置飞行模式的种类、飞行模式的切换、段的开始时间和结束时间等属性，实现了配置文件和软件的完全剥离，具有使用灵活简便、可维护性强等特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是示意性表示根据本专利技术的用于航天员训练的仿真系统的组成图；图2是示意性表示根据本发敏的用于航天员训练的仿真系统的具体组成及飞行程序驱动数据流的示图；图3是示意性表示根据本专利技术用于航天员训练的仿真系统的飞行程序配置图；图4是示意性表示根据本专利技术的飞行过程控制子系统针对飞行程序配置的调度流程图。具体实施方式此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属
中的普通技术人员所知的形式。此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本专利技术保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本专利技术并不特别地限定于优选的实施方式。本专利技术的范围由权利要求书所界定。图1是示意性表示根据本专利技术的用于航天员训练的仿真系统的组成图。图2是示意性表示根据本发敏的用于航天员训练的仿真系统的具体组成及飞行程序驱动数据流的示图。如图1、图2所示，本专利技术的用于航天员训练的仿真系统10包括飞行过程控制子系统101、航天器软特性仿真子系统102、航天员感知子系统103和控制台104。如图2所示，本专利技术的飞行过程控制子系统101上配置有飞行程序，飞行程序负责组织正常飞行程序、故障飞行程序、手控飞行程序等各种模式下的飞行程序。如图2所示，航天器软特性仿真子系统102可由一台或多台计算机组成，每台计算机上均装有各分系统仿真软件，用于建立各测量敏感器、执行机构、航天器运行环境等模型，模拟包括姿态、轨道、推进、热控、环控、对接机构等航航天员训练需要的参数或者特性，飞行过程中产生的指令和模拟数据均传输至控制台104，由控制台104转发给其他装置。如图2所示，航天员感知子系统103用于模拟航天员对航天器的操作，包括终端计算机、显示设备、和操作装置。其中终端计算机用于各类感知设备与控制台104之间的通信，显示设备用于显示飞行过程中的各种参数，操作装置用于航天员在飞行过程中根据显示设备显示的参数实现对航天器的操作。具体地，航天员感知子系统103由模拟的航天器显示装置、操作装置等若干航天员直接接触的设备和一台终端计算机组成，终端计算机用于实现操作设备和控制台间的通讯功能。显示装置用于航天员观察仪表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于航天员训练的仿真系统，其特征在于，所述仿真系统包括：飞行过程控制子系统，其上配置有飞行程序；航天器软特性仿真子系统，用于模拟航天员训练需要的参数或特性；航天员感知子系统，用于模拟航天员对航天器的操作；控制台，用于将来自所述飞行过程控制子系统的所述飞行程序发送给所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统以使所述仿真系统按照所述飞行程序来操作，并且实现所述飞行过程控制子系统、所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统之间的通信。

【技术特征摘要】
1.一种用于航天员训练的仿真系统，其特征在于，所述仿真系统包括：飞行过程控制子系统，其上配置有飞行程序；航天器软特性仿真子系统，用于模拟航天员训练需要的参数或特性；航天员感知子系统，用于模拟航天员对航天器的操作；控制台，用于将来自所述飞行过程控制子系统的所述飞行程序发送给所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统以使所述仿真系统按照所述飞行程序来操作，并且实现所述飞行过程控制子系统、所述航天器软特性仿真子系统和所述航天员感知子系统之间的通信。2.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述飞行程序包括：飞行程序配置层，包括飞行程序总配置；飞行模式配置层，包括将所述飞行程序根据飞行模式进行分解而得到的多个飞行模式配置；段配置层，包括将每个飞行模式划分为多段而得到的段配置；指令层，包括每一段对应的指令和指令链。3.根据权利要求2所述的仿真系统，其特征在于，所述多个飞行模式配置包括正常飞行模式配置、交会对接飞行模式配置、故障飞行模式配置、应急飞行模式配置、手控飞行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静华，刘宏泰，梁克，杨宏，何宇，郑伟，徐晓光，陈乘新，刘岩，王玮，
申请(专利权)人：北京空间技术研制试验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11