基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统，包括飞行仿真平台以及主航行系统交联验证单元，其中：所述飞行仿真平台包括可视化仿真子系统、飞行及航电仿真子系统和教员台子系统；所述主航行系统交联验证单元包括仿真数据接口模块和数据可视化与交互设置模块。本发明专利技术为各种型号的此类系统需求、设计和验证工作给出了一种可行的系统和步骤，有利于加快系统研制进度，降低成本和风险。同时，实验室条件下的快速仿真，为系统研制和实验室验证带来了直接便利，具有较大推广潜力和应用价值。广潜力和应用价值。广潜力和应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统


[0001]本申请涉及航空电子
，具体涉及一种基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统。

技术介绍

[0002]主航行系统主要完成飞机航电系统的指示与记录、导航与监视功能，负责提供与正、副驾驶员的人机接口界面，实现显示画面控制和切换、系统工作模式的控制；显示飞行参数、通信信息、导航与监视信息，显示飞机发动机系统等非航电系统参数；提供初级飞行管理功能；分级提供各类告警信息。
[0003]电子仪表飞行系统、飞行管理系统和空中交通防撞与告警系统是主航行系统的核心系统，是主航行系统中的核心系统，与外围多个系统有信息交互。在系统开发、系统集成时，需要建立相应的仿真接口，生成外围相关系统的模拟数据，模拟与外围系统(包括非航电系统)之间的输入输出信号，以支持各系统软件验证工作。
[0004]此外，适航局方要求功能测试覆盖率不低于90％，但现有的实验室主航行系统验证方法，仅是基于质点模型和固化后的离散数据，未考虑飞机真实性能和各运行阶段的不同所带来的影响，且不支持大规模交通、气象、地形等综合环境设置，测试数据真实性和完整性不足，这大大影响主航行系统的有效性和完整性验证。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统，用于进行面向飞机全飞行过程各场景运行的主航行系统交联验证。
[0006]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统，包括飞行仿真平台以及主航行系统交联验证单元，其中：
[0008]所述飞行仿真平台包括可视化仿真子系统、飞行及航电仿真子系统和教员台子系统：
[0009]所述可视化仿真子系统用于从视觉模拟飞机的飞行性能；
[0010]所述飞行及航电仿真子系统与飞行模拟机座舱连接，具备飞行仿真和航电仿真功能；其中飞行仿真是通过接收飞行模拟机座舱的操纵数据，基于空气动力学模型模拟飞行性能；航电仿真通过接收可视化仿真子系统的实时空域交通信息，仿真飞机机载及航电系统；所述飞行模拟机座舱，用于模拟座舱内部的各种仪表盘、信号采集与传输装置、飞行操纵装置；
[0011]所述教员台子系统用于向可视化仿真子系统和飞行及航电仿真子系统发送环境和飞机设置参数，从而对飞行仿真进行参数控制，包括位置设置、环境设置；同时，教员台子系统还用于实时获取可视化仿真子系统和飞行及航电仿真子系统的飞行参数、航电参数和运行参数实现飞行状态显示和运行状态监控；
[0012]所述主航行系统交联验证单元包括仿真数据接口模块和数据可视化与交互设置模块：
[0013]所述仿真数据接口模块用于从飞行仿真平台实时采集飞行参数，对飞行参数进行归集和整理，按照待测系统数据需求形成仿真模拟数据；
[0014]所述数据监控与交互设置模块是主航行系统交联验证单元的主控界面，把仿真数据接口模块发送过来的仿真模拟数据进行汇总、处理、显示、发送，提供用户交互界面实现人机交互。
[0015]进一步地，所述可视化仿真子系统包括：数据库管理模块、空域交通仿真模块、空域可视化仿真模块、图形生成模块、校正融合模块、系统控制管理模块和视景显示系统，其中：
[0016]数据库管理模块包括用于进行不同气象环境下地形、机场的地景建模，以构建不同的地形数据库、机场数据库；
[0017]空域交通仿真模块用于通过飞行程序管理、导航数据管理、空域仿真信息管理实现运行场景编辑，最终生成各飞机的飞行程序、导航信息和空域信息的空域交通数据给空域可视化仿真模块用于空域交通信息的处理和显示；
[0018]空域可视化仿真模块用于根据空域交通仿真模块的输出进行空域仿真，并将空域仿真信息输出给系统控制管理模块，实时对外发布空域交通信息；对各飞机飞行程序和空域信息进行叠加处理，以显示空域交通运行情况；
[0019]系统控制管理模块用于通过以太网从教员台子系统获取环境、飞机设置数据并进行解析，将解析后得到的飞机运行状态和飞行环境参数数据发送给图形生成模块；
[0020]图形生成模块用于从系统控制管理模块读取实时的飞行环境参数、系统控制管理信息、空域仿真信息，并从数据库管理模块读取地形数据库、机场数据库数据，将这些数据虚拟可视化，最终形成光栅化图像数据输出给校正融合模块用于视景显示系统的融合输出；
[0021]校正融合模块对图形生成模块生成的光栅化图像进行多通道的边缘融合及色彩校正，并将处理后的光栅化图像输出；
[0022]视景显示系统通过接收校正融合模块处理后的光栅化图像实现空域视景的整体显示。
[0023]进一步地，所述数据库管理模块包括建模工具软件，由地形编辑器、机场编辑器及基于Creator的自动建模插件组成。
[0024]进一步地，所述空域交通仿真模块实现航空器飞行计划编辑、场面车辆滑行计划编辑等功能，实现多架目标交通飞机的编辑、修改和设置。
[0025]进一步地，所述空域可视化仿真模块实现从空域交通仿真模块中读取各飞机的飞行程序、导航数据和空域信息，转换为可视化仿真引擎制定格式的数据发送给图形生成模块，结合三维可视化及虚拟现实技术，在视景中以直观形象的三维图形形式展示出设计的进近、离场、复飞等空域仿真以及进近保护区、离场保护区、复飞保护区。
[0026]进一步地，所述系统控制管理模块还用于对整个可视化仿真子系统进行统一的系统控制管理和监控，通过界面程序提供对各模块运行状态管理，包括视景显示系统中投影机的状态管理。
[0027]进一步地，图形生成模块将所述数据虚拟可视化，包括：从驾驶舱窗口所看到的景象，包括天气情况、特定的灯光条件、城市、山峰和机场跑道；模拟各地区的各种自然和人工景观，不同地理环境、不同季节、不同时段的天空各元素的视觉效果以及各种自然光和人工光的效果，仿真时间变化包括白天、黎明、黄昏、夜晚，也可由教员台系统自由控制时间；支持管理和调度地形数据库、机场数据库，提供实时高效的可视化仿真模拟功能。
[0028]进一步地，所述教员台子系统用于设置各种飞行器初始化参数，如总重量、重心、燃料量、服务；
[0029]进行初始位置设置，完成机场和跑道的选择；
[0030]进行综合环境设置，提供了对飞行训练航路环境的综合性设置，设置视景显示的时间、以及不同的气象条件、云和能见度、跑道视程、温度、风向和风速、跑道道面条件、跑道灯光；
[0031]进行仿真状态显示，实时接收飞机飞行和航电数据，包括经纬度、高度、速度、航向数据，并基于这些数据进行导航图绘制以及飞行轨迹绘制。
[0032]进一步地，所述数据监控与交互设置模块包括数据传输中间件、可视化交互模块和数据转换与处理模块；
[0033]数据传输中间件用于实现仿真数据接口模块和数据可视化与交互设置模块之间数据的有效收发，通过收集数据传输需求，按照需求对数据进行整理和发布；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统，其特征在于，包括飞行仿真平台以及主航行系统交联验证单元，其中：所述飞行仿真平台包括可视化仿真子系统、飞行及航电仿真子系统和教员台子系统：所述可视化仿真子系统用于从视觉模拟飞机的飞行性能；所述飞行及航电仿真子系统与飞行模拟机座舱连接，具备飞行仿真和航电仿真功能；其中飞行仿真是通过接收飞行模拟机座舱的操纵数据，基于空气动力学模型模拟飞行性能；航电仿真通过接收可视化仿真子系统的实时空域交通信息，仿真飞机机载及航电系统；所述飞行模拟机座舱，用于模拟座舱内部的各种仪表盘、信号采集与传输装置、飞行操纵装置；所述教员台子系统用于向可视化仿真子系统和飞行及航电仿真子系统发送环境和飞机设置参数，从而对飞行仿真进行参数控制，包括位置设置、环境设置；同时，教员台子系统还用于实时获取可视化仿真子系统和飞行及航电仿真子系统的飞行参数、航电参数和运行参数实现飞行状态显示和运行状态监控；所述主航行系统交联验证单元包括仿真数据接口模块和数据可视化与交互设置模块：所述仿真数据接口模块用于从飞行仿真平台实时采集飞行参数，对飞行参数进行归集和整理，按照待测系统数据需求形成仿真模拟数据；所述数据监控与交互设置模块是主航行系统交联验证单元的主控界面，把仿真数据接口模块发送过来的仿真模拟数据进行汇总、处理、显示、发送，提供用户交互界面实现人机交互。2.根据权利要求1所述的基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系统验证系统，其特征在于，所述可视化仿真子系统包括：数据库管理模块、空域交通仿真模块、空域可视化仿真模块、图形生成模块、校正融合模块、系统控制管理模块和视景显示系统，其中：数据库管理模块包括用于进行不同气象环境下地形、机场的地景建模，以构建不同的地形数据库、机场数据库；空域交通仿真模块用于通过飞行程序管理、导航数据管理、空域仿真信息管理实现运行场景编辑，最终生成各飞机的飞行程序、导航信息和空域信息的空域交通数据给空域可视化仿真模块用于空域交通信息的处理和显示；空域可视化仿真模块用于根据空域交通仿真模块的输出进行空域仿真，并将空域仿真信息输出给系统控制管理模块，实时对外发布空域交通信息；对各飞机飞行程序和空域信息进行叠加处理，以显示空域交通运行情况；系统控制管理模块用于通过以太网从教员台子系统获取环境、飞机设置数据并进行解析，将解析后得到的飞机运行状态和飞行环境参数数据发送给图形生成模块；图形生成模块用于从系统控制管理模块读取实时的飞行环境参数、系统控制管理信息、空域仿真信息，并从数据库管理模块读取地形数据库、机场数据库数据，将这些数据虚拟可视化，最终形成光栅化图像数据输出给校正融合模块用于视景显示系统的融合输出；校正融合模块对图形生成模块生成的光栅化图像进行多通道的边缘融合及色彩校正，并将处理后的光栅化图像输出；视景显示系统通过接收校正融合模块处理后的光栅化图像实现空域视景的整体显示。3.根据权利要求2所述的基于繁忙机场空域飞行仿真平台的主航行系...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世军，仲照华，张硕俨，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：