飞行模拟机智能管理系统设计与应用论文_华筱怡,李心然

摘要：飞行模拟机是一种在地面模拟飞行训练的操作设备，它能为飞行员的训练提供较真实的飞行操纵感受，具有降低风险、提高效率、节约成本、减少污染、降低能耗、提高主动性等优点。本文对飞行模拟机智能管理系统设计与应用进行探讨。

关键词：飞行模拟机；智能管理；系统设计

一、系统整体设计方案

本项目主要设计基于物联网的模拟机智能管理软件，包括输入层、处理层及控制层。其中，输入层为数据采集端，为模拟机座舱监控器；处理层为设计的交互式管理软件，用于数据处理与指令发布；控制层是单片机电路，控制模拟机运动系统及视景系统工作状态；图1为工作原理流程图。

图1 飞行模拟机智能管理软件的工作框图

当监控器检测到飞行训练员进入座舱，管理软件通过连续多次对比前后时刻采样图片灰度图，对比设置的阈值，判断飞行训练员是否使用模拟机训练，并根据判断结果，控制模拟机运动系统及视景系统设备工作情况。

二、模拟机智能管理系统实现

模拟机智能管理系统主要用于模拟机自动控制其运动系统及视景系统的工作状态。因此，根据智能管理系统设计方案，将从数据采集、数据处理及判断和状态控制三个方面实现。

1、数据采集

模拟机座舱监控系统主要用于监控模拟机使用情况，为独立网络连接。它采用海康威视公司的监控设备，包括摄像头、编码器、解码器及中央控制器。根据海康威视的开发手册，建立如图2所示的数据采集流程示意图。通过图2可知，系统与解码器建立连接，并初始化设备参数，如连接超时时间、设置异常消息函数，等待注册后，返回用户ID作为其他功能操作的唯一标识。根据该ID从设备读取实时码流及播放，定时保存座舱实时图像。终止操作时，需要注销设备，释放相关设备参数。

图2 输入层数据采集流程示意图

2、数据处理及判断

根据采集到的图片，读取图片灰度图，对比背景参考图之间像素点灰度值差异，对差异图进行降噪、滤波，阈值操作等处理后，转换为差异二值图，统计二值图中的差异值个数点，与参考阈值个数比较，若差异值个数点多，则认为驾驶员正在训练使用。流程图如图3所示。

图3 数据处理及判断流程图

3、状态控制

根据控制指令，需要完成视景系统及运动系统状态切换的设计。为防止系统对模拟运行状态音（1）视景系统模拟机视景系统是视景系统属于模拟机中一个重要系统。它通过3台计算机生成图像，并通过集中串口系统控制各自通道的投影仪工作，以前向投影的方式将图像投射到视景膜，提供模拟的真实环境图像。因此，最主要的是设计控制投影仪的工作状态。具体流程图如图4所示。首先使用TCP/IP协议远程与集中的控制串口系统建立连接，获取投影仪工作模式，根据产生的控制指令，将改变投影仪工作模式的指令，发送给视景中的串口系统，从而改变投影仪的工作模式。而在实际投影仪工作过程中，投影仪切换工作模式时，需等待一段时间。因此在设计时，也将等待时间考虑进程序设计中。等待一定时间后，程序再次获取投影仪工作状态，判断投影仪工作状态是否改变，若没有改变，则重新发送指令，等待结果直到状态改变后，断开建立的连接。

图4 视景系统控制流程图

（2）运动系统

根据模拟机运动系统原理图[3，10]，运动系统的启停是利用专门的PLC设备检测启停时的输入端口电压变化值，从而控制运动系统的循环泵与运动电机的启停状态。因此，根据生成的控制指令，智能控制系统通过RS232协议发送指令给单片机，单片机根据接收到指令，控制继电器来开启或关闭运动泵。流程图如图5所示。

图5 运动系统控制流程图

三、系统搭建与测试

按照模拟机智能管理系统的功能划分，搭建智能管理系统的硬件结构，具体如图7所示。图6展示的是模拟机智能管理系统的整体实物图。它由一台中控计算机、基于89C52的单片机继电器工控板及串口网口连接线构成。利用中控计算机的双网卡结构，分别与模拟机局域网和监控系统专用网建立数据交换，并通过RS232串口线与单片机继电器工控板进行数据传输。

图6 智能管理系统实物图

图7展示的是投影仪工作状态变化过程。以左通道为例，当检测到模拟机没有训练后时，将根据投影仪的开启状态，系统产生关闭指令，得投影仪响应关闭指令。

图7 投影仪工作状态变化图

图8 运动系统状态图

从图8看出，当监测到模拟机需要训练时，中控计算机将向单片机工控板发送启动运动泵的指令，工控板将根据自动产生24V电压启动运动泵，运动系统将按照启动顺序，依次启动循环泵（M3）、1号电机（M1）、2号电机（M2），最终使运动系统得到响应。

结语

本系统的研制充分发挥飞行模拟机驾驶舱监控系统，建立飞行模拟机的智能管理方式，对模拟机视景系统及运动系统进行状态自动切换，从而提高模拟机的利用率，提升模拟机自动管理的能力，该系统也可适用于不同型号的模拟机、训练器。

参考文献：

[1]陈又军.现代飞行模拟机技术发展概述[J].中国民航飞行学院学报，2011，22（2）

[2]张宏智.国航飞行模拟机运行环境监控系统[J].中国民用航空，2013（4）

论文作者:华筱怡,李心然

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/1/16

标签：系统论文;  模拟机论文;  投影仪论文;  状态论文;  管理系统论文;  智能论文;  指令论文;  《基层建设》2019年第28期论文;