飛行模擬器組成及其控制技術(shù)應(yīng)用

楊蘇

摘 要 飛行模擬器是航空科技比較常用的裝置，其在飛行實(shí)景模擬中得到了普及應(yīng)用，可對(duì)各種飛行場(chǎng)景與控制平臺(tái)自動(dòng)化模擬，以發(fā)揮出人工智能控制的效果。傳統(tǒng)飛行模擬器已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)高端科技的使用要求，在飛行指令操作方面顯現(xiàn)出了明顯的缺陷，降低了飛行設(shè)備工作的安全性。研發(fā)新型模擬裝備是科技革新的必然要求，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)科技創(chuàng)新改造的主要內(nèi)容之一。文章分析了飛行模擬器的核心組成及功能，將信息科技融入模擬操作中，建立現(xiàn)代化模擬控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 飛行模擬器 組成 信息化 控制

中圖分類號(hào)：V217.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Flight Simulator Composition and Control Technology Application

YANG Su

（Civil Aviation Flight University of China Suining Sub-college， Suining， Sichuan 629000）

Abstract Flight simulator is a device commonly used in aviation technology， which gained popularity in real flight simulation， can be of various flight control platform automation and simulation scenarios to play out the effect of artificial intelligence control. Traditional flight simulator has been unable to adapt to the requirements of high-end technology， in terms of flight instruction showing the obvious defects， reducing the safety of flight equipment work. Development of new simulation equipment is a necessary requirement for technological innovation； technological innovation is one of the current transformations of the domestic main content. Analysis of the composition and function of the core Flight Simulator will simulate information technology into operations， the establishment of modern analog control systems.

Key words flight simulator； composition； information； control

飛行模擬器可作為科研事業(yè)的模擬裝置，對(duì)航空飛行活動(dòng)進(jìn)行“真實(shí)”的情景模擬，為飛行裝備正式運(yùn)行做好充分的模擬測(cè)試。隨著信息科技的快速發(fā)展，飛行模擬器也采用了多種信息科技，計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)等，為模擬器智能化控制創(chuàng)造了條件。根據(jù)現(xiàn)代信息科技的主要構(gòu)成，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)為指導(dǎo)，演示為數(shù)字技術(shù)、遙控技術(shù)、無(wú)線技術(shù)等，對(duì)飛行模擬器自動(dòng)化控制進(jìn)行升級(jí)，保證飛行模擬器的智能化控制。

1 飛行模擬器研究意義

航空工程改造是國(guó)防系統(tǒng)建設(shè)的核心內(nèi)容，為了不斷優(yōu)化現(xiàn)有軍用武器裝備，引用高端科技輔助軍用設(shè)備操作是極為重要的。通過(guò)操作飛行模擬器，不僅減小了航空飛行裝備的危險(xiǎn)系數(shù)，且能在短時(shí)間內(nèi)快速地完成各項(xiàng)飛行任務(wù)。本次首先研究了飛行模擬器的主要構(gòu)成，涉及到模擬座艙、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等；其次研究了新型飛行模擬器的控制技術(shù)，注重信息科技的多項(xiàng)應(yīng)用。①該項(xiàng)目完成后，不僅提高了模擬飛行器的工作性能，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化控制與無(wú)線傳感控制；同時(shí)減小了航空營(yíng)運(yùn)事故的發(fā)生率，降低了航運(yùn)設(shè)備的能耗系數(shù)；最終帶動(dòng)了收益額度的持續(xù)增長(zhǎng)。

2 飛行模擬器的主要組成

（1）模擬座艙。座艙是飛行駕駛?cè)藛T的“工作區(qū)”，執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)對(duì)保持正確坐姿是很重要的。為了幫助飛行員找到最佳的位置，可選用訓(xùn)練用飛行模擬器的模擬座艙，其內(nèi)部的各種操縱裝置、儀表、信號(hào)顯示設(shè)備等與實(shí)際飛機(jī)幾乎完全一樣，它們的工作、指示情況也與實(shí)際飛機(jī)相同。因此飛行員在模擬座艙內(nèi)，就像在真飛機(jī)的座艙之中。

（2）運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。它是用來(lái)模擬飛機(jī)的姿態(tài)及速度的變化，以使飛行員的身體感覺(jué)到飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)。飛行機(jī)器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工作狀況，決定了整個(gè)飛行操作的工作效率，必須要結(jié)合飛行機(jī)器結(jié)構(gòu)組裝運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。先進(jìn)的飛行模擬器，其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有六個(gè)自由度，即在三維坐標(biāo)中繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及沿三個(gè)軸的線位移。

（3）視景系統(tǒng)。它是用來(lái)模擬飛行員所看到的座艙外部的景象，從而使飛行員判斷出飛機(jī)的姿態(tài)、位置、高度、速度以及天氣等情況。②先進(jìn)的視景系統(tǒng)，是用計(jì)算機(jī)來(lái)產(chǎn)生座艙外部的景象，然后通過(guò)投影、顯示裝置顯示出來(lái)。雖然飛行模擬器的視景范圍屬于虛擬狀態(tài)，但其同樣為飛行員提供了真實(shí)的操作場(chǎng)景。

（4）計(jì)算系統(tǒng)。飛行模擬器就是一個(gè)實(shí)時(shí)性要求很高、交流的信息量很大，精度要求較高的實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)著整個(gè)模擬器各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的解算與控制任務(wù)，其可以由單一主控計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，也可安裝多臺(tái)計(jì)算機(jī)作為并行處理系統(tǒng)，大大提升了飛行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理效率。

（5）教員控制臺(tái)。它是飛行模擬器的監(jiān)控中心，主要用來(lái)監(jiān)視和控制飛行訓(xùn)練情況。它不但能及時(shí)顯示飛機(jī)飛行的各種參數(shù)，飛機(jī)飛行的軌跡，而且還能設(shè)置各種飛行條件。航空飛行離不開(kāi)地面指揮中心的全程調(diào)控，較遠(yuǎn)控制臺(tái)也是飛行模擬器涉及的主要內(nèi)容，重點(diǎn)按照飛行要求執(zhí)行調(diào)控指令，保持空間飛行與地面控制的一致性。endprint

3 新時(shí)期飛機(jī)模擬器控制技術(shù)應(yīng)用

（1）傳感技術(shù)。側(cè)重傳感信號(hào)的處理和識(shí)別技術(shù)、方法和裝置同自校準(zhǔn)、自診斷、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)和自組織等人工智能技術(shù)結(jié)合，發(fā)展支持智能制造、智能機(jī)器和智能制造系統(tǒng)發(fā)展的智能傳感技術(shù)系統(tǒng)。對(duì)于飛行模擬器來(lái)說(shuō)，其本身就是對(duì)人工操作的綜合模擬，設(shè)置傳感系統(tǒng)可感應(yīng)人工動(dòng)作信號(hào)，為飛行器調(diào)控提供正確的指導(dǎo)。③未來(lái)模擬器融入傳感技術(shù)具有更便捷的操作性能，為駕駛?cè)藛T創(chuàng)造更加真實(shí)的飛行場(chǎng)景。

（2）無(wú)線技術(shù)。飛行模擬器能夠模擬的對(duì)象很多，主要集中于各類飛行裝備，包括：飛機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等，大部分集中于軍事科技改造。地面指揮中心遙控飛行器，必須要由超遠(yuǎn)程的無(wú)線控制平臺(tái)，這樣才可準(zhǔn)確地傳遞飛信信號(hào)。模擬器配備超遠(yuǎn)程無(wú)線技術(shù)是不可缺少的，無(wú)線圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作頻率高，相對(duì)波長(zhǎng)短，其繞射能力差，傳輸時(shí)，必須滿足視距條件，即接收和發(fā)射天線之間無(wú)遮擋，有遮擋時(shí)可加大功率繞射或設(shè)立中繼站發(fā)站。

（3）數(shù)字技術(shù)。數(shù)字科技是一項(xiàng)與電子計(jì)算機(jī)相伴相生的科學(xué)技術(shù)，借助一定的設(shè)備將各種信息，包括圖、文、聲、像等轉(zhuǎn)化為電子計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”，再進(jìn)行運(yùn)算、加工、存儲(chǔ)、傳送、傳播、還原的技術(shù)。信息化是人類社會(huì)活動(dòng)的必然趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)在推動(dòng)信息化發(fā)展中占有重要作用，幫助用戶解決了高速計(jì)算時(shí)遇到的種種問(wèn)題。軟件是計(jì)算機(jī)程序或指令硬件運(yùn)行的數(shù)據(jù)集，其對(duì)于數(shù)字模擬器整體功能發(fā)揮有著很大的影響。

（4）人機(jī)技術(shù)。當(dāng)前，飛行模擬已經(jīng)成為航空科技研究必經(jīng)的環(huán)節(jié)，任何一項(xiàng)航空飛行都必須事先經(jīng)過(guò)模擬，確定無(wú)誤后再正式進(jìn)入飛行動(dòng)態(tài)。模擬不僅減小了正式飛行的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，也大大改善了飛行器的可調(diào)度功能。④航空器執(zhí)行飛行任務(wù)中，所有操作都由駕駛?cè)藛T參與操作，選定人機(jī)技術(shù)是飛行器控制技術(shù)的關(guān)鍵。例如，根據(jù)人機(jī)工程系統(tǒng)可靈活地調(diào)整飛機(jī)艙座椅，使駕駛?cè)藛T出于最舒適的操控狀態(tài)，有助于提高飛行機(jī)器的操作效率。

4 結(jié)論

飛行模擬器是現(xiàn)代軍事工程信息化改良的重點(diǎn)對(duì)象，適用于高端航空飛行器裝備的全面升級(jí)。為了保證各項(xiàng)飛行任務(wù)的有序進(jìn)行，事先模擬飛行器空間運(yùn)行狀態(tài)是很有必要的，其能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)飛行機(jī)器、飛行軌跡存在的問(wèn)題，嚴(yán)格防范了實(shí)際飛行中各類事故的發(fā)生。

注釋

① 許飛.我國(guó)航空飛行科技裝備控制改造與升級(jí)研究[J].中國(guó)航空科技，2012.18（6）：12-14.

② 金子文.GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用于飛行模擬器調(diào)試控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011.32（17）：32-34.

③ 褚喬.無(wú)線通信科技在飛行模擬系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸作用[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.29（5）：41-42.

④ 邵坤.新時(shí)期飛行試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)的虛擬化演示探究[J].科技咨詢，2011.28（15）：32-34.endprint