[发明专利]航空液压油泵车模拟训练与考核半物理仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空液压油泵车半物理仿真系统，更具体的说是一种航空液压油泵车模拟训练与考核半物理仿真系统。

背景技术

航空液压油泵车，是供飞机维修、检测的地面保障液压设备。航空液压油泵车模拟训练与考核半物理仿真系统是航空液压油泵车操作培训和考核的一种特有的仿真方法，它通过对航空液压油泵车的真实操作面板的改造，结合单片机信号采集和控制技术、计算机实时控制技术和虚拟现实技术，搭建一个具有很强真实感的训练环境和考核平台。面板的操作感觉和显示与真实航空液压油泵车完全一致，单片机信号采集和控制技术、计算机实时控制技术和虚拟现实技术可同步记录、显示（含投影）、打印训练人员的操作步骤和操作过程，考核系统可以为判断训练效果提供客观的依据。 

目前，对航空液压油泵车的训练和考核主要有两种方式：实地训练和模型训练。其缺点是：1.必须和飞机进行对接才能完成全部的训练过程，油泵车使用不恰当会对飞机造成破坏性影响。而且飞机在使用过程中并非每次都需要使用油泵车，造成可训练机会少；2.训练费用大；3.考核中人的影响因素比较大，容易产生误判；4.模型训练由于仅仅在计算机上完成，使得训练人员对真实环境缺乏了解； 5.不能起到油泵车使用者与设计制造者之间的桥梁作用，使用者无法体会在油泵车的设计制造阶段体验液压系统设计和动力传输系统设计等等的合理性和可操作性，从而在客观上造成设计制造与使用的脱节，无法对油泵车的改进提供帮助。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对航空液压油泵车的训练的两种方式实地训练和模型训练所存在的缺点，本发明提供航空液压油泵车模拟训练与考核半物理仿真系统，通过软件系统和硬件接口相结合的方式实现虚拟现实技术在模拟训练考核系统中的应用，提供航空液压油泵车的模拟训练和考核的功能。

2、技术方案

本发明的目的是这样实现的：

航空液压油泵车模拟训练与考核半物理仿真系统，其包括由真实操作面板改造而成的仿真操作面板（1）、实现信号采集和驱动执行的下位机系统（2）、实现虚拟现实技术的以触摸屏工控机为主体的上位机系统（3）、同步投影系统（4）、室内操作和野外操作的电源转换系统（5）和航空液压油泵车模拟训练考核半物理仿真系统的外形及机械架构。

其中仿真操作面板（1）上所有指示仪表必须是小量程（1mA）的电流表，对于真实操作面板原有的由航空油流体驱动的油压表，通过更换表芯改造成由电流驱动的电流表；真实操作面板原有的温度和流量表本身表头就是量程1mA的电流表，可通过去除其信号变换电路保留表头的改造达到要求；真实操作面板原有的由旋转发动机驱动的工作时间指示表（6位数字显示），通过设计6位数码计时模块替代。

仿真操作面板（1）保留原有真实面板的操作按钮、旋钮和拨动开关，对于流量和油门调节旋钮，通过嵌入旋钮电位器的方式进行改造；原有真实面板工作状态指示灯本身即为直流12v驱动，故无需改造。

上述的实现信号采集和驱动执行的下位机系统（2）包括开关信号输入（DI）采集模块（6）、模拟信号输入（AI）采集模块（7）、开关量输出（DO）驱动模块（8）、模拟量输出（AO）驱动模块（9）、单片机控制模块（10）和下位机串口通讯模块（11）。

上述的实现虚拟现实技术的以触摸屏工控机为主体的上位机系统（3）和同步投影系统（4），它包括油泵车模拟训练考核软件模块（12）、虚拟界面（13）和同步投影及对应于下位机的标准的RS232串口通信协议。

本发明分室内和野外两种工作模式，其特征在于其野外训练采用蓄电池供电、室内训练可直接连接220v交流电工作两种供电模式。室内操作和野外操作的电源转换系统（5）包括UPS不间断电源（14）、供电方式选择模块（15）和蓄电池充电控制模块（16）。

为使系统运行科学和保证系统长期运行的可靠性，本系统设计了管理员登录模块（17），使获得授权的系统管理员可以登录系统，调看前期操作记录，或对系统进行维护。

为使系统运行科学和保证系统长期运行的可靠性，本系统还包括管理员登录模块（17），使获得授权的系统管理员可以登录系统，调看前期操作记录，或对系统进行维护。

航空液压油泵车的模拟训练，首先系统下达油泵车训练任务；然后训练人员根据训练任务的要求，通过I/O接口与VR系统进行交互训练；最后记录训练信息并示范出正确的操作。I/O接口包括输入设备和输出设备。输入设备包括操作面板开关、旋钮和计算机输入设备。输出设备包括操作面板仪表、指示灯和计算机显示器。