[发明专利]一种用于测试近地告警系统的飞行视景仿真系统

说明书

技术领域

本发明属于飞行视景仿真领域，涉及一种用于测试近地告警系统的飞行视景仿真系统。

背景技术

近地告警系统（GPWS）是防止可控飞行撞地（CFIT）事故，保证飞行安全的重要航空电子设备。GPWS的稳定性、准确性和有效性对飞机的安全至关重要。目前，GPWS的仿真测试主要是通过数值式飞行参数进行测试，并不能反映真实的飞行状态。这种测试方法只能检查GPWS对数据的处理是否正确以及接口的测试，而对逻辑判断、告警时机等方面的合理性则需要在试飞中完成。GPWS试飞需要飞机偏离正常的飞行轨迹，操纵飞机与地形接近至告警边界，从而验证GPWS的告警功能。这种测试方法一方面无法测试告警极限条件，另一方面一旦GPWS漏警或虚警、飞行员过于专注试验可能导致撞击事件的发生。试飞验证在真实性方面占有绝对优势，但其高成本、高危险性决定不可能在近地告警系统测试与验证过程中大量使用。另外，目前对近地告警系统仿真软件和近地告警产品通常采用分立的测试系统，这种单独测试的方法经济成本高而且操作流程复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种用于测试近地告警系统的飞行视景仿真系统，它克服了现有技术的不足，为近地告警系统提供了逼真的测试环境。通过建立精确的飞行仿真模型，模拟飞机实际飞行过程和飞行性能，提供近地告警系统所需的激励数据，不仅能够对近地告警系统仿真软件中的告警算法进行测试，而且可以实现对真实设备的全面测试，并通过视景仿真方式显示出三维飞行视景和告警区域，因此该系统具有逼真度高、可扩展行强、沉浸式显示效果、成本低等优点。

一种用于测试近地告警系统的飞行视景仿真系统，包含飞行仿真系统、视景仿真系统、记录与回放系统、近地告警测试系统以及综合管理系统，将上述几个系统采用分布式结构通过光纤网络相连接组成一个系统整体；

作为优选，飞行仿真系统包括飞行操纵模块、自动拉起模块、自动飞行模块、飞机本体模型模块、主飞控模块、发动机及燃油仿真模块、环境模型模块、传感器仿真模块；

飞行操纵模块包括飞行方式控制面板、操纵杆和油门杆子，通过飞行方式控制面板、操纵杆和油门杆控制飞机的起飞和正常飞行，飞行操纵模块的控制指令输入到自动飞行模块和主飞控模块，用于控制舵面的转动或者起落架的收放或者襟翼状态；

自动拉起模块根据近地告警测试系统输出的拉起信号量，按照预定的过载量和逃逸轨迹模型产生相应的控制指令和油门指令，输入到自动飞行模块，用于控制飞机的拉起；

自动飞行模块包括自动驾驶仪和自动油门子模块，自动驾驶仪子模块通过接收自动拉起模块或飞行方式控制面板或者操纵杆输入的飞行控制指令，经过计算后输出相应的舵面控制指令到主飞控模块；自动油门子模块根据自动拉起模块或者飞行方式控制面板或油门杆输入的油门控制指令，经过计算后输出相应的自动油门控制指令到发动机及燃油系统仿真模块；

主飞控模块控制根据自动飞行模块或飞行操控模块输出的控制指令，经过计算输出当前舵面角度到飞机本体模型仿真模块；

发动机及燃油系统仿真模块根据自动飞行模块输出的自动油门控制指令，计算当前发动机推力和飞机质心改变，将发动机推力和质心数据输出到飞机本体模型仿真模块；

环境模型模块根据综合管理系统配置的大气参数以及传感器仿真模块输出的飞机当前位置信息，根据内置的环境模型计算飞机当前位置的大气数据发送给飞机本体模型仿真模块；

飞机本体模型模块根据环境模型模块输出的大气数据、发动机及燃油系统仿真模块输出的发动机推力和质心数据、主飞控模块输出的舵面角度和飞机上一时刻的飞行状态数据，通过解算六自由度运动方程，得到飞机当前时刻飞行状态数据，并将飞行状态数据输入到传感器仿真模块；

传感器仿真模块根据飞机本体模型输出的飞行状态数据进行传感器数据的仿真，并将传感器数据输出到视景仿真系统、记录与回放系统和近地告警测试系统；

作为优选，视景仿真系统包括数据图形处理成像模块、数据系统模块、投影显示系统模块；

数据图形处理成像模块根据飞行仿真系统输出的飞机传感器参数信息、近地告警测试系统输出的告警模式，或者记录与回放系统输出的数据，结合数据系统模块提供的数据库信息，建立三维环境模型，并将告警模式的三维告警包线合成到三维视景图像中，将图像信息输出到投影显示系统模块，从舱内、舱外等不同视角显示飞机及其周围环境以及三维告警包线的三维视景；