[发明专利]一种飞行模拟器半实物仿真仪表系统及其实现方法

说明书

本发明涉及航空机械式仪表面板领域，具体是一种飞行模拟器半实物仿真仪表系统及其实现方法，具体为以指令地平仪的开发为例说明，其他类型的仿真仪表系统设计方法相同，该指令地平仪系统具体包括：拿铁熊猫开发板、视频信号驱动板、定制显示器；其具体实现方法的步骤如下：S1、指令地平仪的图形准备工作；S2、基于GL Studio的指令地平仪模型创建；S3、基于GL Studio结合MS VC++8.0的指令地平仪功能软件开发，基于GL Studio设计开发各型航空仪表的纹理子部件,实现对飞行模拟器仿真仪表的设计与实现，完成各型航空仪表模型创建步骤并生成相应的可执行文件，将该执行文件部署在装有嵌入式Win10操作系统的拿铁熊猫硬件平台中，具有很好的可拓展性。

技术领域

本发明涉及航空机械式仪表面板领域，具体是一种飞行模拟器半实物仿真仪表系统及其实现方法。

背景技术

传统的机械式仪表一般由航空总线接口、电机、传动齿轮以及机械式仪表面板组成，所以传统的机械式仪表也可以理解为机电一体化仪表。以某发动机排气温度表为例，其工作方式为：通过总线接口传递电信号，驱动电机转动，进而传动齿轮运动，实现表盘的指针转动。

机械式仪表的最大优势在于空战飞行时具备较强的抗干扰性，现役空军中苏系列战机所配发的武器火控训练飞行模拟器和全任务型飞行模拟器均采用传统的机械式仪表。但是为了控制机械式仪表的转动，特别是在跨360°(也即0°)角的时候，需要设计复杂的PID控制算法进行跨临界角转动。同样，为了提高模拟器的仿真逼真度，对机械式仪表的设计精度提出了较高的要求，无形中增加了对齿轮等精密器件的设计要求，设计成本就会有所提升。

飞行模拟器作为地面模拟飞行训练的装备，其运行的环境相对实装飞机来说几乎没有强烈的外界干扰，所以在座舱仪表的仿真过程中，完全可以使用非机械式的仪表来代替。目前较为成熟的方案是采用机械表盘结合嵌入式驱动模块的方式来实现飞行模拟器的仿真仪表。以某襟翼冷气压力表为例，其拆解视图如下图2所示，其工作方式为：通过总线接口传递电信号，使能驱动模块，进而传动电机运动，实现表盘的指针转动。

可以看出，在不考虑抗干扰因素的条件下，其本质驱动效果与机械式仪表是一样的。不同点在于其控制仪表指针在临界点的转动可以通过对驱动模块编程来实现，大大减少了对机械式表盘的控制算法设计。当被仿真的航空仪表比较复杂的时候，如指令地平仪和航道罗盘指示器，这种设计方式对驱动模块的功能选型提出了更多的要求，同样随着仪表指针的转向维度增加，转动电机的个数也需要相应的逐级递增。

总结机械式仪表的缺点，存在制作工艺复杂、经济成本较高、需要设计复杂的控制算法、指针转动精度一般等问题；对于机械表盘结合嵌入式驱动模块的仿真仪表，同样存在制作工艺复杂，难以仿真较为复杂的航空仪表等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种飞行模拟器半实物仿真仪表系统及其实现方法。

一种飞行模拟器半实物仿真仪表系统，包括：

拿铁熊猫开发板，与飞行模拟器座舱连接，并通过网线连接实现UDP报文的传输；

视频信号驱动板，用于接收拿铁熊猫开发板第一阶段生成的可执行文件部署，输出并显示其执行文件运行结果；

定制显示器，通过HDMI视频信号将具体的仪表信息显示给用户端。

所述的飞行模拟器座舱为拿铁熊猫开发板提供5V2A的电。

所述的拿铁熊猫开发板具有操作系统，开发基于GL Studio的飞行模拟器仿真仪表，完成开发后打包生成相应的可执行文件。

所述的操作系统为Windows XP及以上操作系统。

一种飞行模拟器半实物仿真仪表系统的实现方法，以指令地平仪的开发为例说明，其他类型的仿真仪表系统设计方法相同，其具体步骤如下：