飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究

飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究

Summary：結(jié)合當(dāng)前飛行模擬機(jī)管理模式的欠缺，進(jìn)行以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支持的飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設(shè)計，對飛行模擬機(jī)使用狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時，以監(jiān)控結(jié)果為依據(jù)自由切換視景與運動系統(tǒng)，有利于飛行模擬機(jī)無效運行時間的減少。Keys：飛行模擬機(jī)，監(jiān)控與管理系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)，視景系統(tǒng)，運動系統(tǒng)1研究背景飛機(jī)飛行模擬機(jī)可以復(fù)現(xiàn)飛機(jī)飛行過程中的各種狀態(tài)以及周圍環(huán)境，讓飛行訓(xùn)練員在地面進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。通過對現(xiàn)代化以及全狀態(tài)飛行模擬機(jī)加以使用讓訓(xùn)練員開展訓(xùn)練作業(yè)，現(xiàn)已成為各航空公司以及航空兵部隊所用經(jīng)濟(jì)性、效率以及安全性最為理想的一種訓(xùn)練方式。在飛行模擬機(jī)上接受訓(xùn)練和考核，是飛行訓(xùn)練員在進(jìn)行實裝機(jī)操作以前必不可少的一項程序。飛行模擬機(jī)的使用形象非常逼真，地域、環(huán)境以及天氣均不會對其產(chǎn)生影響，針對一些難度比較大或是情況較為特殊的科目，飛行訓(xùn)練員可以借助于飛行模擬機(jī)進(jìn)行反復(fù)、多次訓(xùn)練。正是基于自身所具有的諸多優(yōu)勢，在飛行模擬機(jī)的研制與開發(fā)上，航空大國可謂是付出了非常大的心血和精力，新機(jī)的研制和配套飛行模擬機(jī)的研制均是同步進(jìn)行的，所以，飛行模擬機(jī)的研制及其發(fā)展現(xiàn)已成為對一個國家航空裝備實際發(fā)展水平進(jìn)行衡量的非常重要的指標(biāo)。現(xiàn)階段，飛行模擬機(jī)的管理方式更多采用的是人工管理，日常維護(hù)作業(yè)的開展以訓(xùn)練機(jī)組反映出來的飛行模擬機(jī)的運行故障為依據(jù)，通過對這些故障的分析在盡可能短的時間內(nèi)采取相應(yīng)措施做好對其的處置工作。在人工管理方式的運行下，值班人員需要對飛行模擬機(jī)系統(tǒng)、計算機(jī)房以及油源狀態(tài)進(jìn)行定期檢查，判斷其是否有異常情況存在。在開始對飛行模擬機(jī)的訓(xùn)練任務(wù)以前，值班組人員還需要做好開機(jī)準(zhǔn)備工作，例如需要進(jìn)行模型的裝載、將投影儀和液壓運動系統(tǒng)電機(jī)啟動、執(zhí)行對座艙設(shè)備的檢查任務(wù)等。此外，在訓(xùn)練完成以后，值班組人員還需進(jìn)一步做好關(guān)機(jī)檢查工作，如判斷座艙設(shè)備狀態(tài)、將液壓運動系統(tǒng)電機(jī)和投影儀關(guān)閉、執(zhí)行模型卸載任務(wù)等等。為了強(qiáng)化對飛行模擬機(jī)當(dāng)前資源的充分與有效利用，同時，保證維護(hù)效率，降低值班組人員維護(hù)工作量，將運行成本控制在一個足夠合理的水平范圍內(nèi)，本文進(jìn)行飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究。2飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)設(shè)計方案本文系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用為支持，可進(jìn)行輸入層、處理層以及控制層3層架構(gòu)的劃分。在系統(tǒng)的整體構(gòu)成中，輸入層主要的功能在于對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，是飛行模擬機(jī)座艙的監(jiān)控器；處理層主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時，執(zhí)行相應(yīng)指令的發(fā)布任務(wù)，是飛行模擬機(jī)的交互式管理軟件；控制層是單片機(jī)電路，其主要功能體現(xiàn)在對飛行模擬機(jī)運動系統(tǒng)以及視景系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制之上。圖1所示為飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)工作原理。圖1飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)工作原理示意圖在飛行訓(xùn)練員進(jìn)入座艙并由飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)的監(jiān)控器監(jiān)測到之后，系統(tǒng)會對前后時刻采樣圖片灰度圖進(jìn)行連續(xù)多次對比，比較設(shè)置的閾值，以此作出訓(xùn)練員是否使用飛行模擬機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練的判斷，同時，以判斷的最終結(jié)果為依據(jù)將相應(yīng)的指令發(fā)出，對飛行模擬機(jī)運動和視景系統(tǒng)設(shè)備的運行進(jìn)行控制。3飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)的功能主要為讓飛行模擬機(jī)對其運動和視景系統(tǒng)的實際工作情形進(jìn)行自動控制。所以，以前文所述監(jiān)控與管理系統(tǒng)整體設(shè)計方案為依據(jù)，從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與判斷以及狀態(tài)控制3個層面展開，對其具體實現(xiàn)作相應(yīng)把握。3.1數(shù)據(jù)采集飛行模擬機(jī)座艙監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用為對飛行模擬機(jī)的實際使用情況進(jìn)行監(jiān)控，屬于獨立網(wǎng)絡(luò)連接方式。此模塊所用監(jiān)控裝置主要由攝像頭、編碼器、解碼器以及中央控制器構(gòu)成。系統(tǒng)和解碼器建立連接，在開始運行之前，會對連接超時時間以及設(shè)備異常消息函數(shù)等設(shè)備參數(shù)進(jìn)行初始化處理，完成注冊任務(wù)以后，會將用戶ID返回，將其作為執(zhí)行其他相關(guān)功能操作的唯一標(biāo)識。以此ID為依據(jù)，從設(shè)備中進(jìn)行實時碼流的讀取，完成對座艙實時圖像的定時保存任務(wù)。在結(jié)束操作的過程中，需要將設(shè)備注銷，進(jìn)行各相關(guān)設(shè)備參數(shù)的釋放處理。3.2數(shù)據(jù)處理與判斷以所采集到的圖片為參照，進(jìn)行圖片灰度值的讀取，執(zhí)行對背景參考圖之間像素點灰度值不同的比較分析任務(wù)，在完成對差異圖的降噪、濾波以及閾值操作等相關(guān)處理任務(wù)以后，將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為差異二值圖，對圖內(nèi)差異值的個數(shù)點進(jìn)行統(tǒng)計，和參考閾值作比較，如果差異值的個數(shù)點數(shù)比較多，則得到以下判斷結(jié)果：飛行訓(xùn)練員正在利用飛行模擬機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。3.3狀態(tài)控制以具體的控制指令為依據(jù)，需要將視景和運動兩個系統(tǒng)之間狀態(tài)切換的設(shè)計工作做好。為了避免運行狀態(tài)音響的模擬受到系統(tǒng)的影響，在執(zhí)行對狀態(tài)控制的設(shè)計任務(wù)時，對單次控制加以采用，也就是在確定有相應(yīng)指令發(fā)出后建立起和控制系統(tǒng)之間的連接，結(jié)束狀態(tài)控制任務(wù)以后，則將與控制系統(tǒng)之間的連接斷開。（1）視景系統(tǒng)。飛行模擬機(jī)視景系統(tǒng)非常重要，利用3臺計算機(jī)生成圖像，同時，在集中串口系統(tǒng)的支持下對各自通道的投影儀進(jìn)行控制，通過前向投影的方式在視景膜上進(jìn)行圖像的投射，實現(xiàn)對模擬的真實環(huán)境圖像的提供。所以，對控制投影儀工作狀態(tài)的設(shè)計最為重要，圖4所示為其具體流程。基于TCP/IP協(xié)議的支持建立起和集中控制串口系統(tǒng)之間的連接，得到投影儀的實際工作模式，以產(chǎn)生的控制指令為依據(jù)，向視景串口系統(tǒng)發(fā)送投影儀工作模式的改變指令。在具體的投影過程中，若是投影儀的工作模式發(fā)生切換，需要進(jìn)行一段時間的等待。之后，程序再一次對投影儀的工作狀態(tài)進(jìn)行獲取，并作出其狀態(tài)是否發(fā)生改變的判斷，如果判斷結(jié)果為沒有改變，則將指令重新發(fā)出，再次等待結(jié)果與判斷，一直在得到狀態(tài)改變的判斷結(jié)果以后，將事先建立好的連接斷開。圖1視景系統(tǒng)控制流程示意圖（2）運動系統(tǒng)。飛行模擬機(jī)運動系統(tǒng)啟動與停止主要是對專門的PLC設(shè)備加以運用，對啟動與停止環(huán)節(jié)輸入端電壓變化值進(jìn)行檢測，以此實現(xiàn)對運動系統(tǒng)循環(huán)泵和運動電機(jī)啟動與停止?fàn)顟B(tài)的控制。所以，以生成的具體控制指令為依據(jù)，飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)會基于RS232協(xié)議的支持向單片機(jī)發(fā)送指令，以接收到的具體指令為依據(jù)，單片機(jī)對繼電器進(jìn)行控制，由其執(zhí)行將運動泵開啟或是關(guān)閉的操作。4結(jié)語本文提出的飛行模擬機(jī)智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)可以將模擬機(jī)駕駛艙監(jiān)控系統(tǒng)的作用有效發(fā)揮出來，基于智能管理方式的運用，執(zhí)行對飛行模擬機(jī)視景系統(tǒng)和運動系統(tǒng)兩者之間狀態(tài)自動切換的任務(wù)，不僅有利于飛行模擬機(jī)利用率的有效提升，還可以強(qiáng)化其自動管理能力，此系統(tǒng)在型號不同的飛行模擬機(jī)中都有比較好的適用性。Reference：[1]何元旭.基于飛行