飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究

飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究

Summary：結合當前飛行模擬機管理模式的欠缺，進行以物聯(lián)網(wǎng)技術為支持的飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設計，對飛行模擬機使用狀態(tài)進行實時監(jiān)控，同時，以監(jiān)控結果為依據(jù)自由切換視景與運動系統(tǒng)，有利于飛行模擬機無效運行時間的減少。Keys：飛行模擬機，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研究背景飛機飛行模擬機可以復現(xiàn)飛機飛行過程中的各種狀態(tài)以及周圍環(huán)境，讓飛行訓練員在地面進行學習與訓練。通過對現(xiàn)代化以及全狀態(tài)飛行模擬機加以使用讓訓練員開展訓練作業(yè)，現(xiàn)已成為各航空公司以及航空兵部隊所用經(jīng)濟性、效率以及安全性最為理想的一種訓練方式。在飛行模擬機上接受訓練和考核，是飛行訓練員在進行實裝機操作以前必不可少的一項程序。飛行模擬機的使用形象非常逼真，地域、環(huán)境以及天氣均不會對其產生影響，針對一些難度比較大或是情況較為特殊的科目，飛行訓練員可以借助于飛行模擬機進行反復、多次訓練。正是基于自身所具有的諸多優(yōu)勢，在飛行模擬機的研制與開發(fā)上，航空大國可謂是付出了非常大的心血和精力，新機的研制和配套飛行模擬機的研制均是同步進行的，所以，飛行模擬機的研制及其發(fā)展現(xiàn)已成為對一個國家航空裝備實際發(fā)展水平進行衡量的非常重要的指標。現(xiàn)階段，飛行模擬機的管理方式更多采用的是人工管理，日常維護作業(yè)的開展以訓練機組反映出來的飛行模擬機的運行故障為依據(jù)，通過對這些故障的分析在盡可能短的時間內采取相應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系統(tǒng)、計算機房以及油源狀態(tài)進行定期檢查，判斷其是否有異常情況存在。在開始對飛行模擬機的訓練任務以前，值班組人員還需要做好開機準備工作，例如需要進行模型的裝載、將投影儀和液壓運動系統(tǒng)電機啟動、執(zhí)行對座艙設備的檢查任務等。此外，在訓練完成以后，值班組人員還需進一步做好關機檢查工作，如判斷座艙設備狀態(tài)、將液壓運動系統(tǒng)電機和投影儀關閉、執(zhí)行模型卸載任務等等。為了強化對飛行模擬機當前資源的充分與有效利用，同時，保證維護效率，降低值班組人員維護工作量，將運行成本控制在一個足夠合理的水平范圍內，本文進行飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究。2飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)設計方案本文系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術的運用為支持，可進行輸入層、處理層以及控制層3層架構的劃分。在系統(tǒng)的整體構成中，輸入層主要的功能在于對數(shù)據(jù)進行采集，是飛行模擬機座艙的監(jiān)控器；處理層主要對數(shù)據(jù)進行處理，同時，執(zhí)行相應指令的發(fā)布任務，是飛行模擬機的交互式管理軟件；控制層是單片機電路，其主要功能體現(xiàn)在對飛行模擬機運動系統(tǒng)以及視景系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制之上。圖1所示為飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)工作原理。圖1飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)工作原理示意圖在飛行訓練員進入座艙并由飛行模擬機智能監(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行連續(xù)多次對比，比較設置的閾值，以此作出訓練員是否使用飛行模擬機進行訓練的判斷，同時，以判斷的最終結果為依據(jù)將相應的指令發(fā)出，對飛行模擬機運動和視景系統(tǒng)設備的運行進行控制。3飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)詳細設計飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)的功能主要為讓飛行模擬機對其運動和視景系統(tǒng)的實際工作情形進行自動控制。所以，以前文所述監(jiān)控與管理系統(tǒng)整體設計方案為依據(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)作相應把握。3.1數(shù)據(jù)采集飛行模擬機座艙監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用為對飛行模擬機的實際使用情況進行監(jiān)控，屬于獨立網(wǎng)絡連接方式。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備異常消息函數(shù)等設備參數(shù)進行初始化處理，完成注冊任務以后，會將用戶ID返回，將其作為執(zhí)行其他相關功能操作的唯一標識。以此ID為依據(jù)，從設備中進行實時碼流的讀取，完成對座艙實時圖像的定時保存任務。在結束操作的過程中，需要將設備注銷，進行各相關設備參數(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，在完成對差異圖的降噪、濾波以及閾值操作等相關處理任務以后，將其進一步轉換為差異二值圖，對圖內差異值的個數(shù)點進行統(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，則得到以下判斷結果：飛行訓練員正在利用飛行模擬機進行訓練。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)控制的設計任務時，對單次控制加以采用，也就是在確定有相應指令發(fā)出后建立起和控制系統(tǒng)之間的連接，結束狀態(tài)控制任務以后，則將與控制系統(tǒng)之間的連接斷開。（1）視景系統(tǒng)。飛行模擬機視景系統(tǒng)非常重要，利用3臺計算機生成圖像，同時，在集中串口系統(tǒng)的支持下對各自通道的投影儀進行控制，通過前向投影的方式在視景膜上進行圖像的投射，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)的設計最為重要，圖4所示為其具體流程?；赥CP/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，如果判斷結果為沒有改變，則將指令重新發(fā)出，再次等待結果與判斷，一直在得到狀態(tài)改變的判斷結果以后，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)。飛行模擬機運動系統(tǒng)啟動與停止主要是對專門的PLC設備加以運用，對啟動與停止環(huán)節(jié)輸入端電壓變化值進行檢測，以此實現(xiàn)對運動系統(tǒng)循環(huán)泵和運動電機啟動與停止狀態(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)議的支持向單片機發(fā)送指令，以接收到的具體指令為依據(jù)，單片機對繼電器進行控制，由其執(zhí)行將運動泵開啟或是關閉的操作。4結語本文提出的飛行模擬機智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)可以將模擬機駕駛艙監(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，不僅有利于飛行模擬機利用率的有效提升，還可以強化其自動管理能力，此系統(tǒng)在型號不同的飛行模擬機中都有比較好的適用性。Reference：[1]何元旭.基于飛行