基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统和方法，所述系统包括相互连接的无人机实装操控系统和无人机飞行仿真系统，其中，所述无人机实装操控系统作为实际系统，所述无人机飞行仿真系统作为人工系统；所述无人机实装操控系统包括任务控制柜、任务监控模块和图像显示模块所述无人机飞行仿真系统用于建立无人机的飞行仿真模型，所述飞行仿真模型包括飞行动力学模型、发动机系统模型和飞行控制系统模型；所述无人机操控训练仿真系统通过所述无人机实装操控系统和所述无人机飞行仿真系统之间的数据交互，以及所述无人机实装操控系统的人机交互实现操控人员的模拟训练。拟训练。拟训练。

【技术实现步骤摘要】
基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统和方法


[0001]本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及一种基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统和方法。

技术介绍

[0002]无人机是一种动力驱动，机上无人驾驶，可重复使用的航空器，主要用于战场侦察、毁伤评估、火力攻击、通信监听、电子干扰、远程火力校射等方面，是提高我军远程、精准打击能力、电子战争能力的重要手段。虽然无人机有诸多优点，但其想要在战场上发挥出应有效能，还需要进行大量的操控训练。使用实装无人机进行训练必然会使风险和成本剧增。首先，如果学员在训练时操作不当，或因飞机本身发生故障人员来不及处置，很可能导致飞机坠毁。其次，每使用实装无人机组织一次训练，均会消耗大量人力物力，其中包括对无人机飞行员、地勤人员的使用，还包括无人机燃油、耗材的消耗，以及无人机机体和系统的磨损。特别是某些无人机的发动机寿命有限且成本高昂，使无人机训练费用高居不下。综上所述，实装无人机操控训练并不适合日常的学员教学培训。
[0003]基于以上情况，无人机的模拟训练应运而生。模拟训练可详细定义为：通过模拟训练系统实现相应的训练环境、作战过程、以及武器装备作战效应，进行军事训练、军事作战演练或战法研究等。无人机模拟训练系统包含无人机机体模拟、操作模拟和训练管理三大部分，可以模拟出无人机所处的战场环境，让无人机受训人员在模拟环境中进行作战全过程的训练，并模拟使用机载设备进行目标侦察、跟踪、定位、打击等任务操作，从而进一步支持战法推演。采用无人机模拟训练系统开展训练，可以在不使用实装的情况下，使受训人员在模拟环境中进行操控训练，从而了解真实无人机的技战术性能，掌握操控方法。利用模拟训练器材开展相关科目模拟训练是解决实装训练安全压力大、保障事项多、工作协调难的有效措施，是装备操作人员领悟装备原理、熟悉操作资源、掌握操作流程的必备手段。
[0004]目前常用的一种仿真训练系统是全数字模拟仿真，所有的飞行子系统(包括飞行控制计算机，飞机传感器系统，导航系统和飞机本体模型等)都是由数字模型来模拟实现的，整个飞行控制系统运行在全数字的虚拟模拟环境下。由于在全数字化的虚拟仿真环境下，各飞行系统控制节点模块都进行了数字模型抽象化，对子系统的实现细节进行线性化处理，难以保证与真实物理系统之间的一致性，仿真训练的真实度难以保障。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统和方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]根据本专利技术的一方面，提供了一种基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统，其所述系统包括相互连接的无人机实装操控系统和无人机飞行仿真系统，其中，所述无人机实装操控系统作为实际系统，所述无人机飞行仿真系统作为人工系统；
[0008]所述无人机实装操控系统包括任务控制柜、任务监控模块和图像显示模块，所述任务控制柜具有供操控人员操控无人机的操控结构，所述任务监控模块用于显示目标的初步态势，所述图像显示模块用于显示图像；
[0009]所述无人机飞行仿真系统用于建立无人机的飞行仿真模型，所述飞行仿真模型包括飞行动力学模型、发动机系统模型和飞行控制系统模型；
[0010]所述无人机操控训练仿真系统通过所述无人机实装操控系统和所述无人机飞行仿真系统之间的数据交互，以及所述无人机实装操控系统的人机交互实现操控人员的模拟训练。
[0011]在一些实施例中，所述无人机飞行仿真系统建立的所述飞行动力学模型仿真了无人机在火箭推进器推进下的加速爬升和在发动机牵引下的正常爬升、转弯、航线飞行以及圆形、8字型盘旋过程。
[0012]在一些实施例中，所述无人机飞行仿真系统还建立有航路规划模型、大气环境及扰流模型、机翼模型、机体模型、平垂尾模型、气动耦合模型，以获得无人机运动方程和无人机飞行参数。
[0013]在一些实施例中，所述任务控制柜的操控结构包括按钮和手柄。
[0014]在一些实施例中，所述无人机操控训练仿真系统用于模拟实战场景，以研发适应实战的操控指令，推演操控策略。所述无人机操控训练仿真系统用于供操控人员进行模拟实战的规划航路、实施侦查和武器协同。
[0015]在一些实施例中，所述无人机操控训练仿真系统用于预估无人机操控人员在操控所述无人机实装操控系统的水平和能力，以达到战法推演以及选拔人才的目的。
[0016]根据本专利技术的另一方面，也提供了一种根据前述的基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统实施的无人机操控训练仿真方法，所述方法包括如下步骤：
[0017]所述无人机实装操控系统向所述无人机飞行仿真系统发出指令，所述指令通过编码、解码处理后组帧，通过串口，基于真实的通信协议发送至飞行仿真系统；
[0018]所述无人机飞行仿真系统通过真实的通信协议接收所述指令并做出相应的行为动作；
[0019]评估所述无人机飞行仿真系统的仿真度，并根据得到的仿真度优化所述无人机飞行仿真系统。
[0020]在一些实施例中，根据所述无人机飞行仿真系统对所述指令做出的反馈和运行，评估所述指令的合理性和科学性，以优化所述指令。
[0021]在一些实施例中，所述任务监控模块通过实时计算或通过网络接收获得目标初步态势数据；
[0022]所述任务监控模块采用数字地图，在数字地图上显示目标初步态势、飞机航线、航迹信息。
[0023]在一些实施例中，所述图像显示模块通过网络接收数据并进行处理，获得有效图像帧后送至解码器解码并显示在屏幕上，以进行动目标检测，实现目标定位功能。
[0024]根据本专利技术实施例的采用基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统和方法，通过“实装操控系统”和“飞行仿真系统”之间的交互和反馈，可以进一步优化仿真模型精度、提升仿真训练真实度，从而有效提高操控人员的综合能力；根据飞行仿真系统的运行情
况，也能对操控指令的可行性和科学性进行评价，进一步研发先进的操控算法，为应对复杂的战场环境做准备。
[0025]本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
[0026]本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。
附图说明
[0027]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本专利技术的原理。为了便于示出和描述本专利技术的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本专利技术实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
[0028]图1为本专利技术一实施例中的基于平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统，其特征在于，所述系统包括相互连接的无人机实装操控系统和无人机飞行仿真系统，其中，所述无人机实装操控系统作为实际系统，所述无人机飞行仿真系统作为人工系统；所述无人机实装操控系统包括任务控制柜、任务监控模块和图像显示模块，所述任务控制柜具有供操控人员操控无人机的操控结构，所述任务监控模块用于显示目标的初步态势，所述图像显示模块用于显示图像；所述无人机飞行仿真系统用于建立无人机的飞行仿真模型，所述飞行仿真模型包括飞行动力学模型、发动机系统模型和飞行控制系统模型；所述无人机操控训练仿真系统通过所述无人机实装操控系统和所述无人机飞行仿真系统之间的数据交互，以及所述无人机实装操控系统的人机交互实现操控人员的模拟训练。2.根据权利要求1所述的基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统，其特征在于，所述无人机飞行仿真系统建立的所述飞行动力学模型仿真了无人机在火箭推进器推进下的加速爬升和在发动机牵引下的正常爬升、转弯、航线飞行以及圆形、8字型盘旋过程。3.根据权利要求2所述的基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统，其特征在于，所述无人机飞行仿真系统还建立有航路规划模型、大气环境及扰流模型、机翼模型、机体模型、平垂尾模型、气动耦合模型，以获得无人机运动方程和无人机飞行参数。4.根据权利要求1所述的基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统，其特征在于，所述任务控制柜的操控结构包括按钮和手柄。5.根据权利要求3所述的基于平行系统理论的无人机操控训练仿真系统，其特征在于，所述无人机操控训练仿真系统用于模拟实战场景，以研发适应实战的操控指...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，李五洲，王晓卫，刘泽辉，彭非，罗波，郝文龙，汤鑫，林世聪，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军航空兵学院，
类型：发明
国别省市：