飞行模拟机智能监控与管理系统研究

飞行模拟机智能监控与管理系统研究
摘要：结合当前飞行模拟机管理模式的欠缺，进行以物联网技术为支持的飞行模拟机智能监控与管理系统的设计，对飞行模拟机使用状态进行实时监控，同时，以监控结果为依据自由切换视景与运动系统，有利于飞行模拟机无效运行时间的减少。

关键词：飞行模拟机，监控与管理系统，物联网，视景系统，运动系统
1研究背景
飞机飞行模拟机可以复现飞机飞行过程中的各种状态以及周围环境，让飞行训练员在地面进行学习与训练。

通过对现代化以及全状态飞行模拟机加以使用让训练员开展训练作业，现已成为各航空公司以及航空兵部队所用经济性、效率以及安全性最为理想的一种训练方式。

在飞行模拟机上接受训练和考核，是飞行训练员在进行实装机操作以前必不可少的一项程序。

飞行模拟机的使用形象非常逼真，地域、环境以及天气均不会对其产生影响，针对一些难度比较大或是情况较为特殊的科目，飞行训练员可以借助于飞行模拟机进行反复、多次训练。

正是基于自身所具有的诸多优势，在飞行模拟机的研制与开发上，航空大国可谓是付出了非常大的心血和精力，新机的研制和配套飞行模拟机的研制均是同步进行的，所以，飞行模拟机的研制及其发展现已成为对一个国家航空装备实际发展水平进行衡量的非常重要的指标。

现阶段，飞行模拟机的管理方式更多采用的是人工管理，日常维护作业的开展以训练机组反映出来的飞行模拟机的运行故障为依据，通过对这些故障的分析在尽可能短的时间内采取相应措施做好对其的处置工作。

在人工管理方式的运行下，值班人员需要对飞行模拟机系统、计算机房以及油源状态进行定期检查，判断其是否有异常情况存在。

在开始对飞行模拟机的训练任务以前，值班组人员还需要做好开机准备工作，例如需要进行模型的装载、将投影仪和液压运动系统电机启动、执行对座舱设备的检查任务等。

此外，在训练完成以后，值班组人员还
需进一步做好关机检查工作，如判断座舱设备状态、将液压运动系统电机和投影仪关闭、执行模型卸载任务等等。

为了强化对飞行模拟机当前资源的充分与有效利用，同时，保证维护效率，降低值班组人员维护工作量，将运行成本控制在一个足够合理的水平范围内，本文进行飞行模拟机智能监控与管理系统研究。

2飞行模拟机智能监控与管理系统设计方案
本文系统以物联网技术的运用为支持，可进行输入层、处理层以及控制层3层架构的划分。

在系统的整体构成中，输入层主要的功能在于对数据进行采集，是飞行模拟机座舱的监控器；处理层主要对数据进行处理，同时，执行相应指令的发布任务，是飞行模拟机的交互式管理软件；控制层是单片机电路，其主要功能体现在对飞行模拟机运动系统以及视景系统工作状态的控制之上。

图1所示为飞行模拟机智能监控与管理系统工作原理。

图1 飞行模拟机智能监控与管理系统工作原理示意图
在飞行训练员进入座舱并由飞行模拟机智能监控与管理系统的监控器监测到之后，系统会对前后时刻采样图片灰度图进行连续多次对比，比较设置的阈值，以此作出训练员是否使用飞行模拟机进行训练的判断，同时，以判断的最终结果为依据将相应的指令发出，对飞行模拟机运动和视景系统设备的运行进行控制。

3飞行模拟机智能监控与管理系统详细设计
飞行模拟机智能监控与管理系统的功能主要为让飞行模拟机对其运动和视景
系统的实际工作情形进行自动控制。

所以，以前文所述监控与管理系统整体设计
方案为依据，从数据采集、数据处理与判断以及状态控制3个层面展开，对其具
体实现作相应把握。

3.1数据采集
飞行模拟机座舱监控系统的主要作用为对飞行模拟机的实际使用情况进行监控，属于独立网络连接方式。

此模块所用监控装置主要由摄像头、编码器、解码
器以及中央控制器构成。

系统和解码器建立连接，在开始运行之前，会对连接超
时时间以及设备异常消息函数等设备参数进行初始化处理，完成注册任务以后，
会将用户ID返回，将其作为执行其他相关功能操作的唯一标识。

以此ID为依据，从设备中进行实时码流的读取，完成对座舱实时图像的定时保存任务。

在结束操
作的过程中，需要将设备注销，进行各相关设备参数的释放处理。

3.2数据处理与判断
以所采集到的图片为参照，进行图片灰度值的读取，执行对背景参考图之间
像素点灰度值不同的比较分析任务，在完成对差异图的降噪、滤波以及阈值操作
等相关处理任务以后，将其进一步转换为差异二值图，对图内差异值的个数点进
行统计，和参考阈值作比较，如果差异值的个数点数比较多，则得到以下判断结果：飞行训练员正在利用飞行模拟机进行训练。

3.3状态控制
以具体的控制指令为依据，需要将视景和运动两个系统之间状态切换的设计
工作做好。

为了避免运行状态音响的模拟受到系统的影响，在执行对状态控制的
设计任务时，对单次控制加以采用，也就是在确定有相应指令发出后建立起和控
制系统之间的连接，结束状态控制任务以后，则将与控制系统之间的连接断开。

（1）视景系统。

飞行模拟机视景系统非常重要，利用3台计算机生成图像，同时，在集中串口系统的支持下对各自通道的投影仪进行控制，通过前向投影的
方式在视景膜上进行图像的投射，实现对模拟的真实环境图像的提供。

所以，对
控制投影仪工作状态的设计最为重要，图4所示为其具体流程。

基于TCP/IP协
议的支持建立起和集中控制串口系统之间的连接，得到投影仪的实际工作模式，
以产生的控制指令为依据，向视景串口系统发送投影仪工作模式的改变指令。

在
具体的投影过程中，若是投影仪的工作模式发生切换，需要进行一段时间的等待。

之后，程序再一次对投影仪的工作状态进行获取，并作出其状态是否发生改变的
判断，如果判断结果为没有改变，则将指令重新发出，再次等待结果与判断，一
直在得到状态改变的判断结果以后，将事先建立好的连接断开。

图1 视景系统控制流程示意图
（2）运动系统。

飞行模拟机运动系统启动与停止主要是对专门的PLC设备
加以运用，对启动与停止环节输入端电压变化值进行检测，以此实现对运动系统
循环泵和运动电机启动与停止状态的控制。

所以，以生成的具体控制指令为依据，飞行模拟机智能监控与管理系统会基于RS232协议的支持向单片机发送指令，以
接收到的具体指令为依据，单片机对继电器进行控制，由其执行将运动泵开启或
是关闭的操作。

4结语
本文提出的飞行模拟机智能监控与管理系统可以将模拟机驾驶舱监控系统的
作用有效发挥出来，基于智能管理方式的运用，执行对飞行模拟机视景系统和运
动系统两者之间状态自动切换的任务，不仅有利于飞行模拟机利用率的有效提升，还可以强化其自动管理能力，此系统在型号不同的飞行模拟机中都有比较好的适
用性。

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