[發明專利]基于虛擬技術的飛機安全警告系統

無效

• 申請號: 201110151893.6
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102254465A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 彭衛東;陳又軍;蘇彬;王有隆;何曉薇;魏麟;胡焱
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G09B9/16
• 分類號: G09B9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及基于虛擬技術的飛機安全警告系統，特別涉及一種按照空氣動力學原理設計的具有三維視景的虛擬飛機安全警告系統。

背景技術

安全是航空部門永恒的主題。為了保證飛行安全，現代飛機已經安裝了許多性能很好的安全警告設備，并取得了良好的效果。但是在正常的飛行中，這些安全警告設備不會報警，也不需要飛行員做出處置。長此下去，將使飛行員缺乏必要的實際訓練，如果出現了安全事故，即使警告設備已經報警，但飛行員不能正確理解和迅速處置，必將危及飛行安全、釀成飛行事故。

例如在我國，1992年7月31日中國通航雅克42飛機在南京大較場機場起飛時，未能正確使用自動飛行系統，同時錯誤地關閉了警告信號，飛機沖出跑道，造成一等飛行事故；1993年11月13日北方航空公司MD82飛機在烏魯木齊機場進近時，未能正確使用高度表致使飛機高度過低，近地警告系統已報警，但機組不能理解，最后飛機墜毀。在國外，由于不能正確使用航空電子設備而影響航空安全的實例則有更多的報導。

國內未見研制了基于PC和虛擬技術的民用飛機安全警告設備仿真訓練系統，包括：實時仿真近地警告系統、實時仿真增強型近地警告系統、實時仿真空中交通警戒與防撞系統、實時仿真風切變預警系統及實時仿真火警系統、馬赫/空速警告、失速警告、起飛形態警告、起落架形態警告系統的文獻報道。

國內未見基于PC，利用OpenGL開發可縮放實時交互式大型民用飛機虛擬座艙，利用ActiveX技術實現B737-NG飛機飛行動力學模型和儀表控制，在不規則網格構建的三維地形視景中采用QuadTree與三角形碰撞檢測技術快速檢測飛機無線電高度的文獻報道。

目前，飛行員對警告系統的使用訓練只能在模擬機上進行。模擬機訓練真實性強，但是成本高，特別是訓練時間有限，不能根據飛行員的需要自主進行、經常進行，這就不能從根本上提高飛行員使用警告系統的熟練程度。除此之外，當前還沒有更好的辦法。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于虛擬技術的飛機安全警告系統。

系統采用Windows?XP操作系統作為平臺，利用Visual?Studio.NET?2003開發環境開發完成，整個系統可在一臺計算機上完成所有的模擬工作，也可通過網絡在兩臺計算機上實現。無論那種方式，飛行位(學員位)都通過網絡與教員位進行通訊。

上述基于虛擬技術的飛機安全警告系統在Microsoft?Visual?Studio.NET?2003開發環境下使用C++程序語言，利用面向對象技術開發完成。軟件主要包括飛行動力學仿真模塊、視景模塊、虛擬儀表模塊、教員臺模塊、音效處理模塊、操縱桿和開關輸入模塊、發動機模塊、網絡通訊模塊、導航計算和導航數據管理模塊。

上述系統主程序是基于對話框的應用程序，為了保證系統運行的實時性，使用了多線程和多進程技術。系統主進程的主線程運行過程主要由一個定時器來控制完成。教員臺進程和主進程之間通過Winsock進行通訊。教員臺可對飛行進程進行監控，設置飛行狀態(如改變飛機位置、凍結參數、設置故障等)，飛行狀況可在教員臺上完全顯示。把飛行和教員臺分割成兩個進程主要是考慮在網絡模式下一個教員臺位置可監控所有的飛行位置，因此本系統可在網絡環境下和在單機上使用。

由于Windows系統自身提供的定時器精度較低和具有很低的線程優先級，因此不能使用該定時器作為該系統的定時器，為了保證該實時仿真系統具有精確的定時器，設計了具有毫秒級精度的定時器，作者使用了Visual?C++提供的僅供Windows?95及其后續版本使用，并要求計算機從硬件上支持高精度計時器的高精度時間函數QueryPerformanceFrequency()函數和QueryPerformanceCounter()函數來設計高精度的基于事件的定時器。整個軟件系統在定時器的控制下工作。

上述基于虛擬技術的飛機安全警告系統的座艙仿照廣泛使用的波音飛機設計，儀表可以放大縮小，駕駛盤、推力桿及其它操縱設備可以自由控制(如圖4、5、6)，三維視景、地形顯示真實形象。系統可以人工操縱飛機進入各種報警狀態，也可以通過教員臺任意設置并自動進入各種報警狀態，然后進行解除練習，操作簡單，設置方便，報警形象真實，人機界面友好。

上述系統中，利用ActiveX技術實現了B737-NG飛機飛行動力學模型和儀表控制。