[發(fā)明專利]水陸兩棲滅火飛機(jī)半物理投汲水滅火仿真評(píng)估系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010320355.4
• 申請(qǐng)日: 2020-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111522254A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周堯明;胡鑫;趙紅軍;蔡志勇;姜曉愛(ài)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);中航通飛研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明水陸兩棲滅火飛機(jī)半物理投汲水滅火仿真評(píng)估系統(tǒng)，包括：飛行模擬器、滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊、滅火飛行仿真軟件。飛行模擬器與滅火飛行仿真軟件、滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊與飛行模擬器直接連接。飛行模擬器將操作量傳入滅火飛行仿真軟件中，后者經(jīng)解算獲得飛行數(shù)據(jù)。滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊對(duì)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，生成畫(huà)面信息，并收集滅火效果相關(guān)數(shù)據(jù)供滅火飛行仿真軟件進(jìn)行滅火效果評(píng)估。本發(fā)明提供了一種可進(jìn)行模擬滅火飛行仿真的飛行模擬器，可精準(zhǔn)模擬水陸兩棲滅火飛機(jī)飛行全過(guò)程并展現(xiàn)滅火過(guò)程；構(gòu)建了滅火仿真評(píng)估系統(tǒng)，可對(duì)飛行員的滅火效果進(jìn)行評(píng)估，在飛行員訓(xùn)練等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水陸兩棲飛機(jī)滅火仿真評(píng)估系統(tǒng)，特別是涉及一種水陸兩棲滅火飛機(jī)半物理投汲水滅火仿真評(píng)估系統(tǒng)，屬于模擬滅火飛行仿真領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水陸兩棲滅火飛機(jī)是一種先進(jìn)高效的森林滅火設(shè)備。飛機(jī)首先在海洋、湖泊、河流等水面汲水，然后將水投灑在火頭、火線或火點(diǎn)上，能夠?qū)ι只馂?zāi)做出快速反應(yīng)并有效阻止火勢(shì)蔓延。相比于消防直升機(jī)森林滅火方式，水陸兩棲滅火飛機(jī)有著飛行速度高、載水量大、投水散布范圍大的特點(diǎn)，更是有著傳統(tǒng)人工滅火所不能比擬的巨大優(yōu)勢(shì)。

近年來(lái)，由于科學(xué)研究的需求和高新技術(shù)的進(jìn)步，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的飛行模擬器得到迅速發(fā)展。研究人員利用模擬器進(jìn)行仿真試驗(yàn)研究，開(kāi)展培訓(xùn)活動(dòng)，成為當(dāng)今科研、培訓(xùn)不可或缺的裝備。分布交互式仿真利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將分布于異地的仿真模擬器連網(wǎng)，構(gòu)成在時(shí)間與空間上相互耦合的虛擬合成環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源與硬件的充分利用。

隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，計(jì)算機(jī)仿真的可信度與實(shí)時(shí)性也有了大幅提升。而今，利用高性能計(jì)算機(jī)，研究人員可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)復(fù)雜模型的仿真，也為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜火場(chǎng)、大場(chǎng)景、飛機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型的高實(shí)時(shí)度仿真提供了可能。

當(dāng)前，我國(guó)水陸兩棲滅火飛機(jī)在研發(fā)中，正在接受各項(xiàng)驗(yàn)證測(cè)試。由于是首款機(jī)型，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)并沒(méi)有足夠的掌握此類飛機(jī)飛行技術(shù)的飛行員，急需進(jìn)行培養(yǎng)。飛機(jī)的設(shè)計(jì)也需要針對(duì)驗(yàn)證測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)，而現(xiàn)有的原型機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)所能夠進(jìn)行的驗(yàn)證項(xiàng)目有限，僅用真機(jī)進(jìn)行飛行測(cè)試耗時(shí)極長(zhǎng)，更沒(méi)有機(jī)會(huì)對(duì)未來(lái)操作此類機(jī)型的飛行員培養(yǎng)。因此，目前急需針對(duì)水陸兩棲滅火飛機(jī)的飛行模擬仿真系統(tǒng)來(lái)代替真機(jī)進(jìn)行飛行員培養(yǎng)與部分驗(yàn)證測(cè)試。此外，現(xiàn)有的飛行模擬器中并沒(méi)有針對(duì)滅火任務(wù)的模塊，既無(wú)法模擬火場(chǎng)中復(fù)雜多變的氣流環(huán)境，也無(wú)法針對(duì)飛行員的投水操作評(píng)估火場(chǎng)所受到的影響并給出滅火效果評(píng)估結(jié)果，不適用于滅火飛機(jī)飛行員的培養(yǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用整套系統(tǒng)為飛行員提供模擬投汲水滅火訓(xùn)練的虛擬環(huán)境，通過(guò)反復(fù)訓(xùn)練提高飛行員的操作水平。同時(shí)，本發(fā)明也為飛機(jī)設(shè)計(jì)人員、滅火規(guī)范制訂人員等有關(guān)人員提供了一個(gè)高實(shí)時(shí)度的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為飛機(jī)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證、投汲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、滅火頂層技術(shù)規(guī)范的制訂與完善提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

本發(fā)明水陸兩棲滅火飛機(jī)半物理投汲水滅火仿真評(píng)估系統(tǒng)包括：飛行模擬器、滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊以及滅火飛行仿真軟件組成。他們之間的關(guān)系是：操作者通過(guò)控制滅火飛行仿真軟件進(jìn)行仿真的初始設(shè)置與仿真過(guò)程中的運(yùn)行控制，獲得飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)與滅火效果評(píng)估結(jié)果等反饋信息。飛行員通過(guò)操作飛行模擬器進(jìn)行模擬滅火飛行仿真訓(xùn)練并接受相應(yīng)的視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)反饋信息。飛行模擬器與滅火飛行仿真軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口傳遞信息。滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊與滅火飛行仿真軟件也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口傳遞信息。飛行模擬器從滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊直接獲取相應(yīng)的模擬場(chǎng)景畫(huà)面信息。

所述飛行模擬器是飛行員進(jìn)行模擬滅火飛行仿真訓(xùn)練的主要硬件設(shè)備。它由可操作設(shè)備、儀表盤、視景顯示系統(tǒng)構(gòu)成。飛行員通過(guò)操作可操作設(shè)備模擬實(shí)際滅火飛行中進(jìn)行的操作，相應(yīng)的操作量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳出，經(jīng)滅火飛行仿真軟件解算得到相應(yīng)的飛行數(shù)據(jù)。飛行數(shù)據(jù)一方面?zhèn)骰仫w行模擬器的儀表盤中顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，一方面經(jīng)滅火任務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建模塊解算得到畫(huà)面信息傳入視景顯示系統(tǒng)顯示相應(yīng)的視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)信息，兩方面結(jié)合為飛行員提供反饋信息。