[發明專利]一種跳傘六自由度仿真系統

在審

• 申請號: 202110579455.3
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN114248928A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 周曉光;張源原;朱鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學第一飛行訓練基地
• 主分類號: B64D23/00
• 分類號: B64D23/00
• 代理公司: 上海未可期專利代理事務所(普通合伙) 31360
• 代理人: 苗繪

本發明公開了一種跳傘六自由度仿真系統，包含：跳傘運動解算模塊、六自由度平臺模塊、操縱負荷模塊、視景模塊、體感營造模塊和跳傘模擬模塊；本發明，通過體感模擬、操縱反饋、姿態控制、虛擬視景使受訓人員完全沉浸在模擬的訓練環境中，可幫助受訓人員掌握跳傘中的基本動作，增強姿態保持能力，大大彌補了傳統跳傘訓練手段的不足，提高了跳傘訓練質量。

技術領域

本發明涉及跳傘六自由度仿真，特別涉及一種跳傘六自由度仿真系統。

背景技術

在現有的跳傘模擬訓練系統中，如何改進跳傘模擬器載人運動平臺，并解決新平臺的控制問題，通過實時采集受訓者對降落傘的操縱，動感地模擬訓練中人員全自由度運動過程，已成為現有跳傘模擬訓練系統亟需解決的技術問題，對此設計一種跳傘六自由度仿真系統。

目前，關于降落傘穩降階段的運動模型建立已有較多研究成果，如郭叔偉等研究了飛行力學仿真環境下降落傘系統動力學建模問題，對降落傘穩降階段進行了分析，但未考慮任何控制輸入。以可控圓形降落傘為研究對象，建立了物傘系統的六自由度運動模型，但其通過被稱為氣動人工肌肉的傘繩操縱，與人傘操縱過程不同。建立了火星降落傘與運載器系統的六自由度非線性數學模型。但降落傘模型是由飛行器控制的，也區別于人用降落傘。而利用跳傘模擬器進行跳傘訓練，很重要的一點就是要模擬跳傘過程中的各類運動。目前關于人傘系統運動仿真的研究還較少，大多基于三自由度平面模型進行仿真模擬，從跳傘模擬器研發出發，給出了人傘系統穩降階段的操縱方法，并建立了跳傘模擬訓練評估標準，但其模擬過程在二維平面內進行，與實際跳傘過程有一定差距。除此之外，國內外大量的傘降試驗表明，傘降區域風場對傘降過程將產生較大影響，在跳傘模擬器訓練過程中，若能有效模擬不同風場環境下的人傘系統運動過程，并練習采取不同操縱方法以實現風場擾動下的穩定傘降，對提高傘降訓練水平具有重大意義對此設計一種六自由度人傘系統運動過程的仿真方法。

發明內容

根據本發明實施例，提供了一種跳傘六自由度仿真系統，包含：跳傘運動解算模塊、六自由度平臺模塊、操縱負荷模塊、視景模塊、體感營造模塊和跳傘模擬模塊；

所述六自由度平臺模塊與所述跳傘運動解算模塊電性連接，用于將所述六自由度平臺模塊的數據值發送給所述跳傘運動解算模塊；

所述操縱負荷模塊與所述跳傘運動解算模塊電性連接，用于將所述操縱負荷模塊的操縱狀態反饋給所述跳傘運動解算模塊；

所述視景模塊與所述跳傘運動解算模塊電性連接，所述視景模塊用于與所述跳傘運動解算模塊進行數據傳輸，進行實時的動態渲染；

所述體感營造模塊與所述跳傘運動解算模塊，所述體感營造模塊用于接收所述跳傘運動解算模塊生產的系統狀態值并將其轉為相應的體感營造參數；

所述跳傘模擬模塊與所述操縱負荷模塊電性連接，所述跳傘模擬模塊用于接收操縱負荷模塊的各項操作數據。

進一步，跳傘運動解算模塊包括：氣動參數模型、跳傘運動方程模型、跳傘操縱模型和環境擾動模型。

進一步，自由度平臺模塊包括：HMI控制軟件、伺服控制單元、伺服驅動單元、安全檢查單元、緊急制動單元、故障檢測單元和狀態檢測單元。

進一步，操縱負荷模塊包括：降落傘背帶單元和兩個降落傘拉環，所述降落傘背帶單元實時采集所述拉環的操作狀態并反饋給所述跳傘運動解算模塊。

進一步，視景模塊包括：Unity3D平臺、VR虛擬現實眼鏡、框架顯示器和集中監控屏，所述Unity3D平臺與所述跳傘運動解算模塊的進行數據傳輸，并且通過實時三維渲染映射到所述VR虛擬現實眼鏡上。

進一步，體感營造模塊包括：著陸模擬傳送單元、風機送風單元和音效單元。

進一步，跳傘模擬模塊包含：訓練控制單元和訓練管理考評單元。