侯學(xué)智++宋麗君

摘 要：介紹了基于FlightGear的近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境搭建方法。該測(cè)試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)組成。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營(yíng)造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配。

關(guān)鍵詞：可控飛行撞地 近地警告系統(tǒng) 飛行仿真 視景系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0064-02

在飛行中并非由于飛機(jī)本身故障或發(fā)動(dòng)機(jī)失效等原因造成的飛機(jī)撞地或墜海事故，稱為可控飛行撞地（CFIT）事故。1975年以前，世界范圍內(nèi)的商用噴氣機(jī)群平均每年發(fā)生8次可控飛行撞地事故。為此有關(guān)部門(mén)研制了近地警告系統(tǒng)（GPWS），為飛行員提供飛機(jī)以不安全形態(tài)危險(xiǎn)接近地面的警告信號(hào)，提高機(jī)組的處境意識(shí)。近地警告系統(tǒng)的廣泛安裝，大大減少了可控飛行撞地事故[1]。

仿真（Simulation）技術(shù)或模擬技術(shù)這一高科技手段已被廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，這種仿真技術(shù)被稱為飛行仿真技術(shù)[2]。在國(guó)外近地警告漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，飛行仿真技術(shù)扮演了很重要的角色。據(jù)了解，Honeywell公司擁有非常完善逼真的飛行仿真環(huán)境，一方面通過(guò)“自動(dòng)式”模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、格式化的測(cè)試來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性；另外一方面通過(guò)“交互式”模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不同機(jī)型或者不同航電系統(tǒng)配置的測(cè)試和診斷，來(lái)起到促進(jìn)產(chǎn)品發(fā)展和預(yù)防產(chǎn)品缺陷的作用。

我國(guó)近地警告系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)科研人員的不懈努力下已經(jīng)取得卓越成就，裝載了國(guó)內(nèi)多種型號(hào)飛機(jī)。但相應(yīng)的飛行仿真測(cè)試設(shè)備卻寥寥無(wú)機(jī)，因此在近地警告設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過(guò)程中缺乏有力的支撐環(huán)境?；谝陨犀F(xiàn)狀，該文介紹了基于Flightgear的近地警告飛行仿真測(cè)試環(huán)境的搭建方法。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營(yíng)造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配。各子系統(tǒng)間的交互關(guān)系見(jiàn)圖1所示。

1.1 主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)提供了對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種設(shè)置的人機(jī)接口，可以通過(guò)它進(jìn)行定制化的系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)。主控系統(tǒng)硬件為普通臺(tái)式機(jī)，用于安裝主控系統(tǒng)軟件。主控系統(tǒng)軟件力求簡(jiǎn)潔直觀，各種菜單按鍵的布局清晰合理，可在短時(shí)間內(nèi)掌握使用，發(fā)揮最大的效用。

主控系統(tǒng)軟件包括以下功能模塊：

功能鍵：在整個(gè)頁(yè)面的下方，用來(lái)提供一組快捷功能，包括凍結(jié)、時(shí)間加速、快速狀態(tài)抽樣、復(fù)位、關(guān)閉設(shè)備等。

飛機(jī)狀態(tài)：控制菜單包括飛機(jī)狀態(tài)設(shè)置、外部環(huán)境設(shè)置、停機(jī)坪設(shè)置、進(jìn)近設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、設(shè)備初始設(shè)置等功能選項(xiàng)。

運(yùn)行界面：整個(gè)屏幕的其他部分為控制臺(tái)頁(yè)面的運(yùn)行界面，控制運(yùn)行界面顯示內(nèi)容。

視景系統(tǒng)：控制視景系統(tǒng)氣象、能見(jiàn)度等。

1.2 飛行仿真系統(tǒng)

飛行仿真系統(tǒng)硬件為普通臺(tái)式機(jī)，用于運(yùn)行飛行仿真軟件FlightGear。FlightGear使用C++語(yǔ)言及三維圖形引擎openGL開(kāi)發(fā)，主要由動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、音效系統(tǒng)、駕駛艙系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、助航系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)啟動(dòng)后，生成一個(gè)包括飛行器、跑道、地形、天空、儀表、天氣特效等元素的仿真圖形環(huán)境，準(zhǔn)確逼真地模擬真實(shí)飛行時(shí)的飛行狀態(tài)，如飛行軌跡、飛機(jī)姿態(tài)、起落架和飛行控制面的位置、駕駛艙儀表指示、艙音等[3]。

FlightGear作為一個(gè)通用的飛行模擬系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)組織甚為復(fù)雜，各個(gè)系統(tǒng)不是獨(dú)立的，而是有聯(lián)系的，各系統(tǒng)模塊之間的關(guān)系大致如圖2所示。

FlightGear為用戶預(yù)留了多種接口方式，例如串行通信、UDP網(wǎng)絡(luò)通信、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信等；由于交聯(lián)設(shè)備均以UDP網(wǎng)絡(luò)通信為主，選擇以UDP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)FlightGear與交聯(lián)設(shè)備的通信。FlightGear飛行模擬器的網(wǎng)絡(luò)通信模塊比較成熟，只需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信屬性即可，不需要其他的軟件開(kāi)發(fā)。

1.3 視景系統(tǒng)

視景系統(tǒng)通過(guò)投影系統(tǒng)在環(huán)形屏幕上展現(xiàn)產(chǎn)生座艙外的景象，包括機(jī)場(chǎng)、跑道、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌、飛行器等；視景系統(tǒng)還模擬能見(jiàn)度、云、霧、雨、雪、雷電等氣象條件以及白天、黑夜、黃昏景象。視景系統(tǒng)硬件主要包含：圖形生成系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、音響及配套系統(tǒng)[4]。視景系統(tǒng)效果。

1.4 機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)

機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行仿真系統(tǒng)和近地告警計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交聯(lián)。飛行仿真系統(tǒng)為近地告警系統(tǒng)提供所需的飛行數(shù)據(jù)，并通過(guò)機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)格式；同時(shí)飛行仿真系統(tǒng)也通過(guò)機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)收取近地告警計(jì)算機(jī)的告警數(shù)據(jù)，并通過(guò)指示/記錄系統(tǒng)和音響告警系統(tǒng)發(fā)出告警信息、告警音等。機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)硬件選用工控機(jī)及近地警告系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)類(lèi)型相應(yīng)的數(shù)據(jù)板卡實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

該論文設(shè)計(jì)近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境，以FlightGear為飛行仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，配備了主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及提供被測(cè)設(shè)備接口數(shù)據(jù)類(lèi)型的機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)，從而完成了從飛行仿真到近地警告系統(tǒng)交互的全過(guò)程設(shè)計(jì)，可為近地警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過(guò)程提供強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳琛.增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（32）.

[2] 劉興堂，萬(wàn)少松，張雙選.論軍用模擬訓(xùn)練器/系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，2（4）：19-21.

[3] 王立波，張復(fù)春.基于FlightGear飛行仿真軟件數(shù)據(jù)的采集與處理[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（24）.

[4] 黃華，徐幼平，鄧志斌.基于FlightGear模擬器的實(shí)時(shí)可視化仿真系統(tǒng)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19（19）：72-74.endprint

摘 要：介紹了基于FlightGear的近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境搭建方法。該測(cè)試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)組成。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營(yíng)造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配。

關(guān)鍵詞：可控飛行撞地 近地警告系統(tǒng) 飛行仿真 視景系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0064-02

在飛行中并非由于飛機(jī)本身故障或發(fā)動(dòng)機(jī)失效等原因造成的飛機(jī)撞地或墜海事故，稱為可控飛行撞地（CFIT）事故。1975年以前，世界范圍內(nèi)的商用噴氣機(jī)群平均每年發(fā)生8次可控飛行撞地事故。為此有關(guān)部門(mén)研制了近地警告系統(tǒng)（GPWS），為飛行員提供飛機(jī)以不安全形態(tài)危險(xiǎn)接近地面的警告信號(hào)，提高機(jī)組的處境意識(shí)。近地警告系統(tǒng)的廣泛安裝，大大減少了可控飛行撞地事故[1]。

仿真（Simulation）技術(shù)或模擬技術(shù)這一高科技手段已被廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，這種仿真技術(shù)被稱為飛行仿真技術(shù)[2]。在國(guó)外近地警告漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，飛行仿真技術(shù)扮演了很重要的角色。據(jù)了解，Honeywell公司擁有非常完善逼真的飛行仿真環(huán)境，一方面通過(guò)“自動(dòng)式”模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、格式化的測(cè)試來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性；另外一方面通過(guò)“交互式”模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不同機(jī)型或者不同航電系統(tǒng)配置的測(cè)試和診斷，來(lái)起到促進(jìn)產(chǎn)品發(fā)展和預(yù)防產(chǎn)品缺陷的作用。

我國(guó)近地警告系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)科研人員的不懈努力下已經(jīng)取得卓越成就，裝載了國(guó)內(nèi)多種型號(hào)飛機(jī)。但相應(yīng)的飛行仿真測(cè)試設(shè)備卻寥寥無(wú)機(jī)，因此在近地警告設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過(guò)程中缺乏有力的支撐環(huán)境?；谝陨犀F(xiàn)狀，該文介紹了基于Flightgear的近地警告飛行仿真測(cè)試環(huán)境的搭建方法。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營(yíng)造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配。各子系統(tǒng)間的交互關(guān)系見(jiàn)圖1所示。

1.1 主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)提供了對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種設(shè)置的人機(jī)接口，可以通過(guò)它進(jìn)行定制化的系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)。主控系統(tǒng)硬件為普通臺(tái)式機(jī)，用于安裝主控系統(tǒng)軟件。主控系統(tǒng)軟件力求簡(jiǎn)潔直觀，各種菜單按鍵的布局清晰合理，可在短時(shí)間內(nèi)掌握使用，發(fā)揮最大的效用。

主控系統(tǒng)軟件包括以下功能模塊：

功能鍵：在整個(gè)頁(yè)面的下方，用來(lái)提供一組快捷功能，包括凍結(jié)、時(shí)間加速、快速狀態(tài)抽樣、復(fù)位、關(guān)閉設(shè)備等。

飛機(jī)狀態(tài)：控制菜單包括飛機(jī)狀態(tài)設(shè)置、外部環(huán)境設(shè)置、停機(jī)坪設(shè)置、進(jìn)近設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、設(shè)備初始設(shè)置等功能選項(xiàng)。

運(yùn)行界面：整個(gè)屏幕的其他部分為控制臺(tái)頁(yè)面的運(yùn)行界面，控制運(yùn)行界面顯示內(nèi)容。

視景系統(tǒng)：控制視景系統(tǒng)氣象、能見(jiàn)度等。

1.2 飛行仿真系統(tǒng)

飛行仿真系統(tǒng)硬件為普通臺(tái)式機(jī)，用于運(yùn)行飛行仿真軟件FlightGear。FlightGear使用C++語(yǔ)言及三維圖形引擎openGL開(kāi)發(fā)，主要由動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、音效系統(tǒng)、駕駛艙系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、助航系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)啟動(dòng)后，生成一個(gè)包括飛行器、跑道、地形、天空、儀表、天氣特效等元素的仿真圖形環(huán)境，準(zhǔn)確逼真地模擬真實(shí)飛行時(shí)的飛行狀態(tài)，如飛行軌跡、飛機(jī)姿態(tài)、起落架和飛行控制面的位置、駕駛艙儀表指示、艙音等[3]。

FlightGear作為一個(gè)通用的飛行模擬系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)組織甚為復(fù)雜，各個(gè)系統(tǒng)不是獨(dú)立的，而是有聯(lián)系的，各系統(tǒng)模塊之間的關(guān)系大致如圖2所示。

FlightGear為用戶預(yù)留了多種接口方式，例如串行通信、UDP網(wǎng)絡(luò)通信、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信等；由于交聯(lián)設(shè)備均以UDP網(wǎng)絡(luò)通信為主，選擇以UDP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)FlightGear與交聯(lián)設(shè)備的通信。FlightGear飛行模擬器的網(wǎng)絡(luò)通信模塊比較成熟，只需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信屬性即可，不需要其他的軟件開(kāi)發(fā)。

1.3 視景系統(tǒng)

視景系統(tǒng)通過(guò)投影系統(tǒng)在環(huán)形屏幕上展現(xiàn)產(chǎn)生座艙外的景象，包括機(jī)場(chǎng)、跑道、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌、飛行器等；視景系統(tǒng)還模擬能見(jiàn)度、云、霧、雨、雪、雷電等氣象條件以及白天、黑夜、黃昏景象。視景系統(tǒng)硬件主要包含：圖形生成系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、音響及配套系統(tǒng)[4]。視景系統(tǒng)效果。

1.4 機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)

機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行仿真系統(tǒng)和近地告警計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交聯(lián)。飛行仿真系統(tǒng)為近地告警系統(tǒng)提供所需的飛行數(shù)據(jù)，并通過(guò)機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)格式；同時(shí)飛行仿真系統(tǒng)也通過(guò)機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)收取近地告警計(jì)算機(jī)的告警數(shù)據(jù)，并通過(guò)指示/記錄系統(tǒng)和音響告警系統(tǒng)發(fā)出告警信息、告警音等。機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)硬件選用工控機(jī)及近地警告系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)類(lèi)型相應(yīng)的數(shù)據(jù)板卡實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

該論文設(shè)計(jì)近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境，以FlightGear為飛行仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，配備了主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及提供被測(cè)設(shè)備接口數(shù)據(jù)類(lèi)型的機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)，從而完成了從飛行仿真到近地警告系統(tǒng)交互的全過(guò)程設(shè)計(jì)，可為近地警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過(guò)程提供強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳琛.增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（32）.

[2] 劉興堂，萬(wàn)少松，張雙選.論軍用模擬訓(xùn)練器/系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，2（4）：19-21.

[3] 王立波，張復(fù)春.基于FlightGear飛行仿真軟件數(shù)據(jù)的采集與處理[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（24）.

[4] 黃華，徐幼平，鄧志斌.基于FlightGear模擬器的實(shí)時(shí)可視化仿真系統(tǒng)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19（19）：72-74.endprint

摘 要：介紹了基于FlightGear的近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境搭建方法。該測(cè)試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)組成。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營(yíng)造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配。

關(guān)鍵詞：可控飛行撞地 近地警告系統(tǒng) 飛行仿真 視景系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0064-02

在飛行中并非由于飛機(jī)本身故障或發(fā)動(dòng)機(jī)失效等原因造成的飛機(jī)撞地或墜海事故，稱為可控飛行撞地（CFIT）事故。1975年以前，世界范圍內(nèi)的商用噴氣機(jī)群平均每年發(fā)生8次可控飛行撞地事故。為此有關(guān)部門(mén)研制了近地警告系統(tǒng)（GPWS），為飛行員提供飛機(jī)以不安全形態(tài)危險(xiǎn)接近地面的警告信號(hào)，提高機(jī)組的處境意識(shí)。近地警告系統(tǒng)的廣泛安裝，大大減少了可控飛行撞地事故[1]。

仿真（Simulation）技術(shù)或模擬技術(shù)這一高科技手段已被廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，這種仿真技術(shù)被稱為飛行仿真技術(shù)[2]。在國(guó)外近地警告漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，飛行仿真技術(shù)扮演了很重要的角色。據(jù)了解，Honeywell公司擁有非常完善逼真的飛行仿真環(huán)境，一方面通過(guò)“自動(dòng)式”模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、格式化的測(cè)試來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性；另外一方面通過(guò)“交互式”模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不同機(jī)型或者不同航電系統(tǒng)配置的測(cè)試和診斷，來(lái)起到促進(jìn)產(chǎn)品發(fā)展和預(yù)防產(chǎn)品缺陷的作用。

我國(guó)近地警告系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)科研人員的不懈努力下已經(jīng)取得卓越成就，裝載了國(guó)內(nèi)多種型號(hào)飛機(jī)。但相應(yīng)的飛行仿真測(cè)試設(shè)備卻寥寥無(wú)機(jī)，因此在近地警告設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過(guò)程中缺乏有力的支撐環(huán)境?；谝陨犀F(xiàn)狀，該文介紹了基于Flightgear的近地警告飛行仿真測(cè)試環(huán)境的搭建方法。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營(yíng)造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配。各子系統(tǒng)間的交互關(guān)系見(jiàn)圖1所示。

1.1 主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)提供了對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種設(shè)置的人機(jī)接口，可以通過(guò)它進(jìn)行定制化的系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)。主控系統(tǒng)硬件為普通臺(tái)式機(jī)，用于安裝主控系統(tǒng)軟件。主控系統(tǒng)軟件力求簡(jiǎn)潔直觀，各種菜單按鍵的布局清晰合理，可在短時(shí)間內(nèi)掌握使用，發(fā)揮最大的效用。

主控系統(tǒng)軟件包括以下功能模塊：

功能鍵：在整個(gè)頁(yè)面的下方，用來(lái)提供一組快捷功能，包括凍結(jié)、時(shí)間加速、快速狀態(tài)抽樣、復(fù)位、關(guān)閉設(shè)備等。

飛機(jī)狀態(tài)：控制菜單包括飛機(jī)狀態(tài)設(shè)置、外部環(huán)境設(shè)置、停機(jī)坪設(shè)置、進(jìn)近設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、設(shè)備初始設(shè)置等功能選項(xiàng)。

運(yùn)行界面：整個(gè)屏幕的其他部分為控制臺(tái)頁(yè)面的運(yùn)行界面，控制運(yùn)行界面顯示內(nèi)容。

視景系統(tǒng)：控制視景系統(tǒng)氣象、能見(jiàn)度等。

1.2 飛行仿真系統(tǒng)

飛行仿真系統(tǒng)硬件為普通臺(tái)式機(jī)，用于運(yùn)行飛行仿真軟件FlightGear。FlightGear使用C++語(yǔ)言及三維圖形引擎openGL開(kāi)發(fā)，主要由動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、音效系統(tǒng)、駕駛艙系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、助航系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)啟動(dòng)后，生成一個(gè)包括飛行器、跑道、地形、天空、儀表、天氣特效等元素的仿真圖形環(huán)境，準(zhǔn)確逼真地模擬真實(shí)飛行時(shí)的飛行狀態(tài)，如飛行軌跡、飛機(jī)姿態(tài)、起落架和飛行控制面的位置、駕駛艙儀表指示、艙音等[3]。

FlightGear作為一個(gè)通用的飛行模擬系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)組織甚為復(fù)雜，各個(gè)系統(tǒng)不是獨(dú)立的，而是有聯(lián)系的，各系統(tǒng)模塊之間的關(guān)系大致如圖2所示。

FlightGear為用戶預(yù)留了多種接口方式，例如串行通信、UDP網(wǎng)絡(luò)通信、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信等；由于交聯(lián)設(shè)備均以UDP網(wǎng)絡(luò)通信為主，選擇以UDP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)FlightGear與交聯(lián)設(shè)備的通信。FlightGear飛行模擬器的網(wǎng)絡(luò)通信模塊比較成熟，只需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信屬性即可，不需要其他的軟件開(kāi)發(fā)。

1.3 視景系統(tǒng)

視景系統(tǒng)通過(guò)投影系統(tǒng)在環(huán)形屏幕上展現(xiàn)產(chǎn)生座艙外的景象，包括機(jī)場(chǎng)、跑道、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌、飛行器等；視景系統(tǒng)還模擬能見(jiàn)度、云、霧、雨、雪、雷電等氣象條件以及白天、黑夜、黃昏景象。視景系統(tǒng)硬件主要包含：圖形生成系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、音響及配套系統(tǒng)[4]。視景系統(tǒng)效果。

1.4 機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)

機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行仿真系統(tǒng)和近地告警計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交聯(lián)。飛行仿真系統(tǒng)為近地告警系統(tǒng)提供所需的飛行數(shù)據(jù)，并通過(guò)機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)格式；同時(shí)飛行仿真系統(tǒng)也通過(guò)機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)收取近地告警計(jì)算機(jī)的告警數(shù)據(jù)，并通過(guò)指示/記錄系統(tǒng)和音響告警系統(tǒng)發(fā)出告警信息、告警音等。機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)硬件選用工控機(jī)及近地警告系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)類(lèi)型相應(yīng)的數(shù)據(jù)板卡實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

該論文設(shè)計(jì)近地警告系統(tǒng)飛行仿真測(cè)試環(huán)境，以FlightGear為飛行仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，配備了主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及提供被測(cè)設(shè)備接口數(shù)據(jù)類(lèi)型的機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)，從而完成了從飛行仿真到近地警告系統(tǒng)交互的全過(guò)程設(shè)計(jì)，可為近地警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過(guò)程提供強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳琛.增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（32）.

[2] 劉興堂，萬(wàn)少松，張雙選.論軍用模擬訓(xùn)練器/系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，2（4）：19-21.

[3] 王立波，張復(fù)春.基于FlightGear飛行仿真軟件數(shù)據(jù)的采集與處理[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（24）.

[4] 黃華，徐幼平，鄧志斌.基于FlightGear模擬器的實(shí)時(shí)可視化仿真系統(tǒng)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19（19）：72-74.endprint