二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台的制作方法
二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞行仿真试验，具体地，涉及一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台。
【背景技术】
[0002]作为21世纪朝阳产业之一的通用航空产业，在国民经济发展中的重要作用日益凸显，通用航空产业的发展环境日益成熟，在农林化飞行、森林灭火、航空应急救援等方面有巨大需求。同时，对于强盛民用航空产业具有重要的意义。
[0003]美国民航现在拥有飞机23万多架，其中通用航空飞机占96%左右;有飞行员70多万，其中通用航空飞行员占绝大多数;有机场1.75万个以上，其中通航机场占96 %左右。而相比较之下中国的情况不容乐观，截至2010年底，通用航空机场、临时起降点共有329个，其中持有民用机场使用许可证的通用航空机场、起降场44个，通用航空临时机场(起降点)285个。整体机场资源比较薄弱，已经满足不了通用航空的快速发展需要。同时，在空域资源方面，我国空域资源管理和开发跟不上，空域和航路资源紧缺。中国的航空管制技术相对落后，空管设施投资不足，空域管理体制不尽完善、民众对使用空域程序不熟悉等原因，限制了通用航空的快速发展。
[0004]中国通航产业有着巨大的发展潜力，未来5至10年将增加到10000架左右，年增长率达30%，据航空拉动产业链发展1:10的经验，未来十年通用航空将拉动10000亿需求，将成为我国经济社会发展新的增长点。再来看十年前和今日的汽车驾驶培训行业，我们就不难想象通航的未来发展。然而这个行业的发展却又受到了时间、资金成本大，空域审批，天气和人力资源短缺等方面因素的制约，例如飞行真实飞机的价格约在9000人民币每小时，商照的获得需要约70万的培训费，空域审批的两证有非常复杂的流程等等。
[0005]解决这些问题的一种途径就是如果能把飞机中的驾驶舱搬到地面上，由飞行员在地面对空中的飞机进行操控，同时在地面的驾驶舱又具有空中飞行的感觉，如视景和体感。
[0006]由此大概思路是这样的:一个在地面上能操作空中飞机或无人机的驾驶舱；由空中的飞机或无人机传输真实视景回到驾驶舱，获得空中真实视景;传感器测得飞行参数传输向动平台，使地面驾驶舱获得体感。让驾驶员在地面驾驶舱中获得空中飞行的真实视景，尽量还原驾驶飞机的真实体感。同时地面飞行又保证了安全性，经济性。
[0007]由地面驾驶舱操控空中飞机的这个感念，最早与1980年初提出。那时是用A319来测试阵风战斗机的控制率。该测试的方法，是通过在地面的驾驶舱来远程操控空中的A319，来测试将用于阵风战斗机上的控制率。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台。
[0009]根据本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块；
[0010]其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块;所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角;所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块；
[0011]所述地面座舱包括座舱本体、俯仰运动驱动模块以及左右旋转运动驱动模块;所述俯仰运动驱动模块用于驱动所述座舱本体进行俯仰运动，所述左右旋转运动驱动模块用于驱动所述座舱本体左右旋转运动；
[0012]所述第二控制模块连接所述俯仰运动驱动模块、所述左右旋转运动驱动模块以及第二通讯模块；
[0013]所述第一控制模块获取所述俯仰角和左右旋角并通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述俯仰角和所述左右旋角，进而根据所述俯仰角控制所述俯仰运动驱动模块转动，根据所述左右旋角控制所述左右旋转运动驱动模块转动。
[0014]优选地，所述俯仰运动驱动模块包括固定机架台、第一电机;所述左右旋转运动驱动模块包括座舱运动支撑架、第二电机以及座舱支架；
[0015]所述第一电机设置在所述固定机架台上;所述座舱运动支撑架与所述固定机架台铰上;所述第一电机驱动所述座舱运动支撑架进行俯仰转动；
[0016]所述座舱支架的上端与所述座舱运动支撑架的上端内侧面铰接，下端与所述座舱运动支撑架的下端内侧面铰接，从而所述座舱支架能够沿周向转动；
[0017]所述第二电机设置在座舱运动支撑架上，所述第二电机驱动所述座舱支架进行旋转运动;所述座舱本体设置在所述座舱支架内。
[0018]优选地，所述固定机架台包括垂直相连的底座支撑部和纵向支撑部；
[0019]所述座舱运动支撑架设置在所述纵向支撑部上且设在所述底座支撑部的上侧。[°02°]优选地，所述第一控制模块和/或所述第二控制模块采用arduino单片机。
[0021]优选地，还包括显示器；
[0022]其中，所述显示器设置在所述地面座舱内；所述显示器电连接所述第二控制模块。
[0023]优选地，所述位姿传感器包括如下传感器中的任一种或任多种:
[0024]-加速度传感器；
[0025]-位姿传感器；
[0026]-扭矩传感器。
[0027]优选地，还包括侧风模拟装置，所述侧风模拟装置电连接所述第二控制模块，用于模拟所述无人机受到的风速。
[0028]优选地，还包括身体监测设备和报警装置；
[0029]其中，所述身体监测设备电连接所述第二控制模块;所述身体监测设备用于检测模拟飞行人员的身体状态和受到的加速度值，并将所述身体状态和受到的加速度以设定时间阈值发送至所述第二控制模块；
[0030]所述报警装置电连接所述第二控制模块，当所述身体状态低于设定阈值，或受到的加速度大于设定阈值时，所述报警装置发出报警信号；
[0031]所述身体状态包括心率、呼吸频率以及体温中任一种或任多种。
[0032]优选地，所述座舱支架呈笼形。
[0033]优选地，还包括摄像头；
[0034]多个所述摄像头设置在所述无人机的前端面和两侧面;多个所述摄像头连接所述第一控制模块；
[0035]所述第一控制模块将所述摄像头采集的图像信息通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述图像信息，进而将所述图像信息发送至所述显示器播放。
[0036]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0037]1、本发明依托无人机安全性高，成本低的突出优势，利用无人机的真实视景，在地面即可获得与空中相近的飞行体验，感受空中飞行的乐趣;依托该系统，飞行员可在地面执行通航小飞机的试飞任务，完成起飞降落、失速测试、测试飞行包线等一系列复杂的试飞任务，试飞人员安全性得到极大保证；
[0038]2、本发明能够实时的传输视景和飞行数据，在地面驾舱内进行图像拼接、数据解析处理，飞行员在地面上即可获得与空中实际操作的视景，凭借具有真实视景的飞行可以发展大量应用，填补通航飞机的应用或者是执行危险任务；
[0039 ] 3、本发明中地面座舱结构简单，布局合理，能够实现360度旋转。
【附图说明】
[0040]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0041]图1为本发明的结构示意图；
[0042]图2为本发明中地面座舱的结构示意图。
[0043]图中:
[0044]1为第二电机；
[0045]2为第一电机；
[0046]3为座舱支架；
[0047]4为固定机架台；
[0048]5为座舱运动支撑架。
【具体实施方式】
[0049]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0050]在本实施例中，本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块；
[0051]其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块;所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角;所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块；
[0052]所述地面座舱包括座舱本体、俯仰运动驱动模块以及左右旋转运动驱动模块;所述俯仰运动驱动模块用于驱动所述座舱本体进行俯仰运动，所述左右旋转运动驱动模块用于驱动所述座舱本体左右旋转运动；
[0053]所述第二控制模块连接所述俯仰运动驱动模块、所述左右旋转运动驱动模块以及第二通讯模块；
[0054]所述第一控制模块获取俯仰角和左右旋角并通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述俯仰角和所述左右旋角，进而根据所述俯仰角控制所述俯仰运动驱动模块转动，根据所述左右旋角控制所述左右旋转运动驱动模块转动。
[0055]所述俯仰运动驱动模块包括固定机架台4、第一电机2;所述左右旋转运动驱动模块包括座舱运动支撑架5、第二电机1以及座舱支架3;
[0056]所述第一电机2设置在所述固定机架台4上;所述座舱运动支撑架5与所述固定机架台4铰上;所述第一电机2驱动所述座舱运动支撑架5进行俯仰转动；
[0057]所述座舱支架3的上端与所述座舱运动支撑架5的上端内侧面铰接，下端与所述座舱运动支撑架5的下端内侧面铰接，从而所述座舱支架3能够沿周向转动；
[0058]所述第二电机设置在座舱运动支撑架5上，所述第二电机1驱动所述座舱支架3进行旋转运动;所述座舱本体设置在所述座舱支架3内。
[0059]所述固定机架台4包括垂直相连的底座支撑部和纵向支撑部；
[0060]所述座舱运动支撑架5设置在所述纵向支撑部上且设在所述底座支撑部的上侧。[0061 ]所述第一控制模块和/或所述第二控制模块采用arduino单片机。
[0062]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括显示器；
[0063]其中，所述显示器设置在所述地面座舱内；所述显示器电连接所述第二控制模块。
[0064]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，所述位姿传感器包括如下传感器中的任一种或任多种:
[0065]-加速度传感器；
[0066]-位姿传感器；
[0067]-扭矩传感器。
[0068]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括侧风模拟装置，所述侧风模拟装置电连接所述第二控制模块，用于模拟所述无人机受到的风速。
[0069]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括身体监测设备和报警装置；
[0070]其中，所述身体监测设备电连接所述第二控制模块;所述身体监测设备用于检测模拟飞行人员的身体状态和受到的加速度值，并将所述身体状态和受到的加速度以设定时间阈值发送至所述第二控制模块；
[0071]所述报警装置电连接所述第二控制模块，当所述身体状态低于设定阈值，或受到的加速度大于设定阈值时，所述报警装置发出报警信号；
[0072]所述身体状态包括心率、呼吸频率以及体温中任一种或任多种。
[0073]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，所述座舱支架呈笼形。
[0074]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括摄像头；
[0075]多个所述摄像头设置在所述无人机的前端面和两侧面;多个所述摄像头连接所述第一控制模块；
[0076]所述第一控制模块将所述摄像头采集的图像信息通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述图像信息，进而将所述图像信息发送至所述显示器播放。
[0077]本发明把飞机和驾驶舱这两个本是一体的系统，拆分成两个相对独立的系统。用在地面的驾驶舱来操控空中的无人机。本发明在地面驾驶舱获得真实视景，主要是把无线图传技术运用到了飞行模拟舱的视景系统部分。以往飞行模拟舱的视景系统都是通过计算机成像。这种虚拟现实技术的不足之处，主要问题是对近距离的景象描绘不够逼真，使驾驶员通过景象来判断高度和速度比较困难。但随着计算机运算速度的提高和容量的扩大，描绘的景象也将越来越细腻，越来越逼真，上述问题将会逐步得到解决。
[0078]但计算机成像始终是模拟出的视景，即使通过动舱模拟驾驶舱的自由度，也并不能营造出一种真实的飞行感觉，因为视觉是主要的感受。纵观现今的飞行模拟舱大多是都是采用虚拟现实技术通过计算机成像来做模拟舱的视景部分。但是无线图传技术早已经广泛的用于无人机或是航模上来实现第一人称视角的无人机或航模飞行。除此之外，无线图传技术也用在远程医疗，刑事侦查方面，并有重大作用。
[0079]另外本发明用无人机模拟真实飞机的机动性和操作感觉方面，能配合视景所观察到的机动性，或者体感来感觉到的机动性。并且做到操作无人机与真实飞机的感觉相近。用无人机模拟真实飞机的飞行品质，在国内外几乎也无所开展，因为这局限与无人机本身。
[0080]而本发明着重使得无人机与真实飞机的机动性与操作感觉相似入手，从飞行器控制方程开始。简化分析，从无人机与真实飞机同角加速度这一方面开展理论分析。自行总结出操控无人机与操控真实飞机之间需要的操作变化矩阵。最后再通过实验飞行来提高这些飞行感觉相似的可信度。
[0081]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块； 其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块;所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角;所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块； 所述地面座舱包括座舱本体、俯仰运动驱动模块以及左右旋转运动驱动模块;所述俯仰运动驱动模块用于驱动所述座舱本体进行俯仰运动，所述左右旋转运动驱动模块用于驱动所述座舱本体左右旋转运动； 所述第二控制模块连接所述俯仰运动驱动模块、所述左右旋转运动驱动模块以及第二通讯模块； 所述第一控制模块获取所述俯仰角和左右旋角并通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述俯仰角和所述左右旋角，进而根据所述俯仰角控制所述俯仰运动驱动模块转动，根据所述左右旋角控制所述左右旋转运动驱动模块转动。2.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述俯仰运动驱动模块包括固定机架台、第一电机;所述左右旋转运动驱动模块包括座舱运动支撑架、第二电机以及座舱支架； 所述第一电机设置在所述固定机架台上；所述座舱运动支撑架与所述固定机架台铰上;所述第一电机驱动所述座舱运动支撑架进行俯仰转动； 所述座舱支架的上端与所述座舱运动支撑架的上端内侧面铰接，下端与所述座舱运动支撑架的下端内侧面铰接，从而所述座舱支架能够沿周向转动； 所述第二电机设置在座舱运动支撑架上，所述第二电机驱动所述座舱支架进行旋转运动;所述座舱本体设置在所述座舱支架内。3.根据权利要求2所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述固定机架台包括垂直相连的底座支撑部和纵向支撑部； 所述座舱运动支撑架设置在所述纵向支撑部上且设在所述底座支撑部的上侧。4.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述第一控制模块和/或所述第二控制模块采用ardu i no单片机。5.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括显示器； 其中，所述显示器设置在所述地面座舱内；所述显示器电连接所述第二控制模块。6.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述位姿传感器包括如下传感器中的任一种或任多种: -加速度传感器； -位姿传感器； -扭矩传感器。7.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括侧风模拟装置，所述侧风模拟装置电连接所述第二控制模块，用于模拟所述无人机受到的风速。8.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括身体监测设备和报警装置； 其中，所述身体监测设备电连接所述第二控制模块;所述身体监测设备用于检测模拟飞行人员的身体状态和受到的加速度值，并将所述身体状态和受到的加速度以设定时间阈值发送至所述第二控制模块； 所述报警装置电连接所述第二控制模块，当所述身体状态低于设定阈值，或受到的加速度大于设定阈值时，所述报警装置发出报警信号； 所述身体状态包括心率、呼吸频率以及体温中任一种或任多种。9.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述座舱支架呈笼形。10.根据权利要求5所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括摄像头； 多个所述摄像头设置在所述无人机的前端面和两侧面;多个所述摄像头连接所述第一控制模块； 所述第一控制模块将所述摄像头采集的图像信息通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述图像信息，进而将所述图像信息发送至所述显示器播放。
【专利摘要】本发明提供了一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块；其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块；所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角；所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块；本发明依托无人机安全性高，成本低的突出优势，利用无人机的真实视景，在地面即可获得与空中相近的飞行体验，感受空中飞行的乐趣；依托该系统，飞行员可在地面执行通航小飞机的试飞任务，完成起飞降落、失速测试、测试飞行包线等一系列复杂的试飞任务，试飞人员安全性得到极大保证。
【IPC分类】G09B9/30, G09B9/16, G09B9/08
【公开号】CN105489083
【申请号】CN201610005445
【发明人】吴俊琦, 刘翔
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月5日
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞行仿真试验，具体地，涉及一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台。
【背景技术】
[0002]作为21世纪朝阳产业之一的通用航空产业，在国民经济发展中的重要作用日益凸显，通用航空产业的发展环境日益成熟，在农林化飞行、森林灭火、航空应急救援等方面有巨大需求。同时，对于强盛民用航空产业具有重要的意义。
[0003]美国民航现在拥有飞机23万多架，其中通用航空飞机占96%左右;有飞行员70多万，其中通用航空飞行员占绝大多数;有机场1.75万个以上，其中通航机场占96 %左右。而相比较之下中国的情况不容乐观，截至2010年底，通用航空机场、临时起降点共有329个，其中持有民用机场使用许可证的通用航空机场、起降场44个，通用航空临时机场(起降点)285个。整体机场资源比较薄弱，已经满足不了通用航空的快速发展需要。同时，在空域资源方面，我国空域资源管理和开发跟不上，空域和航路资源紧缺。中国的航空管制技术相对落后，空管设施投资不足，空域管理体制不尽完善、民众对使用空域程序不熟悉等原因，限制了通用航空的快速发展。
[0004]中国通航产业有着巨大的发展潜力，未来5至10年将增加到10000架左右，年增长率达30%，据航空拉动产业链发展1:10的经验，未来十年通用航空将拉动10000亿需求，将成为我国经济社会发展新的增长点。再来看十年前和今日的汽车驾驶培训行业，我们就不难想象通航的未来发展。然而这个行业的发展却又受到了时间、资金成本大，空域审批，天气和人力资源短缺等方面因素的制约，例如飞行真实飞机的价格约在9000人民币每小时，商照的获得需要约70万的培训费，空域审批的两证有非常复杂的流程等等。
[0005]解决这些问题的一种途径就是如果能把飞机中的驾驶舱搬到地面上，由飞行员在地面对空中的飞机进行操控，同时在地面的驾驶舱又具有空中飞行的感觉，如视景和体感。
[0006]由此大概思路是这样的:一个在地面上能操作空中飞机或无人机的驾驶舱；由空中的飞机或无人机传输真实视景回到驾驶舱，获得空中真实视景;传感器测得飞行参数传输向动平台，使地面驾驶舱获得体感。让驾驶员在地面驾驶舱中获得空中飞行的真实视景，尽量还原驾驶飞机的真实体感。同时地面飞行又保证了安全性，经济性。
[0007]由地面驾驶舱操控空中飞机的这个感念，最早与1980年初提出。那时是用A319来测试阵风战斗机的控制率。该测试的方法，是通过在地面的驾驶舱来远程操控空中的A319，来测试将用于阵风战斗机上的控制率。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台。
[0009]根据本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块；
[0010]其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块;所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角;所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块；
[0011]所述地面座舱包括座舱本体、俯仰运动驱动模块以及左右旋转运动驱动模块;所述俯仰运动驱动模块用于驱动所述座舱本体进行俯仰运动，所述左右旋转运动驱动模块用于驱动所述座舱本体左右旋转运动；
[0012]所述第二控制模块连接所述俯仰运动驱动模块、所述左右旋转运动驱动模块以及第二通讯模块；
[0013]所述第一控制模块获取所述俯仰角和左右旋角并通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述俯仰角和所述左右旋角，进而根据所述俯仰角控制所述俯仰运动驱动模块转动，根据所述左右旋角控制所述左右旋转运动驱动模块转动。
[0014]优选地，所述俯仰运动驱动模块包括固定机架台、第一电机;所述左右旋转运动驱动模块包括座舱运动支撑架、第二电机以及座舱支架；
[0015]所述第一电机设置在所述固定机架台上;所述座舱运动支撑架与所述固定机架台铰上;所述第一电机驱动所述座舱运动支撑架进行俯仰转动；
[0016]所述座舱支架的上端与所述座舱运动支撑架的上端内侧面铰接，下端与所述座舱运动支撑架的下端内侧面铰接，从而所述座舱支架能够沿周向转动；
[0017]所述第二电机设置在座舱运动支撑架上，所述第二电机驱动所述座舱支架进行旋转运动;所述座舱本体设置在所述座舱支架内。
[0018]优选地，所述固定机架台包括垂直相连的底座支撑部和纵向支撑部；
[0019]所述座舱运动支撑架设置在所述纵向支撑部上且设在所述底座支撑部的上侧。[°02°]优选地，所述第一控制模块和/或所述第二控制模块采用arduino单片机。
[0021]优选地，还包括显示器；
[0022]其中，所述显示器设置在所述地面座舱内；所述显示器电连接所述第二控制模块。
[0023]优选地，所述位姿传感器包括如下传感器中的任一种或任多种:
[0024]-加速度传感器；
[0025]-位姿传感器；
[0026]-扭矩传感器。
[0027]优选地，还包括侧风模拟装置，所述侧风模拟装置电连接所述第二控制模块，用于模拟所述无人机受到的风速。
[0028]优选地，还包括身体监测设备和报警装置；
[0029]其中，所述身体监测设备电连接所述第二控制模块;所述身体监测设备用于检测模拟飞行人员的身体状态和受到的加速度值，并将所述身体状态和受到的加速度以设定时间阈值发送至所述第二控制模块；
[0030]所述报警装置电连接所述第二控制模块，当所述身体状态低于设定阈值，或受到的加速度大于设定阈值时，所述报警装置发出报警信号；
[0031]所述身体状态包括心率、呼吸频率以及体温中任一种或任多种。
[0032]优选地，所述座舱支架呈笼形。
[0033]优选地，还包括摄像头；
[0034]多个所述摄像头设置在所述无人机的前端面和两侧面;多个所述摄像头连接所述第一控制模块；
[0035]所述第一控制模块将所述摄像头采集的图像信息通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述图像信息，进而将所述图像信息发送至所述显示器播放。
[0036]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0037]1、本发明依托无人机安全性高，成本低的突出优势，利用无人机的真实视景，在地面即可获得与空中相近的飞行体验，感受空中飞行的乐趣;依托该系统，飞行员可在地面执行通航小飞机的试飞任务，完成起飞降落、失速测试、测试飞行包线等一系列复杂的试飞任务，试飞人员安全性得到极大保证；
[0038]2、本发明能够实时的传输视景和飞行数据，在地面驾舱内进行图像拼接、数据解析处理，飞行员在地面上即可获得与空中实际操作的视景，凭借具有真实视景的飞行可以发展大量应用，填补通航飞机的应用或者是执行危险任务；
[0039 ] 3、本发明中地面座舱结构简单，布局合理，能够实现360度旋转。
【附图说明】
[0040]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0041]图1为本发明的结构示意图；
[0042]图2为本发明中地面座舱的结构示意图。
[0043]图中:
[0044]1为第二电机；
[0045]2为第一电机；
[0046]3为座舱支架；
[0047]4为固定机架台；
[0048]5为座舱运动支撑架。
【具体实施方式】
[0049]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0050]在本实施例中，本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块；
[0051]其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块;所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角;所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块；
[0052]所述地面座舱包括座舱本体、俯仰运动驱动模块以及左右旋转运动驱动模块;所述俯仰运动驱动模块用于驱动所述座舱本体进行俯仰运动，所述左右旋转运动驱动模块用于驱动所述座舱本体左右旋转运动；
[0053]所述第二控制模块连接所述俯仰运动驱动模块、所述左右旋转运动驱动模块以及第二通讯模块；
[0054]所述第一控制模块获取俯仰角和左右旋角并通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述俯仰角和所述左右旋角，进而根据所述俯仰角控制所述俯仰运动驱动模块转动，根据所述左右旋角控制所述左右旋转运动驱动模块转动。
[0055]所述俯仰运动驱动模块包括固定机架台4、第一电机2;所述左右旋转运动驱动模块包括座舱运动支撑架5、第二电机1以及座舱支架3;
[0056]所述第一电机2设置在所述固定机架台4上;所述座舱运动支撑架5与所述固定机架台4铰上;所述第一电机2驱动所述座舱运动支撑架5进行俯仰转动；
[0057]所述座舱支架3的上端与所述座舱运动支撑架5的上端内侧面铰接，下端与所述座舱运动支撑架5的下端内侧面铰接，从而所述座舱支架3能够沿周向转动；
[0058]所述第二电机设置在座舱运动支撑架5上，所述第二电机1驱动所述座舱支架3进行旋转运动;所述座舱本体设置在所述座舱支架3内。
[0059]所述固定机架台4包括垂直相连的底座支撑部和纵向支撑部；
[0060]所述座舱运动支撑架5设置在所述纵向支撑部上且设在所述底座支撑部的上侧。[0061 ]所述第一控制模块和/或所述第二控制模块采用arduino单片机。
[0062]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括显示器；
[0063]其中，所述显示器设置在所述地面座舱内；所述显示器电连接所述第二控制模块。
[0064]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，所述位姿传感器包括如下传感器中的任一种或任多种:
[0065]-加速度传感器；
[0066]-位姿传感器；
[0067]-扭矩传感器。
[0068]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括侧风模拟装置，所述侧风模拟装置电连接所述第二控制模块，用于模拟所述无人机受到的风速。
[0069]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括身体监测设备和报警装置；
[0070]其中，所述身体监测设备电连接所述第二控制模块;所述身体监测设备用于检测模拟飞行人员的身体状态和受到的加速度值，并将所述身体状态和受到的加速度以设定时间阈值发送至所述第二控制模块；
[0071]所述报警装置电连接所述第二控制模块，当所述身体状态低于设定阈值，或受到的加速度大于设定阈值时，所述报警装置发出报警信号；
[0072]所述身体状态包括心率、呼吸频率以及体温中任一种或任多种。
[0073]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，所述座舱支架呈笼形。
[0074]本发明提供的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，还包括摄像头；
[0075]多个所述摄像头设置在所述无人机的前端面和两侧面;多个所述摄像头连接所述第一控制模块；
[0076]所述第一控制模块将所述摄像头采集的图像信息通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述图像信息，进而将所述图像信息发送至所述显示器播放。
[0077]本发明把飞机和驾驶舱这两个本是一体的系统，拆分成两个相对独立的系统。用在地面的驾驶舱来操控空中的无人机。本发明在地面驾驶舱获得真实视景，主要是把无线图传技术运用到了飞行模拟舱的视景系统部分。以往飞行模拟舱的视景系统都是通过计算机成像。这种虚拟现实技术的不足之处，主要问题是对近距离的景象描绘不够逼真，使驾驶员通过景象来判断高度和速度比较困难。但随着计算机运算速度的提高和容量的扩大，描绘的景象也将越来越细腻，越来越逼真，上述问题将会逐步得到解决。
[0078]但计算机成像始终是模拟出的视景，即使通过动舱模拟驾驶舱的自由度，也并不能营造出一种真实的飞行感觉，因为视觉是主要的感受。纵观现今的飞行模拟舱大多是都是采用虚拟现实技术通过计算机成像来做模拟舱的视景部分。但是无线图传技术早已经广泛的用于无人机或是航模上来实现第一人称视角的无人机或航模飞行。除此之外，无线图传技术也用在远程医疗，刑事侦查方面，并有重大作用。
[0079]另外本发明用无人机模拟真实飞机的机动性和操作感觉方面，能配合视景所观察到的机动性，或者体感来感觉到的机动性。并且做到操作无人机与真实飞机的感觉相近。用无人机模拟真实飞机的飞行品质，在国内外几乎也无所开展，因为这局限与无人机本身。
[0080]而本发明着重使得无人机与真实飞机的机动性与操作感觉相似入手，从飞行器控制方程开始。简化分析，从无人机与真实飞机同角加速度这一方面开展理论分析。自行总结出操控无人机与操控真实飞机之间需要的操作变化矩阵。最后再通过实验飞行来提高这些飞行感觉相似的可信度。
[0081]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块； 其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块;所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角;所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块； 所述地面座舱包括座舱本体、俯仰运动驱动模块以及左右旋转运动驱动模块;所述俯仰运动驱动模块用于驱动所述座舱本体进行俯仰运动，所述左右旋转运动驱动模块用于驱动所述座舱本体左右旋转运动； 所述第二控制模块连接所述俯仰运动驱动模块、所述左右旋转运动驱动模块以及第二通讯模块； 所述第一控制模块获取所述俯仰角和左右旋角并通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述俯仰角和所述左右旋角，进而根据所述俯仰角控制所述俯仰运动驱动模块转动，根据所述左右旋角控制所述左右旋转运动驱动模块转动。2.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述俯仰运动驱动模块包括固定机架台、第一电机;所述左右旋转运动驱动模块包括座舱运动支撑架、第二电机以及座舱支架； 所述第一电机设置在所述固定机架台上；所述座舱运动支撑架与所述固定机架台铰上;所述第一电机驱动所述座舱运动支撑架进行俯仰转动； 所述座舱支架的上端与所述座舱运动支撑架的上端内侧面铰接，下端与所述座舱运动支撑架的下端内侧面铰接，从而所述座舱支架能够沿周向转动； 所述第二电机设置在座舱运动支撑架上，所述第二电机驱动所述座舱支架进行旋转运动;所述座舱本体设置在所述座舱支架内。3.根据权利要求2所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述固定机架台包括垂直相连的底座支撑部和纵向支撑部； 所述座舱运动支撑架设置在所述纵向支撑部上且设在所述底座支撑部的上侧。4.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述第一控制模块和/或所述第二控制模块采用ardu i no单片机。5.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括显示器； 其中，所述显示器设置在所述地面座舱内；所述显示器电连接所述第二控制模块。6.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述位姿传感器包括如下传感器中的任一种或任多种: -加速度传感器； -位姿传感器； -扭矩传感器。7.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括侧风模拟装置，所述侧风模拟装置电连接所述第二控制模块，用于模拟所述无人机受到的风速。8.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括身体监测设备和报警装置； 其中，所述身体监测设备电连接所述第二控制模块;所述身体监测设备用于检测模拟飞行人员的身体状态和受到的加速度值，并将所述身体状态和受到的加速度以设定时间阈值发送至所述第二控制模块； 所述报警装置电连接所述第二控制模块，当所述身体状态低于设定阈值，或受到的加速度大于设定阈值时，所述报警装置发出报警信号； 所述身体状态包括心率、呼吸频率以及体温中任一种或任多种。9.根据权利要求1所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，所述座舱支架呈笼形。10.根据权利要求5所述的二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，其特征在于，还包括摄像头； 多个所述摄像头设置在所述无人机的前端面和两侧面;多个所述摄像头连接所述第一控制模块； 所述第一控制模块将所述摄像头采集的图像信息通过所述第一通讯模块发出；所述第二控制模块通过所述第二通讯模块接收所述图像信息，进而将所述图像信息发送至所述显示器播放。
【专利摘要】本发明提供了一种二自由度360度飞行模拟驾驶舱仿真运动平台，包括无人机、地面座舱、第一通讯模块、第二通讯模块、第一控制模块以及第二控制模块；其中，所述无人机上设置有位姿传感器、第一通讯模块以及第一控制模块；所述位姿传感器用于测量无人机的俯仰角和左右旋角；所述第一控制模块连接位姿传感器和第一通讯模块；本发明依托无人机安全性高，成本低的突出优势，利用无人机的真实视景，在地面即可获得与空中相近的飞行体验，感受空中飞行的乐趣；依托该系统，飞行员可在地面执行通航小飞机的试飞任务，完成起飞降落、失速测试、测试飞行包线等一系列复杂的试飞任务，试飞人员安全性得到极大保证。
【IPC分类】G09B9/30, G09B9/16, G09B9/08
【公开号】CN105489083
【申请号】CN201610005445
【发明人】吴俊琦, 刘翔
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月5日
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