一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法
专利名称：一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法，特别是涉及一种能够将模拟机训练中可以实现量化管理的数据进行处理，由原来的完全主观评估转为采用技术手段实现对模拟机飞行训练品质全程客观评估，甚至能对模拟机内的训练过程进行仿真回放讲评的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法。
背景技术：
航空运输是一个高度复杂的系统，涉及人员、飞机和运行环境三大要素，根据各种资料统计，在发生的飞行不安全事件(含事故和事故征候)中，因机组原因造成的占了70％，因此，国内外民航界一致公认飞行人员作为飞机飞行的操纵和管理者，处于控制系统的核心地位，其素质的高低对保证飞行安全具有致关重要的意义，降低机组错误是减少事故发生、提高航空安全水平的首要关键的预防线。为了解决人的因素的问题，各国的航空公司或民航科研机构都在对人的因素进行积极的研究，除了在实际飞行运作中要对运作系统和人员实施有效的管理和监控之外，如何在飞行人员进入实际运作之前和之后进行持续、稳定、高质量的初始培训、改装培训和复训是保障航空安全的一个重要源头。
飞行模拟机是能够提供最接近真实飞行的训练工具，也是飞行人员接受对飞机操纵和管理的重要培训场所，所以提高模拟机培训质量对培养高素质的飞行队伍，保障航空飞行安全有着非常重要的意义。现有的模拟机硬件设备主要包括运动系统、视景系统、操纵载荷、机载设备、教员操纵台、仪表与接口设备、主控计算机，其中，视景系统包括视景显示硬件生成系统和视景计算机及其软件；机载设备则有两种类型(1)全部或大多数显示仪表和相应的管理计算机为真实飞机部件，这种构型的模拟机仿真性很强，但是存在着一些在飞机部件间传输的飞行数据和仪表显示参数无法直接从模拟机主控计算机上获得的问题；(2)全部的传感设备以及飞机获得真实世界数据的接口由软件模拟，可以通过模拟机的主控计算机得到所有的数据；接口设备——机柜，是为了模拟机主控计算机与各种仪表和飞行相关的管理计算机的联接而专门设置的，因为模拟机上的各种各样的仪表均采用飞机上的仪表，不能直接与主控计算机连接；主控计算机则是模拟机的控制中心，模拟机的绝大部分控制都集中在这里，飞机飞行模型的核心计算是在主控计算机上进行，飞行员在驾驶舱的动作如开关电门、操纵舵面、油门等输入经接口机柜集中传送到主控计算机里，主机经过计算后，把飞机的姿态、位置、仪表显示等信息再经接口机柜传送到驾驶舱里(参见
图1)。
模拟机本身配有飞行模拟软件，是用来运行、维护模拟仿真的工具软件。它包括操作系统软件和由制造公司编写的模拟软件及其支撑环境平台(CAELIB)。其中支撑环境平台主要是编译连接库和一些工具软件。操作系统软件主要分为主控软件、视景软件、教员台软件。主控软件在主控计算机上运行，是模拟机系统的核心，它由很多程序模块组成，包括模拟飞机各个系统的程序模块、模块之间的运行调度程序等，这些程序模块经过编译后，与模拟机的函数库文件连接，生成sp0c0.exe和ap0c0.exe两个模拟机运行主进程的可执行文件。sp0c0.exe为同步进程(Synchronous)，以稳定的时间间隔运行，ap0c0.exe为异步进程(Asynchronous)，运行时没有稳定的时间间隔，一般用于输入/输出接口模块。教员台软件是给飞行教员提供飞行训练所需的模拟机的操作界面。视景软件是生成模拟机视景的软件。
模拟机训练的目的一、初始训练，让没有飞行技能的学员，按照模拟机训练大纲的要求，熟悉和掌握各种飞行科目所涉及的飞行技能。二、改装培训和复训，让已经毕业的飞行员按照模拟机训练大纲的要求，进一步提高飞行技能，逐步晋升为副驾驶或者机长。而鉴别一个学员是否完成了训练大纲的要求，掌握了驾驶飞机的飞行技能，则需要学员在完成各种训练科目后，由教员根据相关的考核标准，通过考察学员在飞行考核中的表现，对所飞的各个项目进行打分，最后综合这些分数，以决定学员是否通过飞行考试。虽然模拟机的硬件设备一直在进行技术更新，但是其所采用的教学手段却没有明显的变化，尤其是在教员对学员进行飞行讲评和测试上，始终是采用飞后口头讲解、画图说明和手工打分等方式。由于飞行操纵是一个复杂的过程，在驾驶舱内有数百个仪表提供几千个参数，对于某个飞行时刻，按照考试大纲的要求可能要考察多个飞行项目，其中有可能涉及多个仪表和众多的参数，即使教员有丰富的驾驶经验，也不一定能同时跟踪太多的飞行参数，因此这种口头讲评、手工打分的方式必然会带来以下的缺陷(1)由于测试完全是依据检查员的手工评分，因此在对受检人员的测评中主观评估性过大，出现因检查员不同，而评分也随之出现较大差异的情况，造成放飞标准不统一；(2)由于缺乏对教学过程和模拟飞行过程的情景回放，讲评容易出现遗漏和受到教官主观意念的影响，造成针对性和客观性不强，学员可能不能充分了解自己的技术状况；(3)缺乏对教(检查)、学(受检)双方的外部观察，给实施标准化教学和测评带来相当的难度，另外，一名飞行学员毕业后进入航空公司后，在其成长为合格的副驾驶或机长的漫长时间内，将接受多个教员的培训和不同检查员的检查，主观因素所带来的不利影响十分突出。
国外已经有一些航空公司和模拟机制造公司意识到模拟机教学中存在的问题，开发研制了一些技术1.阿拉斯加航空公司在其公司的麦道系列模拟机上采用了一种计算机辅助评估系统，这个系统可以对模拟机训练过程中机组操纵的那些可以量化的飞行技术指标进行评估和打分，并输出各个飞行科目的指标成绩单。
2.航空模拟机制造公司——加拿大CAE公司在近期生产的模拟机上加装了一个记录回放系统。这个系统可以记录30分钟的模拟机飞行过程，并能够在模拟机上再现出来。其不足之处是(1)由于录制时间短，无法对整个飞行过程进行记录；(2)占用模拟机训练时间，必须在模拟机上回放，成本高，无法参与控制，不方便教学；(3)座舱录像和舱音的回放与模拟机再现相互独立，无法在同一时间播放。
3.英国飞行数据公司(FDC公司)出品的CADS系统(Computer Aided DebriefingSystem)是运行在SGI公司的小型工作站上的模拟机辅助训练系统，可以通过用户提供的模拟机相关数据进行仿真，回放整个训练过程，同时它还可以录制驾驶舱内的录像，与仿真同步播放。其不足之处是(1)自身没有模拟机数据下载功能，必须由系统使用单位提供模拟机运行数据，并把数据转换CADS系统可识别的格式；(2)没有飞行操纵的量化评估部分，如果需要进行飞行操纵的量化评估，只能使用该公司针对实际飞行所开发的飞行操纵品质监控软件(FOQA)。由于实际飞行过程中是按照正常飞行进行操纵，但模拟机训练的许多科目则是针对非正常状态下的飞行能力训练，因此普通的FOQA软件无法应用到模拟机训练评估中；(3)其仿真系统定位于一个通用系统，对所有机型都使用一个界面和同一套仪表操纵显示，针对性较差，同时采用一个固定的3D机场模型，影响机组在仿真过程中对飞机降落地点是否正确的判断；(4)数据和音视频采样率低，导致仿真效果不理想，音视频回放时有严重的跳跃感，画面质量差；(5)硬件能力较低，系统容量较小，一般配置只能够进行4小时的仿真，而且在一个机组进行仿真运行的同时，不能够获得正在模拟机飞行的机组的飞行数据和音视频；(6)自动化程度一般，需要专人进行维护，且受到场地的限制。
4.SimAuthor公司可以提供被称之为FlightViz的系统，它与FDC公司的CADS类似，是一套可以运行在PC机上的飞行图形仿真系统，主要用于配合FOQA软件，SimAuthor公司在FlightViz上增加了录像回放功能以使该软件可用于模拟机训练的图形仿真。
上述现有技术虽然都使用了计算机技术，但都是独立的单一的系统，不是只有飞行图形仿真/再现的功能，就是只有评估和打分的功能，没有提供一套完整的模拟机训练辅助教学和评估模拟机飞行操纵品质的解决方案，而且没有与模拟机软硬件系统和模拟机教学过程进行很好的结合，不能够为模拟机训练单位提供真正有效方便的系统工具。
发明内容
本发明的第一个目的就是提供一种能够将模拟机训练中可以实现量化管理的数据进行处理，由原来的完全主观评估转为采用技术手段实现对模拟机飞行训练品质全程客观评估的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法。
本发明的第二个目的是进一步提供一种既不影响模拟机的正常运行，又能对模拟机内的训练过程进行仿真回放，为教学分析和真实事件分析提供技术支持的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法。
本发明的第一个目的可以通过以下的技术措施来实现 航空模拟机训练的计算机辅助教学系统包括1.至少一个数据处理服务器，它至少内存一个数据接收端程序，用于接收采集到的模拟机飞行数据，以及生成一个控制文件，用于存储每个用户的信息；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和学员训练品质的评估结果。
2.一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。
3.至少一个用户终端它包括至少一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；用户终端内存储有终端控制模块，该模块由应用程序的界面和服务传输与控制组件部分组成，其中应用程序的界面是用于用户与本系统之间交互的人机界面，服务传输与控制组件部分则用于将用户在界面上操作的动作进行逻辑运算向数据处理服务器发送用户指令，控制数据库，使它们处于伺服状态。用户终端与数据处理服务器相连，服务器组件安装在数据处理服务器上。
4.评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行相应运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。
所述的模拟机飞行数据包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数。
所述的控制本系统运作包括启动或停止本系统、或者启动或停止模拟机数据采集，或者调出学员的模拟机训练考评成绩和数据分析与统计。
所述的各种相关信息包括用户的信息、模拟机飞行数据、所设置的课程计划、学员的训练考评成绩和数据分析与统计等。
所述的用户的信息包括用户名、口令、数据记录的开始/停止时间，该用户的数据文件名等。
所述的输入装置可以是键盘、鼠标或具有键盘和鼠标功能的控制台等。
本发明的第一个目的还可以进一步完善所述的数据处理服务器对模拟机飞行数据的采集方案采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信，连接于模拟机主控计算机的UDP端口。这样有利于获得高效可靠的数据采集，因为UDP协议不需要接收方对传送报文的确认，所以传输效率高，适用于传输少量的信息，其可靠性由硬件和应用程序来保证，而网络连接也有利于避免对模拟机的运行造成不可预计的影响。
所述的用户终端可以有两个，或两个以上，但其中一个与模拟机教员台合为一体，使模拟机教员台除了具有飞行训练所需的模拟机的操作界面功能外，还还增加了发送采集模拟机数据指令及建立用户信息的本系统操作界面功能，其余的用户终端则可以放置于讲评室，用于显示学员的训练考评成绩和数据分析与统计。
还可以配置其他输出装置，连接于数据处理服务器，如打印机打印学员的训练考评成绩和数据分析与统计等。
由于模拟机飞行数据采集处理和评估分别在不同的硬件上运行，因此采用局域网将它们联为一整套系统，可使本发明中的各个计算机硬件平台放置于合适的地方，例如采集数据的计算机由于受到音视频信号线长度的限制，不能够远离模拟机驾驶舱，因此将其放置在模拟机主控计算机机房(维护值班室)，而飞行品质评估用计算机则可放置在讲评室，这样可以使得机组与模拟机维护人员互不影响，机组人员也可以不改变原有的训练模式，讲评与模拟机训练互不干扰，可同时进行，即一组机组人员进行模拟机训练，另一组机组人员可以同时在讲评室讲评训练或考核的情况。模拟机的若干控制计算机，也是通过网络进行连接，两个网络之间通过网关进行连接，确保模拟机系统与本系统安全运行封闭在两个网段内。
航空模拟机训练的计算机辅助教学方法(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端查询并显示上述学员飞行训练品质的评估结果。
所述的模拟机飞行评估标准是按飞行课程计划模式设置的。飞行课程计划是根据有关模拟机训练大纲和文件制定的，它预先划分好飞行阶段，明确飞行科目，制定相应的评分项目的出现条件，这样教员只要启动课程计划，训练或考核过程就会自动运行，同时有关飞行阶段和科目的信息也会被评估系统所获取，在对飞行员进行总评分时，加入了三层权值，分别是第一层的项目权值，第二层的科目权值，第三层的阶段权值，最后的考核总分计算公式为总分＝∑阶段I×阶段I权值I＝1，2，...，L阶段分＝∑科目J×科目J权值 J＝1，2，...，M科目分＝∑项目K×项目K权值K＝1，2，...，N三层权值的使用，使综合成绩评估更科学、更合理、更准确。
本发明的第二个目的可以在本发明的第一个目的的技术实施方案的基础上实现，即航空模拟机训练的计算机辅助教学系统包括1.至少一个数据处理服务器，它包括至少一个数据接收端程序，用于采集模拟机的飞行数据，包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数，打开并控制数字化音视频文件同步操作；至少一个采集卡，用于接受数据接收程序的命令，将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和数字化音视频文件及学员训练品质的评估结果和其他相关数据。
2.一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。
3.至少一个音频和视频接收装置用于采集模拟机驾驶舱内的训练情况的视频和音频信息。
4.至少二个用户终端至少有一个用户终端包括一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；至少有另一个用户终端内存视频播放程序，用于播放模拟机舱内的视频录像；每个用户终端都与数据处理服务器相连。
5.评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行对比运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。
6.仿真工作站它包括至少一个与数据处理服务器连接的图形工作站，内存图形仿真再现程序，用于运行和演示模拟机飞行过程的仿真图形。
本发明的第二个目的的系统还可以进一步完善所述的数字化音视频文件最好采用MPEG(Moving Pictures Expert Group)格式，因为仿真再现系统所播放的音视频，是通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音，再经过数据处理服务器上的采集卡采集，形成数字化音视频文件，才能够在计算机上播放。而MPEG(Moving Pictures Expert Group)格式本来就是为网络视频所设计，可以对原始图像信息进行压缩，且压缩比可以达到很高。接受数据接收程序的命令，对MPEG压缩卡进行操作，把驾驶舱的音、视频信号数字化，并压缩成MPEG文件格式。
所述的音频和视频接收装置可以利用一些模拟机原有的舱音记录器作音频接收装置，而在驾驶舱内加设至少一个视频接收装置，如摄像机头，也可以在不同的方位设置摄像机头，以便全面记录机组训练的情况。
所述的用户终端其中一个可与模拟机教员台合为一体，使模拟机教员台增加发送采集模拟机数据指令及建立用户信息的本系统操作界面功能；视频播放程序可与飞行评估软件共用一个硬件平台，二者共用一台用户终端使得整个系统的演示部分显得更紧凑，有利于使用者操作。因此另一个或更多个用户终端则可以放置于讲评室，用于显示学员的训练考评成绩、数据分析与统计和播放模拟机舱录像。
所述的仿真工作站选用美国SGI(Silicon Graphics Inc)公司的图形工作站。因为SGI图形工作站在飞行仿真系统的开发中得到了广泛的应用，有些关键技术已成为业界的标准。
本发明还可以在仿真工作站中增加一个仿真控制程序，该程序一方面为仿真过程提供控制界面和控件，另一方面为运行在用户终端上的视频播放程序提供仿真同步信号，以保证仿真与音视频播放的同步。仿真程序通过仿真控制程序每隔一段时间(一般设置为1秒内的某个值)发送当前仿真过程的进度，即从仿真开始算起进行了多长时间，视频播放程序根据这个时间计算出当前视频的播放位置，由于仿真数据和视频都是在同一时间开始录制，起点一致，所以两个程序播放的内容也是同步的，即使仿真经过速度变化，但是在发送同步控制信号时，都将当前最新的仿真时间位置通知视频播放程序，并由视频播放程序根据这个时间自行调整视频播放的位置。
所述的图形仿真再现程序有三个要素(1)三维仿真模型，包括飞机模型、机场模型、仪表模型等，这些模型根据真实的尺寸数据建立，构成仿真场景，是仿真逼真形象生动的基础；(2)模拟机飞行数据，是仿真真实性的基础，只有正确的模拟机飞行数据，才能够为教员和机组提供真实的仿真再现；(3)仿真驱动程序，根据下载的模拟机飞行数据，驱动各种仿真模型，完成仿真过程。
在网络上配置其他输出装置，如投影机将视频回放结果放大投影观看，或者刻碟机，通过MPEG采集卡压缩制成VCD或VCR供参考使用。
本发明的第二个目的中的方法在本发明的第一个目的航空模拟机训练的计算机辅助教学方法的基础上实现(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据，以及通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音的模拟信号；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端输入用户信息从而调出并显示上述学员飞行训练品质的评估结果和其他训练的数据，以便教官讲评学员的训练或考核情况；(7)通过用户终端和仿真工作站输入用户信息从而进入仿真系统，下载仿真的飞行数据；(8)在收到仿真指令时，由图形仿真再现程序进行仿真运作，由仿真工作站的屏幕演示某学员模拟机飞行仿真图形，同时音视频播放程序播放模拟机驾驶舱录像和舱音。
本发明的有益效果是(1)实施本发明的第一个目的的技术方案，能够为模拟机的训练提供客观评估飞行训练品质的计算机辅助教学方案，为飞行训练的标准化、规范化提供了一整套分析方法和手段，避免了手工评分主观评估性过大而出现评分出现较大差异、造成放飞标准不统一的情况。
(2)实施本发明的第二个目的的技术方案，在客观评估的基础上增加训练过程仿真再现，使教员和学员在完成模拟机飞行训练后，能够在讲评室里全方位地观看到在模拟机上的飞行过程和细节，以便教员根据学员出现的操作错误和机组配合问题，结合仿真和录像画面，进行反复和详细地讲解，改进了以前没有具体参照的泛泛讲评方式，使学员留下更深刻的学习印象。同时，通过真实的仿真再现，统一教学两方面可能存在的对飞行过程的不同认识和理解，解决不必要的争议。
(3)本发明能够提供一套完整的模拟机训练辅助教学系统和方法，包括客观评估和仿真再现，使飞行训练单位和学员自己可以真正了解到具体的飞行训练和考核情况，找出飞行操作方面存在的问题，讨论改进的方法，从而大大提高飞行训练的教学水平与质量，达到将安全关口前移、保证飞行安全的最终目标。
(4)通过本发明，航空公司不但可以了解飞行人员的技能状况，发现训练不足之处，而且还可以监控航空器性能和发动机工作状态，从而为公司的航空安全管理和技术管理提供更为方便、即时、客观的依据，对运行质量实行全面监控。
(5)本发明采用软件嵌入模拟机主控程序的数据采集方案、各子系统硬件独立运作、系统网络连接方案等设计，使本发明的应用无须改变原有的模拟机训练的方法和模式，也不会对模拟机原有的软硬件造成不良影响。
(6)由于各子系统分别在不同的硬件上运行，由网络(局域网)将它们联为一整套系统。同时，模拟机的若干控制计算机，也是通过以太网进行连接，两个网络之间通过网关进行连接，整个系统封闭在两个网段内，有利于模拟机系统和本发明运行的安全。
(7)网络的连接，使本发明中的各个计算机硬件平台可以放置于合适的地方，例如采集数据的计算机由于受到音视频信号线长度的限制，不能够远离模拟机驾驶舱，因此可将其放置在模拟机主控计算机机房(维护值班室)，而飞行评估和仿真再现用的计算机则可放置在讲评室，这样可以使得机组与模拟机维护人员之间、或者两组机组人员训练与讲评之间互不影响，机组人员也可以不改变原有的训练和讲评模式，一组机组人员进行训练或考核讲评的同时，另一组机组人员可以在模拟机驾驶舱中进行训练。
(8)本发明的数据和音视频采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信的采集方案，使数据的采集高效而又可靠。当教员和机组从模拟机驾驶舱出来再走进讲评室时，就可以直接用户终端中调出刚才训练的评估结果和数据分析、统计，无须长时间等候，或者经过变化文件模式等烦琐的操作。
(9)本发明可实现训练图形仿真再现与音视频同步播放，使仿真再现达到完美的效果。因为仿真程序只能够再现飞机位置、飞行姿态、仪表数值、各种操纵杆状态等，却无法表现机组的配合、喊话等信息。当使用仿真再现进行事故分析时，如果有舱音配合，则不但容易查找出事故的直接原因，而且还有利于探究深层次的原因。
具体实施例方式
下面将结合附图所示的具体实施例对本发明作进一步地说明。
图1是现有航空模拟机的网络连接图；图2是本发明实施例之一的网络连接图；图3是本发明实施例之一的系统数据流程图；图4是本发明实施例之一的系统构成图；图5是本发明实施例之一的程序控制逻辑图。
图2～5所示的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法是本发明的实施例之一，它应用于加拿大CAE公司生产的模拟机上。原有的模拟机系统由模拟机、模拟机主控计算机、视景计算机、监控计算机、模拟机机柜等构成，由10M以太网同轴电缆串联为模拟机局域网。本发明的教学系统包括一个数据处理服务器、嵌入在CAE模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序模块、音频和视频接收装置、用户终端、评估工作站、仿真工作站、打印机或者投影仪等，由数据处理服务器即戴尔(DELL)服务器与模拟机局域网串联，采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信，连接于模拟机主控计算机的UDP端口；数据处理服务器再通过一网络集线器分别与评估工作站、仿真工作站、打印机或其它设备联接(参见图2)，用户终端有5个，一个用户终端与位于模拟机机舱内的模拟机教员台合为一体，将终端软件嵌入模拟机教员台中，使模拟机教员台增加发送采集模拟机数据指令及建立用户信息的本系统操作界面功能；二个用户终端为PC机作为评估显示器，通过评估多路分屏器与评估工作站联接；二个用户终端作为仿真显示器(SGI)，通过仿真多路分屏器与仿真工作站联接；上述一个评估显示器和仿真显示器放置于讲评室内，用于显示学员的训练考评成绩、数据分析与统计和播放模拟机舱录像。如果需要用于人数较多的情况进行演示的，还可以设置大的演示室，用投影机放映仿真模型及机舱录象，投影机既与评估多路分屏器联接，也与仿真工作站联接。另一个评估显示器和仿真显示器则放置于仿真评估机房。音频和视频接收装置为位于模拟机中的麦克风和摄像头，它们与数据处理服务器相联，用于录制训练过程。本系统所涉及的输入装置包括键盘、鼠标以及教员台上具有键盘和鼠标功能的控制台(参见图5)。
图3、4所示，数据处理服务器——DELL服务器是本系统的中枢，数据接收端程序、音频采集程序和视频采集程序均存于数据处理服务器中。先由教员在模拟机教员台进行操作，通过网络向DELL服务器输入用户信息并发出指令，然后本系统由嵌入在模拟机主控程序中数据接收端程序捕捉并记录模拟机飞行数据，包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数，通过网络发给DELL服务器，同时由麦克风和摄像头记录座舱音和训练实况，通过网络发给DELL服务器；由DELL服务器进行数据处理，包括将接收到的模拟机飞行数据，生成一个针对该用户的控制文件，并储存这些飞行数据于数据库中；与此同时，DELL服务器打开并控制数字化音视频文件同步操作，由采集卡将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件，并储存于数据库中；由评估工作站自动将数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行相应运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中，然后可以通过位于讲评室内的PC机查询评估结果。本系统所具备的仿真工作站主要包括SGI仿真主机，内存图形仿真再现程序和仿真控制程序，可自动根据模拟机飞行数据进行运算，从而得出运行和演示模拟机飞行过程的仿真图形，并可通过PC工作站结合音视频播放进行演示，实现在讲评室里就能全方位地观看到在模拟机上的飞行过程和细节的目的，让教员能够根据学员出现的操作错误和机组配合问题，进行反复和详细地讲解，改进了以前没有具体参照的泛泛讲评方式，统一教、学两方面可能存在的对飞行过程的不同认识和理解，解决不必要的争议。
所述的数字化音视频文件采用MPEG格式，采集卡接受数据接收程序的命令，对MPEG压缩卡进行操作，把驾驶舱的音、视频信号数字化，并压缩成MPEG文件格式。
所述的仿真工作站选用美国SGI公司的图形工作站，同时在仿真工作站中增加一个仿真控制程序，该程序一方面为仿真过程提供控制界面和控件，另一方面为运行在用户终端上的视频播放程序提供仿真同步信号，以保证仿真与音视频播放的同步。仿真程序通过仿真控制程序每隔0.5秒发送当前仿真过程的进度，即从仿真开始算起进行了多长时间，视频播放程序根据这个时间计算出当前视频的播放位置，由于仿真数据和视频都是在同一时间开始录制，起点一致，所以可以实现两个程序播放内容同步，即使仿真经过速度变化，但是在发送同步控制信号时，都将当前最新的仿真时间位置通知视频播放程序，并由视频播放程序根据这个时间自行调整视频播放的位置。
实际使用的情况当教员和机组进入模拟机后，如果教员认为需要启动本发明，他可以通过教员操纵台的页面进行操作，首先启动本发明，输入机组标识和自己制定的口令，这时DELL服务器中包括数据接收端程序和音视频采集卡的采集子系统捕获到来自教员操纵台的指令，开始接收嵌入在模拟机控制程序中数据发送模块发送的学员飞行数据，以及通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音产生模拟信号，并由音视频采集卡将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件，数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据和数字化音视频文件储存到数据库中；当教员通过教员操纵台的控制页面结束数据采集后，评估子系统的监控程序通知评估程序，评估程序即刻根据数据对比飞行标准将可以量化的科目进行评估和打分，同时将飞行数据和评估结果存储到数据库中，这时，教员和学员就可以通过评估工作站上的查询界面获取评估结果。另一方面，数据采集程序在采集结束后，立即将飞行数据和机组相关信息(标识、口令等)传送到仿真工作站上，此时仿真系统就可以随时进行仿真和音视频回放。这样，当教员和机组走进讲评室，教员可以通过相关界面输入某些需要人工评估项目的得分，就可以拿到评估的最后结果，还可以由打印机将所有的评估结果打印出来；教员再输入仿真指令，由图形仿真再现程序进行仿真运作，在仿真工作站的屏幕演示某学员模拟机飞行仿真图形，包括飞机模型、机场模型、仪表模型等，同时音视频播放程序播放模拟机驾驶舱录像和舱音，这样就可以针对刚才飞行过程中出现的问题进行讲解。
权利要求
1.一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，包括(1)至少一个数据处理服务器，它至少内存一个数据接收端程序，用于接收采集到的模拟机飞行数据，以及生成一个控制文件，用于存储每个用户的信息；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和学员训练品质的评估结果。(2)一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。(3)至少一个用户终端它包括至少一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；用户终端内存储有终端控制模块，该模块由应用程序的界面和服务传输与控制组件部分组成，其中应用程序的界面是用于用户与本系统之间交互的人机界面，服务传输与控制组件部分则用于将用户在界面上操作的动作进行逻辑运算向数据处理服务器发送用户指令，控制数据库，使它们处于伺服状态。用户终端与数据处理服务器相连，服务器组件安装在数据处理服务器上。(4)评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行相应运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。
2.根据权利要求2所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于它包括(1)至少一个数据处理服务器，它包括至少一个数据接收端程序，用于采集模拟机的飞行数据，包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数，打开并控制数字化音视频文件同步操作；至少一个采集卡，用于接受数据接收程序的命令，将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和数字化音视频文件及学员训练品质的评估结果和其他相关数据。(2)一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。(3)至少一个音频和视频接收装置用于采集模拟机驾驶舱内的训练情况的视频和音频信息。(4)至少二个用户终端至少有一个用户终端包括一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；至少有另一个用户终端内存视频播放程序，用于播放模拟机舱内的视频录像；每个用户终端都与数据处理服务器相连。(5)评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行对比运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。(6)仿真工作站它包括至少一个与数据处理服务器连接的图形工作站，内存图形仿真再现程序，用于运行和演示模拟机飞行过程的仿真图形。
3.根据权利要求1或2所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于所述的数据处理服务器对模拟机飞行数据的采集方案可以采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信，连接于模拟机主控计算机的UDP端口。
4.根据权利要求3所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于局域网将各个计算机硬件串联为一整套系统，本系统网络与模拟机网络之间通过网关进行连接。
5.根据权利要求或4所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于所述的用户终端可以有两个或两个以上，其中一个与模拟机教员台合为一体，其余的用户终端则可以放置于讲评室，用于显示学员的训练考评成绩和数据分析与统计。
6.一种航空模拟机训练的计算机辅助教学方法，包括以下步骤(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端查询并显示上述学员飞行训练品质的评估结果。
7.根据权利要求6所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学方法，其特征在于包括以下步骤(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据，以及通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音的模拟信号；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端输入用户信息从而调出并显示上述学员飞行训练品质的评估结果和其他训练的数据，以便教官讲评学员的训练或考核情况；(7)通过用户终端和仿真工作站输入用户信息从而进入仿真系统，下载仿真的飞行数据；(8)在收到仿真指令时，由图形仿真再现程序进行仿真运作，由仿真工作站的屏幕演示某学员模拟机飞行仿真图形，同时音视频播放程序播放模拟机驾驶舱录像和舱音。
8.根据权利要求7所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学方法，其特征在于在仿真工作站中增加一个仿真控制程序，该程序一方面为仿真过程提供控制界面和控件，另一方面为运行在用户终端上的视频播放程序定时提供仿真同步信号，发送当前仿真过程的进度，即从仿真开始算起进行了多长时间，视频播放程序根据这个时间计算出当前视频的播放位置，以保证仿真与音视频播放的同步。
9.根据权利要求7或8所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于所述的图形仿真再现程序有三个要素(1)三维仿真模型，包括飞机模型、机场模型、仪表模型等，这些模型根据真实的尺寸数据建立，构成仿真场景，是仿真逼真形象生动的基础；(2)模拟机飞行数据，是仿真真实性的基础，只有正确的模拟机飞行数据，才能够为教员和机组提供真实的仿真再现；(3)仿真驱动程序，根据下载的模拟机飞行数据，驱动各种仿真模型，完成仿真过程。
全文摘要
本发明涉及一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法，其系统包括(1)至少一个用于接收并储存采集到的模拟机飞行数据采集到的飞行数据和学员训练品质评估结果的数据处理服务器；(2)一个嵌入在模拟机主控程序中的模拟机数据发送端程序模块；(3)至少一个用于显示用户界面和输入指令的用户终端，用户终端与数据处理服务器相连，服务器组件安装在数据处理服务器上；(4)一个与数据处理服务器连接的、内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库的评估工作站。还可以更进一步设置仿真工作站及训练录象系统。其有益效果是本发明能够客观评估模拟机飞行的训练品质，避免了手工评分主观评估性过大而出现评分出现较大差异、造成放飞标准不统一的情况；同时通过真实的仿真再现，统一教学两方面可能存在的对飞行过程的不同认识和理解，解决不必要的争议，提高教学质量。
文档编号G09B9/10GK1521655SQ0311369
公开日2004年8月18日 申请日期2003年1月28日 优先权日2003年1月28日
发明者刘岩, 秦恒, 阮文新, 诸彤宇, 舒平, 李斌, 高光, 赵志刚, 荣卫国, 林润端, 李丰华, 尉宁, 梅文珏, 刘 岩 申请人:中国南方航空股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法，特别是涉及一种能够将模拟机训练中可以实现量化管理的数据进行处理，由原来的完全主观评估转为采用技术手段实现对模拟机飞行训练品质全程客观评估，甚至能对模拟机内的训练过程进行仿真回放讲评的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法。
背景技术：
航空运输是一个高度复杂的系统，涉及人员、飞机和运行环境三大要素，根据各种资料统计，在发生的飞行不安全事件(含事故和事故征候)中，因机组原因造成的占了70％，因此，国内外民航界一致公认飞行人员作为飞机飞行的操纵和管理者，处于控制系统的核心地位，其素质的高低对保证飞行安全具有致关重要的意义，降低机组错误是减少事故发生、提高航空安全水平的首要关键的预防线。为了解决人的因素的问题，各国的航空公司或民航科研机构都在对人的因素进行积极的研究，除了在实际飞行运作中要对运作系统和人员实施有效的管理和监控之外，如何在飞行人员进入实际运作之前和之后进行持续、稳定、高质量的初始培训、改装培训和复训是保障航空安全的一个重要源头。
飞行模拟机是能够提供最接近真实飞行的训练工具，也是飞行人员接受对飞机操纵和管理的重要培训场所，所以提高模拟机培训质量对培养高素质的飞行队伍，保障航空飞行安全有着非常重要的意义。现有的模拟机硬件设备主要包括运动系统、视景系统、操纵载荷、机载设备、教员操纵台、仪表与接口设备、主控计算机，其中，视景系统包括视景显示硬件生成系统和视景计算机及其软件；机载设备则有两种类型(1)全部或大多数显示仪表和相应的管理计算机为真实飞机部件，这种构型的模拟机仿真性很强，但是存在着一些在飞机部件间传输的飞行数据和仪表显示参数无法直接从模拟机主控计算机上获得的问题；(2)全部的传感设备以及飞机获得真实世界数据的接口由软件模拟，可以通过模拟机的主控计算机得到所有的数据；接口设备——机柜，是为了模拟机主控计算机与各种仪表和飞行相关的管理计算机的联接而专门设置的，因为模拟机上的各种各样的仪表均采用飞机上的仪表，不能直接与主控计算机连接；主控计算机则是模拟机的控制中心，模拟机的绝大部分控制都集中在这里，飞机飞行模型的核心计算是在主控计算机上进行，飞行员在驾驶舱的动作如开关电门、操纵舵面、油门等输入经接口机柜集中传送到主控计算机里，主机经过计算后，把飞机的姿态、位置、仪表显示等信息再经接口机柜传送到驾驶舱里(参见
图1)。
模拟机本身配有飞行模拟软件，是用来运行、维护模拟仿真的工具软件。它包括操作系统软件和由制造公司编写的模拟软件及其支撑环境平台(CAELIB)。其中支撑环境平台主要是编译连接库和一些工具软件。操作系统软件主要分为主控软件、视景软件、教员台软件。主控软件在主控计算机上运行，是模拟机系统的核心，它由很多程序模块组成，包括模拟飞机各个系统的程序模块、模块之间的运行调度程序等，这些程序模块经过编译后，与模拟机的函数库文件连接，生成sp0c0.exe和ap0c0.exe两个模拟机运行主进程的可执行文件。sp0c0.exe为同步进程(Synchronous)，以稳定的时间间隔运行，ap0c0.exe为异步进程(Asynchronous)，运行时没有稳定的时间间隔，一般用于输入/输出接口模块。教员台软件是给飞行教员提供飞行训练所需的模拟机的操作界面。视景软件是生成模拟机视景的软件。
模拟机训练的目的一、初始训练，让没有飞行技能的学员，按照模拟机训练大纲的要求，熟悉和掌握各种飞行科目所涉及的飞行技能。二、改装培训和复训，让已经毕业的飞行员按照模拟机训练大纲的要求，进一步提高飞行技能，逐步晋升为副驾驶或者机长。而鉴别一个学员是否完成了训练大纲的要求，掌握了驾驶飞机的飞行技能，则需要学员在完成各种训练科目后，由教员根据相关的考核标准，通过考察学员在飞行考核中的表现，对所飞的各个项目进行打分，最后综合这些分数，以决定学员是否通过飞行考试。虽然模拟机的硬件设备一直在进行技术更新，但是其所采用的教学手段却没有明显的变化，尤其是在教员对学员进行飞行讲评和测试上，始终是采用飞后口头讲解、画图说明和手工打分等方式。由于飞行操纵是一个复杂的过程，在驾驶舱内有数百个仪表提供几千个参数，对于某个飞行时刻，按照考试大纲的要求可能要考察多个飞行项目，其中有可能涉及多个仪表和众多的参数，即使教员有丰富的驾驶经验，也不一定能同时跟踪太多的飞行参数，因此这种口头讲评、手工打分的方式必然会带来以下的缺陷(1)由于测试完全是依据检查员的手工评分，因此在对受检人员的测评中主观评估性过大，出现因检查员不同，而评分也随之出现较大差异的情况，造成放飞标准不统一；(2)由于缺乏对教学过程和模拟飞行过程的情景回放，讲评容易出现遗漏和受到教官主观意念的影响，造成针对性和客观性不强，学员可能不能充分了解自己的技术状况；(3)缺乏对教(检查)、学(受检)双方的外部观察，给实施标准化教学和测评带来相当的难度，另外，一名飞行学员毕业后进入航空公司后，在其成长为合格的副驾驶或机长的漫长时间内，将接受多个教员的培训和不同检查员的检查，主观因素所带来的不利影响十分突出。
国外已经有一些航空公司和模拟机制造公司意识到模拟机教学中存在的问题，开发研制了一些技术1.阿拉斯加航空公司在其公司的麦道系列模拟机上采用了一种计算机辅助评估系统，这个系统可以对模拟机训练过程中机组操纵的那些可以量化的飞行技术指标进行评估和打分，并输出各个飞行科目的指标成绩单。
2.航空模拟机制造公司——加拿大CAE公司在近期生产的模拟机上加装了一个记录回放系统。这个系统可以记录30分钟的模拟机飞行过程，并能够在模拟机上再现出来。其不足之处是(1)由于录制时间短，无法对整个飞行过程进行记录；(2)占用模拟机训练时间，必须在模拟机上回放，成本高，无法参与控制，不方便教学；(3)座舱录像和舱音的回放与模拟机再现相互独立，无法在同一时间播放。
3.英国飞行数据公司(FDC公司)出品的CADS系统(Computer Aided DebriefingSystem)是运行在SGI公司的小型工作站上的模拟机辅助训练系统，可以通过用户提供的模拟机相关数据进行仿真，回放整个训练过程，同时它还可以录制驾驶舱内的录像，与仿真同步播放。其不足之处是(1)自身没有模拟机数据下载功能，必须由系统使用单位提供模拟机运行数据，并把数据转换CADS系统可识别的格式；(2)没有飞行操纵的量化评估部分，如果需要进行飞行操纵的量化评估，只能使用该公司针对实际飞行所开发的飞行操纵品质监控软件(FOQA)。由于实际飞行过程中是按照正常飞行进行操纵，但模拟机训练的许多科目则是针对非正常状态下的飞行能力训练，因此普通的FOQA软件无法应用到模拟机训练评估中；(3)其仿真系统定位于一个通用系统，对所有机型都使用一个界面和同一套仪表操纵显示，针对性较差，同时采用一个固定的3D机场模型，影响机组在仿真过程中对飞机降落地点是否正确的判断；(4)数据和音视频采样率低，导致仿真效果不理想，音视频回放时有严重的跳跃感，画面质量差；(5)硬件能力较低，系统容量较小，一般配置只能够进行4小时的仿真，而且在一个机组进行仿真运行的同时，不能够获得正在模拟机飞行的机组的飞行数据和音视频；(6)自动化程度一般，需要专人进行维护，且受到场地的限制。
4.SimAuthor公司可以提供被称之为FlightViz的系统，它与FDC公司的CADS类似，是一套可以运行在PC机上的飞行图形仿真系统，主要用于配合FOQA软件，SimAuthor公司在FlightViz上增加了录像回放功能以使该软件可用于模拟机训练的图形仿真。
上述现有技术虽然都使用了计算机技术，但都是独立的单一的系统，不是只有飞行图形仿真/再现的功能，就是只有评估和打分的功能，没有提供一套完整的模拟机训练辅助教学和评估模拟机飞行操纵品质的解决方案，而且没有与模拟机软硬件系统和模拟机教学过程进行很好的结合，不能够为模拟机训练单位提供真正有效方便的系统工具。
发明内容
本发明的第一个目的就是提供一种能够将模拟机训练中可以实现量化管理的数据进行处理，由原来的完全主观评估转为采用技术手段实现对模拟机飞行训练品质全程客观评估的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法。
本发明的第二个目的是进一步提供一种既不影响模拟机的正常运行，又能对模拟机内的训练过程进行仿真回放，为教学分析和真实事件分析提供技术支持的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法。
本发明的第一个目的可以通过以下的技术措施来实现 航空模拟机训练的计算机辅助教学系统包括1.至少一个数据处理服务器，它至少内存一个数据接收端程序，用于接收采集到的模拟机飞行数据，以及生成一个控制文件，用于存储每个用户的信息；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和学员训练品质的评估结果。
2.一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。
3.至少一个用户终端它包括至少一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；用户终端内存储有终端控制模块，该模块由应用程序的界面和服务传输与控制组件部分组成，其中应用程序的界面是用于用户与本系统之间交互的人机界面，服务传输与控制组件部分则用于将用户在界面上操作的动作进行逻辑运算向数据处理服务器发送用户指令，控制数据库，使它们处于伺服状态。用户终端与数据处理服务器相连，服务器组件安装在数据处理服务器上。
4.评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行相应运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。
所述的模拟机飞行数据包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数。
所述的控制本系统运作包括启动或停止本系统、或者启动或停止模拟机数据采集，或者调出学员的模拟机训练考评成绩和数据分析与统计。
所述的各种相关信息包括用户的信息、模拟机飞行数据、所设置的课程计划、学员的训练考评成绩和数据分析与统计等。
所述的用户的信息包括用户名、口令、数据记录的开始/停止时间，该用户的数据文件名等。
所述的输入装置可以是键盘、鼠标或具有键盘和鼠标功能的控制台等。
本发明的第一个目的还可以进一步完善所述的数据处理服务器对模拟机飞行数据的采集方案采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信，连接于模拟机主控计算机的UDP端口。这样有利于获得高效可靠的数据采集，因为UDP协议不需要接收方对传送报文的确认，所以传输效率高，适用于传输少量的信息，其可靠性由硬件和应用程序来保证，而网络连接也有利于避免对模拟机的运行造成不可预计的影响。
所述的用户终端可以有两个，或两个以上，但其中一个与模拟机教员台合为一体，使模拟机教员台除了具有飞行训练所需的模拟机的操作界面功能外，还还增加了发送采集模拟机数据指令及建立用户信息的本系统操作界面功能，其余的用户终端则可以放置于讲评室，用于显示学员的训练考评成绩和数据分析与统计。
还可以配置其他输出装置，连接于数据处理服务器，如打印机打印学员的训练考评成绩和数据分析与统计等。
由于模拟机飞行数据采集处理和评估分别在不同的硬件上运行，因此采用局域网将它们联为一整套系统，可使本发明中的各个计算机硬件平台放置于合适的地方，例如采集数据的计算机由于受到音视频信号线长度的限制，不能够远离模拟机驾驶舱，因此将其放置在模拟机主控计算机机房(维护值班室)，而飞行品质评估用计算机则可放置在讲评室，这样可以使得机组与模拟机维护人员互不影响，机组人员也可以不改变原有的训练模式，讲评与模拟机训练互不干扰，可同时进行，即一组机组人员进行模拟机训练，另一组机组人员可以同时在讲评室讲评训练或考核的情况。模拟机的若干控制计算机，也是通过网络进行连接，两个网络之间通过网关进行连接，确保模拟机系统与本系统安全运行封闭在两个网段内。
航空模拟机训练的计算机辅助教学方法(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端查询并显示上述学员飞行训练品质的评估结果。
所述的模拟机飞行评估标准是按飞行课程计划模式设置的。飞行课程计划是根据有关模拟机训练大纲和文件制定的，它预先划分好飞行阶段，明确飞行科目，制定相应的评分项目的出现条件，这样教员只要启动课程计划，训练或考核过程就会自动运行，同时有关飞行阶段和科目的信息也会被评估系统所获取，在对飞行员进行总评分时，加入了三层权值，分别是第一层的项目权值，第二层的科目权值，第三层的阶段权值，最后的考核总分计算公式为总分＝∑阶段I×阶段I权值I＝1，2，...，L阶段分＝∑科目J×科目J权值 J＝1，2，...，M科目分＝∑项目K×项目K权值K＝1，2，...，N三层权值的使用，使综合成绩评估更科学、更合理、更准确。
本发明的第二个目的可以在本发明的第一个目的的技术实施方案的基础上实现，即航空模拟机训练的计算机辅助教学系统包括1.至少一个数据处理服务器，它包括至少一个数据接收端程序，用于采集模拟机的飞行数据，包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数，打开并控制数字化音视频文件同步操作；至少一个采集卡，用于接受数据接收程序的命令，将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和数字化音视频文件及学员训练品质的评估结果和其他相关数据。
2.一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。
3.至少一个音频和视频接收装置用于采集模拟机驾驶舱内的训练情况的视频和音频信息。
4.至少二个用户终端至少有一个用户终端包括一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；至少有另一个用户终端内存视频播放程序，用于播放模拟机舱内的视频录像；每个用户终端都与数据处理服务器相连。
5.评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行对比运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。
6.仿真工作站它包括至少一个与数据处理服务器连接的图形工作站，内存图形仿真再现程序，用于运行和演示模拟机飞行过程的仿真图形。
本发明的第二个目的的系统还可以进一步完善所述的数字化音视频文件最好采用MPEG(Moving Pictures Expert Group)格式，因为仿真再现系统所播放的音视频，是通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音，再经过数据处理服务器上的采集卡采集，形成数字化音视频文件，才能够在计算机上播放。而MPEG(Moving Pictures Expert Group)格式本来就是为网络视频所设计，可以对原始图像信息进行压缩，且压缩比可以达到很高。接受数据接收程序的命令，对MPEG压缩卡进行操作，把驾驶舱的音、视频信号数字化，并压缩成MPEG文件格式。
所述的音频和视频接收装置可以利用一些模拟机原有的舱音记录器作音频接收装置，而在驾驶舱内加设至少一个视频接收装置，如摄像机头，也可以在不同的方位设置摄像机头，以便全面记录机组训练的情况。
所述的用户终端其中一个可与模拟机教员台合为一体，使模拟机教员台增加发送采集模拟机数据指令及建立用户信息的本系统操作界面功能；视频播放程序可与飞行评估软件共用一个硬件平台，二者共用一台用户终端使得整个系统的演示部分显得更紧凑，有利于使用者操作。因此另一个或更多个用户终端则可以放置于讲评室，用于显示学员的训练考评成绩、数据分析与统计和播放模拟机舱录像。
所述的仿真工作站选用美国SGI(Silicon Graphics Inc)公司的图形工作站。因为SGI图形工作站在飞行仿真系统的开发中得到了广泛的应用，有些关键技术已成为业界的标准。
本发明还可以在仿真工作站中增加一个仿真控制程序，该程序一方面为仿真过程提供控制界面和控件，另一方面为运行在用户终端上的视频播放程序提供仿真同步信号，以保证仿真与音视频播放的同步。仿真程序通过仿真控制程序每隔一段时间(一般设置为1秒内的某个值)发送当前仿真过程的进度，即从仿真开始算起进行了多长时间，视频播放程序根据这个时间计算出当前视频的播放位置，由于仿真数据和视频都是在同一时间开始录制，起点一致，所以两个程序播放的内容也是同步的，即使仿真经过速度变化，但是在发送同步控制信号时，都将当前最新的仿真时间位置通知视频播放程序，并由视频播放程序根据这个时间自行调整视频播放的位置。
所述的图形仿真再现程序有三个要素(1)三维仿真模型，包括飞机模型、机场模型、仪表模型等，这些模型根据真实的尺寸数据建立，构成仿真场景，是仿真逼真形象生动的基础；(2)模拟机飞行数据，是仿真真实性的基础，只有正确的模拟机飞行数据，才能够为教员和机组提供真实的仿真再现；(3)仿真驱动程序，根据下载的模拟机飞行数据，驱动各种仿真模型，完成仿真过程。
在网络上配置其他输出装置，如投影机将视频回放结果放大投影观看，或者刻碟机，通过MPEG采集卡压缩制成VCD或VCR供参考使用。
本发明的第二个目的中的方法在本发明的第一个目的航空模拟机训练的计算机辅助教学方法的基础上实现(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据，以及通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音的模拟信号；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端输入用户信息从而调出并显示上述学员飞行训练品质的评估结果和其他训练的数据，以便教官讲评学员的训练或考核情况；(7)通过用户终端和仿真工作站输入用户信息从而进入仿真系统，下载仿真的飞行数据；(8)在收到仿真指令时，由图形仿真再现程序进行仿真运作，由仿真工作站的屏幕演示某学员模拟机飞行仿真图形，同时音视频播放程序播放模拟机驾驶舱录像和舱音。
本发明的有益效果是(1)实施本发明的第一个目的的技术方案，能够为模拟机的训练提供客观评估飞行训练品质的计算机辅助教学方案，为飞行训练的标准化、规范化提供了一整套分析方法和手段，避免了手工评分主观评估性过大而出现评分出现较大差异、造成放飞标准不统一的情况。
(2)实施本发明的第二个目的的技术方案，在客观评估的基础上增加训练过程仿真再现，使教员和学员在完成模拟机飞行训练后，能够在讲评室里全方位地观看到在模拟机上的飞行过程和细节，以便教员根据学员出现的操作错误和机组配合问题，结合仿真和录像画面，进行反复和详细地讲解，改进了以前没有具体参照的泛泛讲评方式，使学员留下更深刻的学习印象。同时，通过真实的仿真再现，统一教学两方面可能存在的对飞行过程的不同认识和理解，解决不必要的争议。
(3)本发明能够提供一套完整的模拟机训练辅助教学系统和方法，包括客观评估和仿真再现，使飞行训练单位和学员自己可以真正了解到具体的飞行训练和考核情况，找出飞行操作方面存在的问题，讨论改进的方法，从而大大提高飞行训练的教学水平与质量，达到将安全关口前移、保证飞行安全的最终目标。
(4)通过本发明，航空公司不但可以了解飞行人员的技能状况，发现训练不足之处，而且还可以监控航空器性能和发动机工作状态，从而为公司的航空安全管理和技术管理提供更为方便、即时、客观的依据，对运行质量实行全面监控。
(5)本发明采用软件嵌入模拟机主控程序的数据采集方案、各子系统硬件独立运作、系统网络连接方案等设计，使本发明的应用无须改变原有的模拟机训练的方法和模式，也不会对模拟机原有的软硬件造成不良影响。
(6)由于各子系统分别在不同的硬件上运行，由网络(局域网)将它们联为一整套系统。同时，模拟机的若干控制计算机，也是通过以太网进行连接，两个网络之间通过网关进行连接，整个系统封闭在两个网段内，有利于模拟机系统和本发明运行的安全。
(7)网络的连接，使本发明中的各个计算机硬件平台可以放置于合适的地方，例如采集数据的计算机由于受到音视频信号线长度的限制，不能够远离模拟机驾驶舱，因此可将其放置在模拟机主控计算机机房(维护值班室)，而飞行评估和仿真再现用的计算机则可放置在讲评室，这样可以使得机组与模拟机维护人员之间、或者两组机组人员训练与讲评之间互不影响，机组人员也可以不改变原有的训练和讲评模式，一组机组人员进行训练或考核讲评的同时，另一组机组人员可以在模拟机驾驶舱中进行训练。
(8)本发明的数据和音视频采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信的采集方案，使数据的采集高效而又可靠。当教员和机组从模拟机驾驶舱出来再走进讲评室时，就可以直接用户终端中调出刚才训练的评估结果和数据分析、统计，无须长时间等候，或者经过变化文件模式等烦琐的操作。
(9)本发明可实现训练图形仿真再现与音视频同步播放，使仿真再现达到完美的效果。因为仿真程序只能够再现飞机位置、飞行姿态、仪表数值、各种操纵杆状态等，却无法表现机组的配合、喊话等信息。当使用仿真再现进行事故分析时，如果有舱音配合，则不但容易查找出事故的直接原因，而且还有利于探究深层次的原因。
具体实施例方式
下面将结合附图所示的具体实施例对本发明作进一步地说明。
图1是现有航空模拟机的网络连接图；图2是本发明实施例之一的网络连接图；图3是本发明实施例之一的系统数据流程图；图4是本发明实施例之一的系统构成图；图5是本发明实施例之一的程序控制逻辑图。
图2～5所示的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法是本发明的实施例之一，它应用于加拿大CAE公司生产的模拟机上。原有的模拟机系统由模拟机、模拟机主控计算机、视景计算机、监控计算机、模拟机机柜等构成，由10M以太网同轴电缆串联为模拟机局域网。本发明的教学系统包括一个数据处理服务器、嵌入在CAE模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序模块、音频和视频接收装置、用户终端、评估工作站、仿真工作站、打印机或者投影仪等，由数据处理服务器即戴尔(DELL)服务器与模拟机局域网串联，采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信，连接于模拟机主控计算机的UDP端口；数据处理服务器再通过一网络集线器分别与评估工作站、仿真工作站、打印机或其它设备联接(参见图2)，用户终端有5个，一个用户终端与位于模拟机机舱内的模拟机教员台合为一体，将终端软件嵌入模拟机教员台中，使模拟机教员台增加发送采集模拟机数据指令及建立用户信息的本系统操作界面功能；二个用户终端为PC机作为评估显示器，通过评估多路分屏器与评估工作站联接；二个用户终端作为仿真显示器(SGI)，通过仿真多路分屏器与仿真工作站联接；上述一个评估显示器和仿真显示器放置于讲评室内，用于显示学员的训练考评成绩、数据分析与统计和播放模拟机舱录像。如果需要用于人数较多的情况进行演示的，还可以设置大的演示室，用投影机放映仿真模型及机舱录象，投影机既与评估多路分屏器联接，也与仿真工作站联接。另一个评估显示器和仿真显示器则放置于仿真评估机房。音频和视频接收装置为位于模拟机中的麦克风和摄像头，它们与数据处理服务器相联，用于录制训练过程。本系统所涉及的输入装置包括键盘、鼠标以及教员台上具有键盘和鼠标功能的控制台(参见图5)。
图3、4所示，数据处理服务器——DELL服务器是本系统的中枢，数据接收端程序、音频采集程序和视频采集程序均存于数据处理服务器中。先由教员在模拟机教员台进行操作，通过网络向DELL服务器输入用户信息并发出指令，然后本系统由嵌入在模拟机主控程序中数据接收端程序捕捉并记录模拟机飞行数据，包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数，通过网络发给DELL服务器，同时由麦克风和摄像头记录座舱音和训练实况，通过网络发给DELL服务器；由DELL服务器进行数据处理，包括将接收到的模拟机飞行数据，生成一个针对该用户的控制文件，并储存这些飞行数据于数据库中；与此同时，DELL服务器打开并控制数字化音视频文件同步操作，由采集卡将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件，并储存于数据库中；由评估工作站自动将数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行相应运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中，然后可以通过位于讲评室内的PC机查询评估结果。本系统所具备的仿真工作站主要包括SGI仿真主机，内存图形仿真再现程序和仿真控制程序，可自动根据模拟机飞行数据进行运算，从而得出运行和演示模拟机飞行过程的仿真图形，并可通过PC工作站结合音视频播放进行演示，实现在讲评室里就能全方位地观看到在模拟机上的飞行过程和细节的目的，让教员能够根据学员出现的操作错误和机组配合问题，进行反复和详细地讲解，改进了以前没有具体参照的泛泛讲评方式，统一教、学两方面可能存在的对飞行过程的不同认识和理解，解决不必要的争议。
所述的数字化音视频文件采用MPEG格式，采集卡接受数据接收程序的命令，对MPEG压缩卡进行操作，把驾驶舱的音、视频信号数字化，并压缩成MPEG文件格式。
所述的仿真工作站选用美国SGI公司的图形工作站，同时在仿真工作站中增加一个仿真控制程序，该程序一方面为仿真过程提供控制界面和控件，另一方面为运行在用户终端上的视频播放程序提供仿真同步信号，以保证仿真与音视频播放的同步。仿真程序通过仿真控制程序每隔0.5秒发送当前仿真过程的进度，即从仿真开始算起进行了多长时间，视频播放程序根据这个时间计算出当前视频的播放位置，由于仿真数据和视频都是在同一时间开始录制，起点一致，所以可以实现两个程序播放内容同步，即使仿真经过速度变化，但是在发送同步控制信号时，都将当前最新的仿真时间位置通知视频播放程序，并由视频播放程序根据这个时间自行调整视频播放的位置。
实际使用的情况当教员和机组进入模拟机后，如果教员认为需要启动本发明，他可以通过教员操纵台的页面进行操作，首先启动本发明，输入机组标识和自己制定的口令，这时DELL服务器中包括数据接收端程序和音视频采集卡的采集子系统捕获到来自教员操纵台的指令，开始接收嵌入在模拟机控制程序中数据发送模块发送的学员飞行数据，以及通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音产生模拟信号，并由音视频采集卡将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件，数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据和数字化音视频文件储存到数据库中；当教员通过教员操纵台的控制页面结束数据采集后，评估子系统的监控程序通知评估程序，评估程序即刻根据数据对比飞行标准将可以量化的科目进行评估和打分，同时将飞行数据和评估结果存储到数据库中，这时，教员和学员就可以通过评估工作站上的查询界面获取评估结果。另一方面，数据采集程序在采集结束后，立即将飞行数据和机组相关信息(标识、口令等)传送到仿真工作站上，此时仿真系统就可以随时进行仿真和音视频回放。这样，当教员和机组走进讲评室，教员可以通过相关界面输入某些需要人工评估项目的得分，就可以拿到评估的最后结果，还可以由打印机将所有的评估结果打印出来；教员再输入仿真指令，由图形仿真再现程序进行仿真运作，在仿真工作站的屏幕演示某学员模拟机飞行仿真图形，包括飞机模型、机场模型、仪表模型等，同时音视频播放程序播放模拟机驾驶舱录像和舱音，这样就可以针对刚才飞行过程中出现的问题进行讲解。
权利要求
1.一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，包括(1)至少一个数据处理服务器，它至少内存一个数据接收端程序，用于接收采集到的模拟机飞行数据，以及生成一个控制文件，用于存储每个用户的信息；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和学员训练品质的评估结果。(2)一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。(3)至少一个用户终端它包括至少一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；用户终端内存储有终端控制模块，该模块由应用程序的界面和服务传输与控制组件部分组成，其中应用程序的界面是用于用户与本系统之间交互的人机界面，服务传输与控制组件部分则用于将用户在界面上操作的动作进行逻辑运算向数据处理服务器发送用户指令，控制数据库，使它们处于伺服状态。用户终端与数据处理服务器相连，服务器组件安装在数据处理服务器上。(4)评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行相应运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。
2.根据权利要求2所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于它包括(1)至少一个数据处理服务器，它包括至少一个数据接收端程序，用于采集模拟机的飞行数据，包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操纵动作等飞行参数和控制参数，打开并控制数字化音视频文件同步操作；至少一个采集卡，用于接受数据接收程序的命令，将驾驶舱的音、视频两路模拟信号转换为计算机可识别的数字化音视频文件；至少一个数据库，用于储存采集到的飞行数据和数字化音视频文件及学员训练品质的评估结果和其他相关数据。(2)一个模拟机数据发送端程序模块它是一个嵌入在模拟机主控程序中用于捕捉模拟机飞行数据的程序，在模拟机运行时将飞行数据捕捉并记录下来发给数据处理服务器。(3)至少一个音频和视频接收装置用于采集模拟机驾驶舱内的训练情况的视频和音频信息。(4)至少二个用户终端至少有一个用户终端包括一个用于显示用户界面的显示屏和用于输入指令的输入装置，用于输入指令控制本系统运作，显示各种相关信息；至少有另一个用户终端内存视频播放程序，用于播放模拟机舱内的视频录像；每个用户终端都与数据处理服务器相连。(5)评估工作站它包括一个计算机主机，内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库，与数据处理服务器连接，用于自动将已采集并存储于数据处理服务器的数据库中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应的参数进行对比运算，得出评估结果，再存储于数据处理服务器的数据库中。(6)仿真工作站它包括至少一个与数据处理服务器连接的图形工作站，内存图形仿真再现程序，用于运行和演示模拟机飞行过程的仿真图形。
3.根据权利要求1或2所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于所述的数据处理服务器对模拟机飞行数据的采集方案可以采用UDP/IP网络协议与模拟机主控计算机网络通信，连接于模拟机主控计算机的UDP端口。
4.根据权利要求3所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于局域网将各个计算机硬件串联为一整套系统，本系统网络与模拟机网络之间通过网关进行连接。
5.根据权利要求或4所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于所述的用户终端可以有两个或两个以上，其中一个与模拟机教员台合为一体，其余的用户终端则可以放置于讲评室，用于显示学员的训练考评成绩和数据分析与统计。
6.一种航空模拟机训练的计算机辅助教学方法，包括以下步骤(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端查询并显示上述学员飞行训练品质的评估结果。
7.根据权利要求6所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学方法，其特征在于包括以下步骤(1)通过用户终端发送用户采集模拟机飞行数据的指令；(2)由数据接收端程序捕获用户采集数据的指令，开始接收由嵌入在模拟机主控程序中模拟机数据发送端程序记录下来的学员飞行数据，以及通过模拟机驾驶舱内的摄像头摄像和麦克风拾音的模拟信号；(3)数据接收端程序将接收的模拟机飞行数据储存到数据库中；(4)由评估工作站中内存的模拟机飞行训练评估软件模块自动将上述(3)中的模拟机飞行数据与模拟机飞行评估标准数据库中的相应参数进行比较运算，得出评估结果；(5)将评估结果存储到数据处理服务器的数据库中，以备查询调用；(6)通过用户终端输入用户信息从而调出并显示上述学员飞行训练品质的评估结果和其他训练的数据，以便教官讲评学员的训练或考核情况；(7)通过用户终端和仿真工作站输入用户信息从而进入仿真系统，下载仿真的飞行数据；(8)在收到仿真指令时，由图形仿真再现程序进行仿真运作，由仿真工作站的屏幕演示某学员模拟机飞行仿真图形，同时音视频播放程序播放模拟机驾驶舱录像和舱音。
8.根据权利要求7所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学方法，其特征在于在仿真工作站中增加一个仿真控制程序，该程序一方面为仿真过程提供控制界面和控件，另一方面为运行在用户终端上的视频播放程序定时提供仿真同步信号，发送当前仿真过程的进度，即从仿真开始算起进行了多长时间，视频播放程序根据这个时间计算出当前视频的播放位置，以保证仿真与音视频播放的同步。
9.根据权利要求7或8所述的航空模拟机训练的计算机辅助教学系统，其特征在于所述的图形仿真再现程序有三个要素(1)三维仿真模型，包括飞机模型、机场模型、仪表模型等，这些模型根据真实的尺寸数据建立，构成仿真场景，是仿真逼真形象生动的基础；(2)模拟机飞行数据，是仿真真实性的基础，只有正确的模拟机飞行数据，才能够为教员和机组提供真实的仿真再现；(3)仿真驱动程序，根据下载的模拟机飞行数据，驱动各种仿真模型，完成仿真过程。
全文摘要
本发明涉及一种航空模拟机训练的计算机辅助教学系统及其方法，其系统包括(1)至少一个用于接收并储存采集到的模拟机飞行数据采集到的飞行数据和学员训练品质评估结果的数据处理服务器；(2)一个嵌入在模拟机主控程序中的模拟机数据发送端程序模块；(3)至少一个用于显示用户界面和输入指令的用户终端，用户终端与数据处理服务器相连，服务器组件安装在数据处理服务器上；(4)一个与数据处理服务器连接的、内存模拟机飞行训练评估软件模块和模拟机飞行评估标准数据库的评估工作站。还可以更进一步设置仿真工作站及训练录象系统。其有益效果是本发明能够客观评估模拟机飞行的训练品质，避免了手工评分主观评估性过大而出现评分出现较大差异、造成放飞标准不统一的情况；同时通过真实的仿真再现，统一教学两方面可能存在的对飞行过程的不同认识和理解，解决不必要的争议，提高教学质量。
文档编号G09B9/10GK1521655SQ0311369
公开日2004年8月18日 申请日期2003年1月28日 优先权日2003年1月28日
发明者刘岩, 秦恒, 阮文新, 诸彤宇, 舒平, 李斌, 高光, 赵志刚, 荣卫国, 林润端, 李丰华, 尉宁, 梅文珏, 刘 岩 申请人:中国南方航空股份有限公司
最新回复(0)