本發(fā)明屬于人機交互技術領域，具體涉及教練機多余度人機交互系統(tǒng)。

背景技術：

教練機人機交互是飛機提供與飛行員控制和顯示接口，能將飛機引導到指定空域，能夠使飛機完成導航、進場和著陸，保證飛機返航，提供態(tài)勢、作戰(zhàn)、訓練等任務功能。

教練機人機交互是關系到飛機安全，人機交互數(shù)據(jù)必須有足夠的傳輸調度余度來滿足飛行及任務的需求，同時余度設計必須科學合理，以保證盡可能低成本來保證安全、飛行及任務需要。

教練機人機交互需要適應飛行學員學習需求的全過程，人機交互的顯示控制余度設計應當適應飛行學員從駕駛術一直上升到作戰(zhàn)能力培訓的能力，并直接銜接目標一線作戰(zhàn)飛機。通過多余度的人機交互以保證飛行學員在一型教練機上完成盡可能多的訓練。

教練機多余度人機交互技術是一種高度系統(tǒng)集成以及智能化的新技術，為飛機訓練提供了一種先進的技術途徑，拓展了飛機訓練的任務類型，增加飛機對于不同類型作戰(zhàn)飛機的銜接性，并使得飛機的訓練成本得以降低，同時提高了飛機全壽命周期的效費比。國內在教練機多余度人機交互技術的研究尚處于初級階段，所以教練機多余度人機交互設計與整個飛機航電任務系統(tǒng)頂層規(guī)劃對應，對整個飛機航電任務系統(tǒng)的設計起到決定性的作用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術問題，提供教練機多余度人機交互系統(tǒng)，使教練機人機交互所需的數(shù)據(jù)多余度傳輸調度，飛行員所需的人機交互多余度顯示控制，滿足飛行員不同任務的人機交互需求。

為了解決本發(fā)明的技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：教練機多余度人機交互系統(tǒng)，包括任務處理單元1、傳感器2、顯示交互界面3和非航電系統(tǒng)4，所述任務處理單元1負責對傳感器2數(shù)據(jù)進行信息融合和功能實現(xiàn)，負責對傳感器2和顯示交互界面3功能、動作的邏輯處理控制；所述傳感器2負責采集處理和發(fā)送基本數(shù)據(jù)和參數(shù)，并執(zhí)行基本功能和動作；所述顯示交互界面3負責作圖及顯示和直接交互的輸入控制；所述非航電系統(tǒng)4與任務處理單元1、顯示交互界面3直接交連以實現(xiàn)和飛行員的人機交互；所述任務處理單元1包括數(shù)據(jù)融合處理機11、傳感器管理處理機12、機電管理處理機13、任務管理處理機14、顯示控制處理機15；所述傳感器2包括大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)21、慣性組合導航系統(tǒng)22、衛(wèi)星組合導航系統(tǒng)23、無線導航識別系統(tǒng)24、語音識別控制系統(tǒng)25、備份儀表系統(tǒng)26、火控雷達系統(tǒng)27、光電夜視系統(tǒng)28、電子防護告警系統(tǒng)29、通信數(shù)據(jù)系統(tǒng)210、機電燃油測量系統(tǒng)211；所述顯示交互界面3包括液晶顯示器（MFD）31、平視顯示器（HUD）32、輔助顯示輸入板33、正前方控制板34、通信導航控制板35、系統(tǒng)控制顯示板36、雙桿操作控制系統(tǒng)37；所述非航電系統(tǒng)4包括電傳飛控系統(tǒng)41、發(fā)動機系統(tǒng)42、嵌入式訓練系統(tǒng)43、外掛接口系統(tǒng)44、起落架剎車系統(tǒng)45。

優(yōu)選地，所述教練機多余度人機交互系統(tǒng)采用雙1553B總線做主總線，多條422、429總線為其他數(shù)據(jù)總線，進行人機交互數(shù)據(jù)多余度傳輸調度。

優(yōu)選地，所述機電管理處理機13、任務管理處理機14和顯示控制處理機15具有主總線控制調度功能，保證交互系統(tǒng)的完全數(shù)據(jù)邏輯控制工作。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)融合處理機11、傳感器管理處理機12和機電管理處理機13直接采集處理傳感器2和非航電系統(tǒng)4的數(shù)據(jù)，再通過429和422總線把數(shù)據(jù)直接發(fā)送給顯示交互界面3，所述飛行員可以在顯示交互界面3選擇查看傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，主總線控制調度功能停駐在作為任務處理單元1的多個設備里，包括機電管理處理機13、任務管理處理機14、顯示控制處理機15，所述任務處理單元1中有且僅有一臺設備具備總線控制功能，系統(tǒng)能識別主總線控制調度功能工作情況并自動判斷選擇切換執(zhí)行該功能的任務處理單元設備，同時可通過顯示交互界面3，保證飛行員能強制指定任務處理單元1中的機電管理處理機13、任務管理處理機14和顯示控制處理機15任一設備執(zhí)行主總線控制功能，以保證主總線控制調度的多余度安全可靠性。

優(yōu)選地，所述慣性組合導航系統(tǒng)22采用激光捷聯(lián)慣性部件和衛(wèi)星天線組合而成，飛機左右各安裝一臺以保證余度。

優(yōu)選地，所述MFD31、HUD32、輔助顯示輸入板33、正前方控制板34、通信導航控制板35、系統(tǒng)控制顯示板36具備智能顯示機制，其可以通過按鈕\旋鈕實現(xiàn)獨立備份顯示。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明獲得的有益效果是：

本發(fā)明公開的教練機多余度人機交互系統(tǒng)，通過多余度人機交互設計，使教練機人機交互所需的數(shù)據(jù)多余度傳輸調度，飛行員所需的人機交互多余度顯示控制，滿足飛行員不同任務的人機交互需求，增加飛機的飛行及訓練安全性，并且降低飛機的成本和擴展飛機功能，擴展教練機在系統(tǒng)和戰(zhàn)術等方面的訓練能力，適用于不同用途的教練機。

附圖說明

圖1為教練機多余度人機交互系統(tǒng)框圖。

附圖標記：1、任務處理單元；11、數(shù)據(jù)融合處理機；12、傳感器管理處理機；13、機電管理處理機；14、任務管理處理機；15顯示控制處理機；2、傳感器；21、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)；22、慣性組合導航系統(tǒng)；23、衛(wèi)星組合導航系統(tǒng)；24、無線導航識別系統(tǒng)；25、語音識別控制系統(tǒng)；26、備份儀表系統(tǒng)；27、火控雷達系統(tǒng)；28、光電夜視系統(tǒng)；29、電子防護告警系統(tǒng)；210、通信數(shù)據(jù)系統(tǒng)；211、機電燃油測量系統(tǒng)；3、顯示交互界面；31、MFD；32、HUD；33、輔助顯示輸入板；34、正前方控制板；35、通信導航控制板系統(tǒng)；36、控制顯示板；37、雙桿操作控制系統(tǒng)；4、非航電系統(tǒng)；41、電傳飛控系統(tǒng)；42、發(fā)動機系統(tǒng)；43、嵌入式訓練系統(tǒng)；44、外掛接口系統(tǒng)；45、起落架剎車系統(tǒng)。

具體實施方案

下面結合附圖，對實施例進行詳細說明。

參見附圖1，教練機多余度人機交互系統(tǒng)，包括任務處理單元1、傳感器2、顯示交互界面3和非航電系統(tǒng)4，所述任務處理單元1負責對傳感器2數(shù)據(jù)進行信息融合和功能實現(xiàn)，負責對傳感器2和顯示交互界面3功能、動作的邏輯處理控制；所述傳感器2負責采集處理和發(fā)送基本數(shù)據(jù)和參數(shù)，并執(zhí)行基本功能和動作；所述顯示交互界面3負責作圖及顯示和直接交互的輸入控制；所述非航電系統(tǒng)4與任務處理單元1、顯示交互界面3直接交連以實現(xiàn)和飛行員的人機交互；所述任務處理單元1包括數(shù)據(jù)融合處理機11、傳感器管理處理機12、機電管理處理機13、任務管理處理機14、顯示控制處理機15；所述傳感器2包括大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)21、慣性組合導航系統(tǒng)22、衛(wèi)星組合導航系統(tǒng)23、無線導航識別系統(tǒng)24、語音識別控制系統(tǒng)25、備份儀表系統(tǒng)26、火控雷達系統(tǒng)27、光電夜視系統(tǒng)28、電子防護告警系統(tǒng)29、通信數(shù)據(jù)系統(tǒng)210、機電燃油測量系統(tǒng)211；所述顯示交互界面3包括MFD31、HUD32、輔助顯示輸入板33、正前方控制板34、通信導航控制板35、系統(tǒng)控制顯示板36、雙桿操作控制系統(tǒng)37；所述非航電系統(tǒng)4包括電傳飛控系統(tǒng)41、發(fā)動機系統(tǒng)42、嵌入式訓練系統(tǒng)43、外掛接口系統(tǒng)44、起落架剎車系統(tǒng)45。

進一步地，所述教練機多余度人機交互系統(tǒng)采用雙1553B總線做主總線，多條422、429總線為其他數(shù)據(jù)總線，進行人機交互數(shù)據(jù)多余度傳輸調度。

進一步地，所述機電管理處理機13、任務管理處理機14和顯示控制處理機15具有主總線控制調度功能，保證交互系統(tǒng)的完全數(shù)據(jù)邏輯控制工作。

進一步地，所述數(shù)據(jù)融合處理機11、傳感器管理處理機12和機電管理處理機13直接采集處理傳感器2和非航電系統(tǒng)4的數(shù)據(jù)，再通過429和422總線把數(shù)據(jù)直接發(fā)送給顯示交互界面3，所述飛行員可以在顯示交互界面3選擇查看傳輸數(shù)據(jù)。

進一步地，主總線控制調度功能停駐在作為任務處理單元1的多個設備里，包括機電管理處理機13、任務管理處理機14、顯示控制處理機15，所述任務處理單元1中有且僅有一臺設備具備總線控制功能，系統(tǒng)能識別主總線控制調度功能工作情況并自動判斷選擇切換執(zhí)行該功能的任務處理單元設備，同時可通過顯示交互界面3，保證飛行員能強制指定任務處理單元1中的機電管理處理機13、任務管理處理機14和顯示控制處理機15任一設備執(zhí)行主總線控制功能，以保證主總線控制調度的多余度安全可靠性。

所述教練機多余度人機交互系統(tǒng)中各設備的主要功能和特點：

大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)21：直接測量周圍環(huán)境總壓、動壓、靜壓、側滑角、攻角、總溫等，并計算馬赫數(shù)、指示空速、真空速、大氣密度比等大氣參數(shù)，其采用分布式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，具備管路、電氣多余度。

慣性組合導航系統(tǒng)22：直接測量飛機的加速度、姿態(tài)矢量，具備接收全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）信息的能力，包括美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）、中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BD2），計算出經度、緯度、高度、速度矢量、風速、風向、航向等參數(shù)，其采用激光捷聯(lián)慣性部件和衛(wèi)星天線組合而成，精度要求較高且為飛機左右各安裝一臺以保證余度。

衛(wèi)星組合導航系統(tǒng)23：直接測量飛機的加速度、姿態(tài)矢量，具備接收GPS和BD2的能力，計算出經度、緯度、高度、速度矢量、風速、風向、航向等參數(shù)，其采用光纖慣性部件和衛(wèi)星天線組合而成，精度要求一般飛機僅安裝一臺以保證備份余度。

無線導航識別系統(tǒng)24：具備儀表/微波儀表著陸測量能力，無線電羅盤、塔康測量能力。

語音識別控制系統(tǒng)25：具備識別中文/英文語音能力，并智能匹配對應工作命令，全飛機音量管理能力，具備主動探測降噪能力和及時語音反饋能力。

備份儀表系統(tǒng)26：提供姿態(tài)、速度、高度的余度測量及直接指示的能力。

火控雷達系統(tǒng)27：提供空中/地面/海上掃描及多目標跟蹤能力。

光電夜視系統(tǒng)28：提供空中/地面/海上紅外、圖像等多模融合掃描及多目標跟蹤能力。

電子防護告警系統(tǒng)29：提供空中/地面/海上雷達跟蹤告警，并提供對應的紅外、箔條、拋放式誘餌彈策略和發(fā)射。

通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)210：具備多頻段的語音通信能力，能進行大速率的圖像視頻、保密電文通信，支持空空、空地組網(wǎng)，按需具備中繼通信能力；

機電燃油測量系統(tǒng)211：具備測量副油箱、保形油箱、機翼油箱、主油箱的油量及耗油量能力；

數(shù)據(jù)融合處理機11：具備對同一系統(tǒng)多傳感器數(shù)據(jù)融合能力，不同系統(tǒng)同參數(shù)融合能力，具備不同系統(tǒng)及傳感器智能相關及外推能力，并具備集中采集直接轉發(fā)能力。

傳感器管理處理機12：具備對同一系統(tǒng)多傳感器綜合管理能力，不同系統(tǒng)及傳感器智能協(xié)調管理能力，全飛機多系統(tǒng)及多傳感器優(yōu)化使用能力，并具備集中采集直接轉發(fā)能力。

機電管理處理機13：具備對燃油輸送供給協(xié)調管理能力，起落架收放管理能力，前輪轉彎及剎車管理能力，并具備集中采集直接轉發(fā)能力，主總線控制調度功能。

任務管理處理機14：具備對武器發(fā)控管理能力，武器火控解算能力，智能多目標分配攻擊能力，自動毀傷評估能力，主總線控制調度功能，人機交互多余度顯示控制主軟件駐留能力。

顯示控制處理機15：具備對導航解算，智能任務規(guī)劃，態(tài)勢評估，威脅估計的能力，主總線控制調度功能，人機交互多余度顯示控制主軟件駐留能力。

MFD 31：是飛行員所需最詳細的態(tài)勢、飛機狀態(tài)、矢量、系統(tǒng)、告警顯示界面，具備可調節(jié)屏比能力，智能切換數(shù)據(jù)源能力、具備獨立備份顯示能力。

HUD 32：提供飛行員最所需的態(tài)勢、矢量、顯示界面，具備智能切換數(shù)據(jù)源能力、具備獨立備份顯示能力。

輔助顯示輸入板33：提供鍵盤、鼠標輸入能力，具備提供飛行員最所需的態(tài)勢、矢量、顯示界面，具備智能切換數(shù)據(jù)源能力、具備獨立備份顯示能力。

正前方控制板34：具備提供飛行員最快捷所需的常用操作，具備提供飛行員最所需的態(tài)勢、矢量、顯示界面，具備智能切換數(shù)據(jù)源能力、具備獨立備份顯示能力。

通信導航控制板35：具備提供飛行員通信導航識別數(shù)據(jù)鏈等常用操作，具備提供飛行員最所需的態(tài)勢、矢量、顯示界面，具備智能切換數(shù)據(jù)源能力、具備獨立備份顯示能力。

系統(tǒng)控制顯示板36：具備提供系統(tǒng)上/下電、系統(tǒng)狀態(tài)指示、慣性組合導航系統(tǒng)22和衛(wèi)星組合導航系統(tǒng)23準備對準能力，具備提供飛行員最所需的態(tài)勢、矢量、顯示界面，具備智能切換數(shù)據(jù)源能力、具備獨立備份顯示能力。

雙桿操作控制系統(tǒng)37：具備所有的交互操作功能，實現(xiàn)桿不離手操作。

進一步地，所述MFD31、HUD32、輔助顯示輸入板33、正前方控制板34、通信導航控制板35、系統(tǒng)控制顯示板36具備智能顯示機制，其可以通過按鈕\旋鈕實現(xiàn)獨立備份顯示。

以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例之一。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多類似的改形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明所要保護的范圍。