时间：2023-05-29 17:45:53
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇驾驶模拟器，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、我国汽车驾驶员培训的需求分析
在我国，有2亿人想考驾照，可是很大一部分人都面临着种种主观客观存在的问题。没有充裕的时间、害怕吃苦受累、经常被教练欺骂、培训人员太多、单练价格昂贵，往往是人去了却车没了，车有了却位子没了，等到时间可以上车了，结果方向盘摸一把，就到站了……种种问题让想拿驾照的人们放慢了行动的脚步。同样，全国近万所驾校也很苦恼，缺乏教练，学员逐年递增，教练难找，只能一个车带几十人，效率非常低下；培训场地空间不足，学车的太多，培训场上都车满为患，想拓宽场地又苦于资金有限。汽车的磨损巨大，驾培人员简直就是汽车的杀手，一个新车往往用不了几年；投资成本的增长，导致新学员取得驾照的时间是愈来愈长。这些都是显而易见的，而且是亟待解决的。
汽车驾驶模拟器，可以弥补训练时间的不足，使受训者能够在上车前就具备了基本的道路行驶技能，如路牌的辨识，危险的预估，道路选择，车速控制，车距控制等等，这些都给解决上述问题提供了强有力的帮助，其市场前景将是十分广阔。
二、国际汽车驾驶模拟器的发展
国际上，汽车驾驶模拟器的研制与开发非常早。新的汽车驾驶培训人员，使用汽车驾驶培训模拟器来熟悉驾驶技能，这在发达国家早已被广泛推广。1970年代，美国就在很多驾校中配备了模拟训练器。
汽车驾驶模拟器如今早已成为探索汽车性能，研究驾驶员、汽车、道路这三方面之间关系的主要工具。80年代，瑞典的VDI公司出资建立了汽车驾驶模拟器实验室，用于车辆制造和交通安全环境改善的探索与开发。1989年，美国的通用汽车公司，也开始进行开发型汽车驾驶模拟器的研制工作。该公司迄今为止已经开发出了第三代产品，通用汽车研制的汽车驾驶模拟器的各项性能指标均领先于世界水平。1995年，日本的杰瑞汽车研究所也建成了带有体感模拟系统的汽车驾驶模拟器。
三、我国汽车驾驶模拟训练技术的发展
中国的汽车驾驶模拟培训技术的应用非常晚，按照其模拟训练的功效来划分的话，其发展历程可分三个阶段：
第一阶段，意念式汽车驾驶模拟训练，以简单的生活工具来进行汽车驾驶的练习培训。它的特点是，驾培人员利用水盆、木棍等就地取材的工具，模拟汽车的方向盘、档位等，根据自己对汽车驾驶知识的理解，来进行汽车操纵部件的练习，藉此来熟练掌握汽车驾驶的动作和技巧。
第二阶段，体验式汽车驾驶模拟训练，以某些操纵部件的仿真模拟，来进行汽车驾驶的练习培训。它特点是，驾培人员使用模拟器的操纵系统和计算机视景仿真系统，对汽车驾驶操纵系统的肢体操作进行熟悉，在模拟行驶过程中对简单的道路交通情况进行分析处理的一种纯体验性汽车驾驶。
第三阶段，诱导式汽车驾驶模拟训练，融入更多智能化、人机结合、虚拟场景化的内容来设计设备，辅助驾培人员进行汽车驾驶的练习培训。
四、汽车驾驶模拟器未来的发展前景
随着时代的发展变迁，汽车驾驶培训模拟器越来越多的被应用于现实生活中，现有用途如下：
第一，环保节能。以一个学员为例，每天学习一个小时的实车操纵，消耗汽油4升，以2015年3月的油价为基准是6.15元/升。每个学员每天消耗的费用为24.6元，使用汽车驾驶模拟器可大大减少费用。
第二，使驾培人员克服心理障碍逐渐入门。新的学员，初次上车进行实际操作极易发生危险，这也是教练员神经最为紧张的时刻。汽车驾驶模拟器能培养学员们在关键时刻能够做出正确的操作和及时的反应的意识，降低学车事故率。
第三，对于汽车驾驶模拟器来说，对驾驶员的培训时间可以节省1/3，这可以大大减少污染、石油消耗量、车辆的磨损维护费用、教练的精力等。且能够使驾驶员的学习时间机动灵活，不再像过去一样受到天气、时间的影响。成本的降低也将大大有利于驾驶员的学习支出。
第四，现在应用汽车驾驶模拟器的驾校较少，在这个竞争激烈的年代，可以很好的提升驾校的品牌，树立起行业标杆。
第五，汽车维护对于一个驾校来说是除了人员工资、汽车油耗之后另一大开销，使用汽车驾驶模拟器，可大大降低车辆的损耗，且可以避免不规范的操作形成。对驾校的成本控制很有利。
汽车驾驶模拟器未来技术的革新趋势如下：
1、两极分化的发展。未来占据市场份额比重较大的会是这么两类，一类是便于携带或移动的简单被动式汽车驾驶模拟器，成本低、体积小，更多地被驾培人员购置于家中使用；一类是人机工程学与虚拟现实技术得到充分应用和开发、体感逼真的高级汽车驾驶模拟器，这种设备主要是以驾培机构与汽车研究公司为客源。
2、智能模拟程度愈来愈高。未来汽车驾驶模拟器的发展肯定是让驾驶者驾车操纵的感觉与现实行车愈发逼真或一致的。可以设计模拟出各种天气状况、突发路面交通状况、车辆行驶状况、交通标示及信号等场景，它的计算机虚拟仿真技术得到充分发展和应用。并且，驾驶人员在操纵汽车驾驶模拟器的时候，车辆对人体的震动与变向等的体感反馈将会愈发精细。同时，在道路交通的场地模拟方面，现实社会中的地理地质数据将会以库的形式被驾驶人员随时调阅，以增加模拟驾驶的画面真实感，就好比现实中的“盗梦空间”。
3、使用的功用与场合会进一步拓展。相信在不久的将来，汽车驾驶模拟器将会不仅仅只是用来进行驾驶员的培训，这一设备，也许会被更广泛的应用于赛车技术研究、道路设计和城市布局规划、应急救援行驶模拟等多个方面，甚至还可以用于部队的军事技能训练之中。
参考文献：
[1]陈定方，尹念东，李勋祥.分布交互式汽车驾驶训练模拟系统[M].北京：科学出版社，2009：12
[2]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2000
关键词：工程模拟器；传输延迟；测试机制
DOIDOI：10.11907/rjdk.151242
中图分类号：TP3-0
文献标识码：A 文章编号：16727800（2015）006003803
作者简介作者简介：陈磊（1984-），男，山东菏泽人，硕士，上海飞机设计研究院工程师，研究方向为工程模拟器研制与应用、飞行仿真技术。
0 引言
工程模拟器为人在回路的飞行半实物仿真平台，通过集成能够形成人感觉的各种物理效应设备[1]，包括视景系统、运动系统、操纵负荷系统等，并建立反映飞机飞行动力学等被控对象的动态特性来实现对真实飞行环境的高逼真模拟。飞行员在工程模拟器中通过操纵驾驶舱控制器件，观察航电显示设备，感受座舱外部视景、运动等来对飞行性能和飞行品质、人机功效、飞机系统特性等进行评价，此外，工程模拟器还可用于对飞行机组的相关培训[2]。
工程模拟器主要由飞行仿真系统、飞控仿真系统、驾驶舱控制器件、运动系统、视景系统、航电系统等组成[3]，工程模拟器工作原理如图1所示。
为保证工程模拟器对飞机及其相关系统模拟的逼真效果，工程模拟器人在回路的仿真必须实时运行[4]，否则工程模拟器模拟建立的飞行环境将会与真实飞机情况产生较大偏差。例如飞行员在工程模拟器操纵驾驶杆时，通过视景获取的视觉图像以及运动系统产生的动感应该与真实飞行相一致，不应产生滞后或者超前的生理反应，否则飞行员将会对飞机的性能和飞行品质产生错误的判断和评价，误导工程设计人员关键控制参数设计，进而影响到飞机的研制。因此，需要确保工程模拟器对飞机及其相关系统模拟的逼真效果，工程模拟器人在回路的仿真必须实时运行，否则工程模拟器模拟建立的飞行环境将会与真实飞机情况产生较大偏差。例如飞行员在工程模拟器操纵驾驶杆时，飞行员通过视景获取的视觉图像以及运动系统产生的动感应该与真实飞行相一致，不应产生滞后或者超前的生理反应，否则飞行员将会对飞机的性能和飞行品质产生错误的判断和评价，误导工程设计人员关键控制参数设计，进而影响到飞机的研制。所以需要确保由计算机、网络、硬件接口、运动系统、视景系统、 显示系统等硬件构建的模拟器飞行环境，其对驾驶舱控制器件的输入信号处理带来的传输延迟时间不会影响模拟器整机的实时运行。
CCAR60部有对飞行模拟机为达到相应鉴定等级所必须满足的信号滞后要求，第60.A.1.3模拟机最低要求条款规定运动系统、视景系统和驾驶舱仪表的相对响应要密切耦合，以提供综合的感觉提示，A级飞行模拟机的响应在飞机开始响应的300ms内，B、C、D级飞行模拟机的响应在飞机开始响应的150ms内。传输延迟是操纵输入和相应硬件（例如仪表、运动系统和视景系统）响应之间的时间，作为满足滞后要求的一种替代方法，可用于演示飞行模拟机系统未超过规定限制。通过阶跃信号的传输来测定经历传输后的全部延迟，阶跃信号传输从驾驶员的操纵开始，经过操纵载荷电子设备，并使用握手协议，按照正确的顺序与全部模拟软件模块交联，最后通过正常输出接口到达仪表显示、运动系统和视景系统。传输延时只需在每个轴上测量一次，与飞行条件无关，不包括模拟航空器自身产生的延迟，应分别在俯仰、滚转、偏航方向上至少各完成一次测试，来演示与飞机滞后响应有关的模拟机滞后响应[5]。
CCAR60部鉴定准则是飞行模拟机达到相应等级标准所必须遵循的规范，工程模拟器目前还没有相应的研制规范与标准，但是在保证飞机仿真的实时性方面，工程模拟器可以参照飞行模拟机的标准来实施。本文建立一种测试机制对某型号的工程模拟器驾驶舱操纵器件与视景系统、运动系统、航电显示系统之间的传输延迟进行测试，并对传输延迟测试进行分析，验证工程模拟器的传输延迟是否符合CCAR60部鉴定准则模拟机相应等级的要求。
1 测试机制
在工程模拟器的操纵器件驾驶杆/脚蹬端施加作用力，当驾驶杆/脚蹬位置发生变化时，将产生电信号经角位移采集电路、硬件接口传输至主控计算机，主控计算机判断触发有效后，将向视景系统发出指令，使视景投影器的输出由黑色变为白色；向航电显示系统发出指令，使得电子飞行仪表显示器输出由黑色变为白色；向运动系统发出指令，使得运动平台纵向向前以5°/s的速度平移。
对于视景系统及航电显示系统而言，将角位移传感器采集并处理后的用于指示驾驶杆/脚蹬位置变化的电平信号以及亮度传感器采集并处理后的用于指示投影器/电子飞行仪表颜色变化的电平信号均输出到示波器中，观察信号在示波器的显示情况。需要说明的是，角位移采集电路内部为分立电子元器件，从驾驶杆/脚蹬变化至角位移采集电路完成转换所产生的延迟相对整个系统的传输延迟可忽略不计，亮度传感器对亮度变化的转换速度相对整个系统传输延迟相比亦可忽略不计，因此通过示波器对两种信号的对比即可得到操纵器件输入到视景显示系统和航电显示系统的传输延迟。
对于运动系统而言，将角位移传感器采集并处理后的用于指示驾驶杆/脚蹬位置变化的电平信号以及运动平台下加速度传感器采集并处理的用于指示运动平台加速度变化的电平信号均输出到示波器中，观察信号在示波器的显示情况。加速度传感器对运动平台加速度变化的转换速度相对整个系统的传输延迟可忽略不计，因此通过示波器对两种信号的对比即可得到操纵器件输入到运动系统的传输延迟。
视景显示系统、航电显示系统、运动系统的传输延迟测试原理如图2、图3、图4所示。
2 测试流程
视景显示系统、航电显示系统、运动系统传输延迟测试流程是一致的，具体测试步骤如下：①将光敏传感器安装于投影器前或者航电仪表显示器前，将加速度传感器安装于运动平台上；②按照设备接口控制文件和传输延迟测试原理框图连接线缆；③配置计算机系统软件和示波器；④操作驾驶杆前后动作，使俯仰通道产生触发信号，记录示波器的测试曲线和测量值；⑤操作驾驶杆左右动作，使滚转通道产生触发信号，记录示波器的测试曲线和测量值；⑥操作脚蹬前后动作，使侧滑通道产生触发信号，记录示波器的测试曲线和测量值。
3 测试结果与分析
按照传输延迟测试的具体步骤进行测试，分别得到视景显示系统、航电显示系统、运动系统的传输延迟测试结果。
将示波器记录的驾驶杆俯仰通道输入至运动系统、俯仰通道输入至视景系统、俯仰通道输入至航电显示系统，其传输延迟测试结果分别如图5、图6、图7所示（图上面的线表示黄色信号，下面的线表示蓝色信号）。
如图5所示，黄色信号为驾驶杆操纵的触发信号，蓝色信号为运动系统的响应信号，软件配置为当驾驶杆操纵信号过中点时运动系统开始响应，因此可以得出驾驶舱俯仰通道至运动系统的传输延迟为73ms。
如图6所示，黄色信号为驾驶杆操纵的触发信号，蓝色信号为视景系统的响应信号，软件配置为当驾驶杆操纵信号开始变化时视景系统开始响应，因此可以得出驾驶舱俯仰通道至视景系统的传输延迟为96ms。
如图7所示，黄色信号为驾驶杆操纵的触发信号，蓝色信号为显示系统的响应信号，软件配置为当驾驶杆操纵信号开始变化时显示系统开始响应，因此可以得出驾驶舱俯仰通道至显示系统的传输延迟为121ms。
以上为驾驶杆俯仰通道分别传输至运动系统、视景系统、航电显示系统的一次传输延迟测试，为了保证测试数据的准确性，对各通道采用多次测试的方法。某型工程模拟器各通道传输延迟测试平均值如表1所示。
4 结语
通过以上测试结果可以得出，某型工程模拟器的视景系统、运动系统、显示系统传输延迟符合CCAR60部D级模拟器传输延迟时间不超过150ms的规定。D级为模拟器鉴定准则中模拟器所能获得的最高级别，符合D级模拟器传输延迟规定了意味着某型模拟器能够满足人在回路实时仿真的基本要求。
参考文献：
[1] 王维翰.民用飞机工程模拟器与训练模拟器的区别[J].软件导刊，2003（1）：15.
[2] 向立学.工程模拟器是现代飞机设计比不可少的工具[J].国际航空，1995（7）：4143.
[3] 王维翰，何大燮.民用飞机飞机模拟器总体技术方案研究[J].上海铁道大学学报，1998（5）：3841.
关键词 飞行模拟器 组成 信息化 控制
中图分类号：V217.4 文献标识码：A
Flight Simulator Composition and Control Technology Application
YANG Su
（Civil Aviation Flight University of China Suining Sub-college， Suining， Sichuan 629000）
Abstract Flight simulator is a device commonly used in aviation technology， which gained popularity in real flight simulation， can be of various flight control platform automation and simulation scenarios to play out the effect of artificial intelligence control. Traditional flight simulator has been unable to adapt to the requirements of high-end technology， in terms of flight instruction showing the obvious defects， reducing the safety of flight equipment work. Development of new simulation equipment is a necessary requirement for technological innovation； technological innovation is one of the current transformations of the domestic main content. Analysis of the composition and function of the core Flight Simulator will simulate information technology into operations， the establishment of modern analog control systems.
Key words flight simulator； composition； information； control
飞行模拟器可作为科研事业的模拟装置，对航空飞行活动进行“真实”的情景模拟，为飞行装备正式运行做好充分的模拟测试。随着信息科技的快速发展，飞行模拟器也采用了多种信息科技，计算机技术、无线传感技术、无线通讯技术等，为模拟器智能化控制创造了条件。根据现代信息科技的主要构成，以计算机技术、传感技术、通信技术为指导，演示为数字技术、遥控技术、无线技术等，对飞行模拟器自动化控制进行升级，保证飞行模拟器的智能化控制。
1 飞行模拟器研究意义
航空工程改造是国防系统建设的核心内容，为了不断优化现有军用武器装备，引用高端科技辅助军用设备操作是极为重要的。通过操作飞行模拟器，不仅减小了航空飞行装备的危险系数，且能在短时间内快速地完成各项飞行任务。本次首先研究了飞行模拟器的主要构成，涉及到模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统等；其次研究了新型飞行模拟器的控制技术，注重信息科技的多项应用。①该项目完成后，不仅提高了模拟飞行器的工作性能，实现了人机一体化控制与无线传感控制；同时减小了航空营运事故的发生率，降低了航运设备的能耗系数；最终带动了收益额度的持续增长。
2 飞行模拟器的主要组成
（1）模拟座舱。座舱是飞行驾驶人员的“工作区”，执行飞行任务时对保持正确坐姿是很重要的。为了帮助飞行员找到最佳的位置，可选用训练用飞行模拟器的模拟座舱，其内部的各种操纵装置、仪表、信号显示设备等与实际飞机几乎完全一样，它们的工作、指示情况也与实际飞机相同。因此飞行员在模拟座舱内，就像在真飞机的座舱之中。
（2）运动系统。它是用来模拟飞机的姿态及速度的变化，以使飞行员的身体感觉到飞机的运动。飞行机器运动系统工作状况，决定了整个飞行操作的工作效率，必须要结合飞行机器结构组装运动系统。先进的飞行模拟器，其运动系统具有六个自由度，即在三维坐标中绕三个轴的转动及沿三个轴的线位移。
（3）视景系统。它是用来模拟飞行员所看到的座舱外部的景象，从而使飞行员判断出飞机的姿态、位置、高度、速度以及天气等情况。②先进的视景系统，是用计算机来产生座舱外部的景象，然后通过投影、显示装置显示出来。虽然飞行模拟器的视景范围属于虚拟状态，但其同样为飞行员提供了真实的操作场景。
（4）计算系统。飞行模拟器就是一个实时性要求很高、交流的信息量很大，精度要求较高的实时仿真控制系统。计算机系统承担着整个模拟器各个系统的数学模型的解算与控制任务，其可以由单一主控计算机作为数据处理平台，也可安装多台计算机作为并行处理系统，大大提升了飞行时相关数据的处理效率。
（5）教员控制台。它是飞行模拟器的监控中心，主要用来监视和控制飞行训练情况。它不但能及时显示飞机飞行的各种参数，飞机飞行的轨迹，而且还能设置各种飞行条件。航空飞行离不开地面指挥中心的全程调控，较远控制台也是飞行模拟器涉及的主要内容，重点按照飞行要求执行调控指令，保持空间飞行与地面控制的一致性。
3 新时期飞机模拟器控制技术应用
（1）传感技术。侧重传感信号的处理和识别技术、方法和装置同自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术结合，发展支持智能制造、智能机器和智能制造系统发展的智能传感技术系统。对行模拟器来说，其本身就是对人工操作的综合模拟，设置传感系统可感应人工动作信号，为飞行器调控提供正确的指导。③未来模拟器融入传感技术具有更便捷的操作性能，为驾驶人员创造更加真实的飞行场景。
（2）无线技术。飞行模拟器能够模拟的对象很多，主要集中于各类飞行装备，包括：飞机、卫星、导弹等，大部分集中于军事科技改造。地面指挥中心遥控飞行器，必须要由超远程的无线控制平台，这样才可准确地传递飞信信号。模拟器配备超远程无线技术是不可缺少的，无线图像监控系统工作频率高，相对波长短，其绕射能力差，传输时，必须满足视距条件，即接收和发射天线之间无遮挡，有遮挡时可加大功率绕射或设立中继站发站。
（3）数字技术。数字科技是一项与电子计算机相伴相生的科学技术，借助一定的设备将各种信息，包括图、文、声、像等转化为电子计算机能识别的二进制数字“0”和“1”，再进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。信息化是人类社会活动的必然趋势，计算机在推动信息化发展中占有重要作用，帮助用户解决了高速计算时遇到的种种问题。软件是计算机程序或指令硬件运行的数据集，其对于数字模拟器整体功能发挥有着很大的影响。
（4）人机技术。当前，飞行模拟已经成为航空科技研究必经的环节，任何一项航空飞行都必须事先经过模拟，确定无误后再正式进入飞行动态。模拟不仅减小了正式飞行的风险系数，也大大改善了飞行器的可调度功能。④航空器执行飞行任务中，所有操作都由驾驶人员参与操作，选定人机技术是飞行器控制技术的关键。例如，根据人机工程系统可灵活地调整飞机舱座椅，使驾驶人员出于最舒适的操控状态，有助于提高飞行机器的操作效率。
4 结论
飞行模拟器是现代军事工程信息化改良的重点对象，适用于高端航空飞行器装备的全面升级。为了保证各项飞行任务的有序进行，事先模拟飞行器空间运行状态是很有必要的，其能够及时发现飞行机器、飞行轨迹存在的问题，严格防范了实际飞行中各类事故的发生。
注释
① 许飞.我国航空飞行科技装备控制改造与升级研究[J].中国航空科技，2012.18（6）：12-14.
② 金子文.GPS定位系统应用行模拟器调试控制[J].科技创新导报，2011.32（17）：32-34.
尽管K1／K1A1主战坦克已经足够强大，但是，韩国军方并不满足现状，又马不停蹄地研制新世纪的新型主战坦克，这就是K2主战坦克的由来。
研制期间的代号为XK2主战坦克，于2003年开始研制，牵头的仍然是罗特姆公司。现已制成一号样车和二号样车，并在韩国东南部的庆尚南道开始了行驶试验和射击试验。原计划全部研制工作于2008年底完成，并计划于2011年开始批量生产。定型后将改称为K2主战坦克。正式生产后的零部件的国产化率将达到98％左右，成为名副其实的“钢铁太极虎”。
我们先来看一看K2主战坦克采用了那些先进的技术吧!三人乘员组、自动装弹机、55倍口径的120毫米滑膛炮、新型钨芯尾翼稳定脱壳穿甲弹、炮射导弹、紧凑的柴油机、半自动液气悬挂装置、驾驶员用热像仪、模块式复合装甲、主动防护系统、车际信息系统和旅级战斗指挥系统等，可以说，K2将当代世界各国的先进坦克技术几乎一网打尽，成为超越M1A2SEP、“豹”2A6、90式、“勒克莱尔”，T-90S等当代世界上最先进主战坦克的“超级坦克”。当然，其前提是这些先进的装置都能很好地发挥作用，有足够高的可靠性。
XK2主战坦克还处于研制和定型的后期阶段，尽管最终的性能数据还会有若干变化，但大体上共性能数据已经八九不离十。XK2主战坦克的战斗全重为55吨，乘员3人，自动装弹机的弹舱位于炮塔尾舱，这一点有别于苏俄的T系列主战坦克，而和法国的“勒克莱尔”坦克相似；也成为区分XK2坦克和K1系列坦克的最主要的外部特征。不难看出，这种外部特征也和当今的东西方主战坦克有一定的区别。
火力和火控系统 先说说采用Rh120／L55型120毫米滑膛炮这一点吧!这种大口径、长身管的滑膛炮，堪称是120毫米级滑膛炮的极品，发射DM53型尾翼稳定脱壳穿甲弹时，可在2000米的射击距离上击穿800毫米厚的均质钢装甲。韩国人是否会购买DM53弹的技术尚不得而知，但韩国人正在研制性能接近DM53弹的K276型尾翼稳定脱壳穿甲弹，已不是什么秘密。这种K276弹同样是钨合金穿甲弹；再加上同时研制的K277多用途弹，可以说，在120毫米滑膛炮配套的弹药方面，已不存在技术瓶颈。
更值得称道的是，XK2坦克上的坦克炮还可以发射炮射导弹，提高了远程攻击能力和命中精度。其实，早在若干年前，韩国军队就装备了相当数量的俄罗斯T-80U主战坦克，对新型T系列坦克上的炮射导弹技术并不陌生。不过，这一回韩国人选中的却是以色列IAI公司提供的“拉哈特”型半主动激光制导炮射导弹。和T-80U坦克上发射的“眼镜蛇”炮射导弹相比，“拉哈特”炮射导弹的最大射程可达8000米，而“眼镜蛇”炮射导弹的最大射程仅为4000-5000米，两者相差近一倍。最近有消息称，K2坦克上也可能不采用炮射导弹。到底结果如何，过一段时间才能清楚。
在XK2主战坦克的火控系统设计和选型上，韩国人更是下足了功夫。这种火控系统是带有“猎－歼”功能的稳像式火控系统，是K1A1坦克火控系统的发展型，系统包括：火控计算机、炮长用双稳式三合一瞄准镜、车长用双稳式周视三合一热瞄镜、昼夜“猎－歼”装置、目标自动跟踪系统、火炮和炮塔的电驱动系统、自动装弹机、先进的弹道解算和动态炮口基准系统、各种传感器等。不难看出，这些技术若全能实现，这种坦克应当是当代先进坦克火控系统技术的集大成者。
推进系统 XK2坦克的样车上采用的是德国MTU公司的883V12型1500马力柴油机。正式生产时将采用国产的1500马力柴油机。与之配套的还是德国伦克公司的自动变速箱，有5个前进档和1个倒档。XK2坦克的推进系统的“亮点”在行动装置上，包括：半自动液气悬挂装置、履带张紧度动态调节系统、定位导航系统、驾驶员热像仪、深水潜渡装置等。由于其单位功率高达27.27马力／吨，使XK2坦克的最大速度高达70千米／小时。至于XK2坦克的潜渡性能，本刊在2007年第5期《韩国XK2主战坦克真的是世界上第一种水下坦克吗?》一文中已经作过较详细的介绍，这里不再赘述。
防护系统XK2坦克的防护系统也很有特色，防护的主体是模块式复合装甲，特别是提高了对动能弹的防护能力。此外，还引入多种防护手段，包括：增强顶部防护的爆炸反应装甲、激光报警系统和探测来袭导弹的雷达、对抗来袭导弹的自激式软杀伤手段、集体式三防装置、防中子衬层、乘员舱环境控制系统、敌我识别系统等。可以认为，XK2坦克的综合防护性能比起K1系列主战坦克又有大幅度提高。
战场管理系统和车辆电子学 先要解释一下，一些西方国家的坦克专家认为，现代的主战坦克除了火力、机动和防护三大性能外，还要引入“坦克C3I系统”或“战场管理系统和车辆电子学(Vetronics)”。具体原因在这里不作更多解释。
这里面包括：车长和炮长用的彩色战术显示器、自动化的目标判读和优先攻击排队、音频和数据通信网络系统、动力系统的电子控制和管理系统、车载故障诊断系统、嵌入式训练和战斗任务模拟系统等。无疑，这些玩意儿还是挺先进的。它使车长的指挥像玩电子游戏一样简单，运筹帷幄于“铁乌龟壳”之中。
XK2主战坦克还处于研制和定型的最后阶段。尽管最终的性能数据还会有若干变化，但大体上已经八九不离十，让我们等待“钢铁太极虎”出山的那一天吧。
变型车种种
K1主战坦克的变型车主要有K1装甲抢救车和K1装甲架桥车两种，分别介绍如下。
K1装甲抢救车战斗全重51.1吨，乘员4人，发动机最大功率1200马力，最大速度65千米／小时，坦克抢救用的家什一应俱全，包括：大吊车、主绞盘、辅助绞盘、刚性牵引杆、推土铲等。其中，吊车的起吊能力为25吨，可以轻而易举地吊起整个K1坦克的炮塔总成或动力一传动装置总成，吊臂的最大仰角可达70度，旋转角度达270度；主绞盘的牵引力达343千牛(35吨力)，使用动滑轮时，可增大到686千牛，牵引钢丝绳长150米；辅助绞盘的牵引力达7千牛(约0.7吨力)，牵引钢丝绳260米长；推土铲的作业率为170立方米／小时。有12.7毫米高平两用机枪1挺用于自卫。据称，韩国军队共装备200辆K1装甲抢救车。
K1装甲架桥车战斗全重53.7吨，乘员2人，为60吨级的剪式桥，桥的跨度22米，可通过60吨级的主战坦克，桥体的收放为液压驱动，架桥时间3分钟，收桥时间10分钟。桥体的寿命高达8000架设次以上。据
称，韩国军队装备了56辆K1装甲架桥车。
这里需要说明的是，架桥车不仅能用于“逢河架桥”，更重要的是用于沟壑间的架设。
K1训练模拟器
和“勒克莱尔”主战坦克一样，K1主战坦克在设计之初就配套设计了训练模拟器，包括坦克射击训练模拟器和坦克驾驶训练模拟器。
坦克射击训练模拟器K1坦克射击模拟器室包括四个部分：模拟器主体和乘员站；场景图像生成站；报告厅；教官操作间。模拟器主体全重1413千克，相当于一个炮塔总成，炮长和车长坐在里面与坐在真正的K1坦克炮塔里一样，搜索目标，转动炮塔和火炮，精确瞄准并射击，观察目标毁伤情况，教官给出打分……这一切就与网吧里玩电子游戏一样……当然，战争是残酷的、血腥的，但模拟器里的实践，却可以使乘员迅速掌握射击要领，减少大量的实弹消耗。模拟器主体为六自由度(俯仰、纵摇、横摇)的，可以和坐在真的炮塔里一样摇晃。乘员完成的科目包括各种按钮操作、昼夜射击训练、故障排除训练等。
坦克驾驶模拟器 K1坦克驾驶模拟器室同样包括了四个部分，但模拟器主体和乘员站换成为驾驶模拟器主体。驾驶模拟器主体重1380千克，仅能乘坐驾驶员一人。这个驾驶模拟器同样是六自由度(俯仰、纵摇、横摇)的，可完成各种地形和气候条件下的驾驶训练。形象一点说，模拟驾驶跟电脑游戏中的赛车游戏十分相像，但不是操作鼠标和键盘，而是像实车驾驶员操纵方向盘和油门一样逼真。
“半岛二虎”大PK
令人感兴趣的是，朝鲜半岛对立双方的铁家伙都是属“虎”的，北边的是“天马虎”，南边的是“太极虎”(当然是外人给的绰号)。让我们看一看究竟是“天马虎”厉害，还是“太极虎”更凶。
需要说明的是，这次“铁甲擂台”出场的两只“虎”，一个是“天马虎”基本型，一个是“太极虎”系列中的当家猛士，即K1A1主战坦克。这是朝鲜半岛北南双方军队现装备中最先进的主战坦克。“天马虎”B型和K2主战坦克都还未装备部队，它们可能的对决将是今后的事。
“天马虎”坦克，有人说它是“山寨版的T-72坦克”；而K1A1坦克，有人说它是M1A1坦克的“克隆产品”。看来“半岛二虎”的PK，很有点T系列新型主战坦克和M系列新型主战坦克对决的味道。
在这里，我们不想对两种坦克的火力、机动、防护三大性能单个逐项加以比较，而是综合对比两种坦克对抗的高下，这样做可能更好些。
两只“钢铁猛虎”相遇大PK，谁的威力大，谁更抗打击，谁能先发制人、远程攻击，谁就将占得先机。论火炮的威力，一个是120炮，一个是125炮，口径差不多，但更细致地还要比较二者的身管长径比、炮弹威力、火控系统的优劣等。“天马虎”的主炮为2A46型125毫米滑膛炮，身管长为48倍口径；而K1A1坦克的主炮为Rh120型120毫米滑膛炮，身管长为44倍口径。表面上看，似乎“天马虎”的主炮威力稍占优，但实际上，同样发射尾翼稳定脱壳穿甲弹时，“天马虎”可贯穿2000米处的380毫米厚的均质钢装甲，或者可贯穿1000米射击距离上的400毫米厚的均质钢装甲；而K1A1可贯穿1300米处的510毫米厚的均质钢装甲。尽管二者比较的射击距离不同，但K1A1的“120炮+弹”要优于“天马虎”的“125炮+弹”，似乎不成问题。从有效射程上看，同样发射尾翼稳定脱壳穿甲弹，“天马虎”为2100米，而K1A1为3000～3500米，也是K1A1坦克要占优。从海湾战争的实战经历看来，美军的M1A1坦克往往在3500米的距离上攻击伊军的T-72坦克，而伊军的T-72坦克根本没有还手之力。这也从一个侧面验证了K1A1坦克的远战能力要优于“天马虎”坦克。
从火控系统的先进水平看，“天马虎”坦克的火控系统基本上还是简易型火控系统，而K1A1坦克的火控系统为具有“猎－歼”功能的稳像式火控系统，两者显然不是一个档次上的。这意味着K1A1坦克的火炮可以先敌开火，打得更准，而在对抗中“天马虎”坦克的火炮要吃些亏。
单从火力的比较上，“天马虎”坦克要处于下风，但二者之间的差距并不大。尽管这两种主战坦克的装甲厚度都未公布，但两者首上装甲和炮塔正面装甲的折算厚度都应在500毫米以上，也就是说，双方硬碰硬地以120毫米炮弹或125毫米炮弹攻击对方坦克的首上装甲或炮塔正面装甲，都会有点困难。不过，以“天马虎”坦克上的125炮攻击K1A1坦克的侧面装甲或后面装甲，是足以能击穿的，仗还是有得打。
地点 伦敦希思罗
时间 全年
价格 400英镑（约合4000元）起
更多信息
飞行短训
你有想过吗？有一天太空人入侵了，需要你在紧急情况下开着飞机和他们战斗，还得紧急迫降在飞机跑道上。你肯定这么想过。谢天谢地，现在英国航空公司向公众开放了16个超级逼真的专业飞行模拟器训练，普通人都有机会享受驾驶波音大飞机起飞、翱翔太空以及降落的特殊体验。你只需要选择747或者777型号，就可以直接练习了。
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飞行训练游戏
《飞翔的小鸟2》
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《微软飞行》
关键词:运动模型;模拟器;运动分析
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)02-406-02
System Simulation Model of Boat Motor Realization
ZHANG Yi-jun1, YANG Zhi2, WANG Shi-qiang2
(1.Engineering Institute of Engineering Corps, PLA Univ of Sci. & Tech., Nanjing 210007, China;2.PLA Xi'an Communication College, Xi'an 710006, China)
Abstracts: In this paper, by boat simulator analysis, exerting rotary motion transformation tensor method to solve the three-dimensional of the mathematical system model. Because the rotation transformation tensor method is convenient, simple, practical advantages, making the whole movement analysis of the model calculation has been simplified, besides the establishment of the movement model and the actual model match.
Key words: motion model; simulator; Motion Analysis
在快艇模拟器的设计中,视景仿真平台的开发是在利用虚拟现实技术开发高逼真度、有沉浸感的三维模型,是整个模拟器开发的软件部分。它主要包括了视景仿真三维模型的建立、运动系统数学模型解算三维姿态建立两大部分。其中运动数学模型(快艇模型)是整个模拟器的核心,只有建立正确的运动模型才能保证模拟器最后达到快艇运动时的真实效果。
1 自由度和空间运动分析方法的选取
在运动模型(快艇模型)运动过程中,我们主要关注的数据是它的三维坐标X、Y、Z, 和它的俯仰、侧倾、转向三个姿态,以及运动速度。他们分别为三个位移和三个角度和一个速度。在模型器开发中, 根据实际的情况, 有的能够开发出六自由度的训练模拟器, 如果在外观上再加工细致, 可以说与实物能取得最大的一致。完全模拟实艇车状态下的各种运动情况以达到一种理想状态,是不现实的。基于仿真度、成本――效益比等综合因素的考虑,研究以三自由度仿真器模拟以下三种运动:俯仰Pitch、侧倾Roll和转向Turning运动,这也是实车中使用最频繁最重要的运动姿态。但是,由于我们的运动仿真平台并没有安放在转轮上, 无法实现绕Z轴的旋转, 但是可以三个液压缸同时作上下运动, 所以能够实现俯仰Pitch、侧倾Roll和抬升Heading运动。
目前,世界上用来进行空间机构运动分析的学习方法很多,有四元素法、矩阵、回转变换张量法、建立在球面三角基础上的向量代数法等等.对于绕定点的空间转动,回转变换张量法具有方便、简洁、实用的优点。
2 回转变换张量法解算三维姿态
2.1 坐标轴的转换
2.1.1 绕坐标主轴回转的坐标变换
将坐标系Oijk绕坐标轴k回转θ角,这时得到另一坐标系Oi'j'k'。如上所述,点P在坐标系Oijk中的坐标为(x,y,z),在新的坐标系中的位置坐标为(x',y',z'),如图1所示。
设新坐标系各单位向量i',j',k'在基础坐标系Oijk各坐标上的分量分别为i'i,i'j,i'k。各元素由运动参数―转角θ的函数构成,表示坐标系Oijk绕k回转θ角所得的Oi',j',k'坐标系坐标的变换,表示为Ekθ。
2.1.2 绕共原点的任意回转变换
如图2所示,基础坐标系Oijk绕O任意回转到达新坐标系Oi'j'k'的位置。对于绕共原点任意回转的情况,可以转化为绕坐标主轴连续转动的过程。由坐标系Oijk到达坐标系Oi'j'k'可用欧拉变换的方法,连续三次绕不同坐标主轴而得。方法如下:
1) 取k、k'的公垂线ON,这时i与ON同垂直于k,故将绕轴回转θ角即可到过ON的位置;
2) 由于ON是k与k'轴的公垂线,故将k绕ON回转Ф角而到达位置k’;
3) 由于k'是ON和的公垂线,这时将ON绕k'回转Ψ角,ON可达i'位置。
则按公式及上述变换的顺序,则有:
可知E为坐标系Oi'j'k'对坐标系Oijk的坐标变换矩阵,也为回转变换张量,且等于三个绕坐标主轴的回转变换张量的连乘积。
2.2 转换运算
根据空间两点之间的坐标计算公式,可以分别计算作动器I、II、III在此姿态下的实际长度L1、L2、L3,即:
当i=1,j=a,可得作动器I在此姿态下的长度L1;当i=2,j=b,可得作动器II在此姿态下的长度L2;当i=3,j=c,可得作动器III在此姿态下的长度L3。
由此,可以得出当给定车辆与地面之间的状态参数(俯仰角(±α)、侧倾角(±β)、转向(γ))时,三个作动器活塞杆在此姿态下相应的伸长量ΔL1、ΔL2、ΔL3分别为:
ΔL1=Li-Li0 (i=1、2、3)(4)
2.3 逆运算
对于三自由度运动系统,控制系统的输入变量是三个角度,经转换运算以后变成三个作动器的伸长量。逆运算的目的是为了及时计算运动平台在运动过程中的实际姿态,即通过反馈(位置传感器)同时测出某一瞬间三个作动器的伸长量,经过计算得出运动平台的实际姿态(俯仰角、侧倾角、转向角)值。计算过程如下:
已知各作动器伸长量ΔLi (i=1、2、3)个坐标轴的长度投影为Xi、Yi、Zi。则各作动器长度Li为:
Li=ΔLi+Li0 (5)
式中: Li0为各作动器在平衡位置α=β=γ=0时的长度,相应的在三个坐标轴的长度投影为Xi0、Yi0、Zi0。
由公式(3)得:
又因为:
这是一个非线性方程组Xi、Yi、Zi解这三个方程即可求得α、β、γ。
3 运动模型的特点
采用上述方法解算快艇模拟器三维姿态,建立模拟器运动模型,通过实验证明具有以下特点:1)计算过程相对简单,计算复杂度降低;2)所建立的运动模型和真实快艇运动基本相符,可以作为快艇模拟器的运动模型。
4 结束语
有关建立模拟器运动模型的知识很多,有很多地方值得取研究。文章中提到的六个自由度模型问题,其所考虑的问题就会更多,对其进行研究就必须具有相当的数学功底;还有可以采用别的空间机构运动分析方法对运动模型进行分析。
参考文献:
[1] 肖田元. 虚拟制造[M].北京: 清华大学出版社,2004.
[2] 李安定,尹念东.汽车驾驶模拟器的运动模型研究[J].黄石理工学院机电工程学,2008,24(2):26-30.
安全的极限运动
飞行模拟器中的领军之作，Austin Meyer 公司的“X-Plane”采用了一种称作“螺旋桨分析”的技术，模拟从直升机、小型民用双座飞机到喷气式间谍机和宇宙飞船等大小不一、用途各异的机型。玩家还可以使用游戏中的飞机制造程序和各种零部件，设计并组装自己的个性化飞机，并体验驾机飞行的奇特感受。
不过，并不是每个玩家都有能力驾驭这类游戏。有的人大呼：“我的天呐，太复杂了，我看还是别玩了吧。”因为并不是每一个梦想飞翔的人都有足够的体力、耐力和胆量，也很少有人能够应付面前那块布满仪表的控制盘。但是真正的发烧级玩家却对它如痴如狂。他们钟爱的并不是其它飞行模拟游戏中也有的激烈的战争场面，而恰恰是驾驶“真实”飞机的满足感。
甚至有的玩家已经不满足于四平八稳的飞行，而是希望在恶劣天气中感受刺激的―却也很安全的―飞行之旅。X-Plane的飞行状况背景设置中既有晴空万里的好日子，也有夹杂着雷暴和湍流的倒霉天气。乌云雨雪会在飞行挑战中不期而至，如果玩家不甚钻入冰雹区域，飞机真的会被严重损坏，一旦机翼结冰，飞机就会像秤砣一样飞速下坠……
有挑战也有享受，X-Plane的飞行场景几乎涵盖了地球上所有的名胜。其中包括一万八千个飞机场，玩家可以选择从其中任意一处飞机场，或者航空母舰、建筑物顶层、石油钻井平台、颠簸在波涛中的护卫舰上起降飞机。X-Plane 7中甚至提供了火星表面的场景，让玩家过一次天外来客的瘾。
危险的模拟游戏
微软出品的“飞行模拟器”同样提供了丰富的空间场景：从纽约、西雅图到拉斯维加斯。2001年前，游戏中的协和客机曾飞越曼哈顿上空，其影像显示异常逼真，世贸大楼广场清晰可见。不过，9・11恐怖事件发生后，微软将世贸大楼从“飞行模拟器2002”中永久删除，以免人们睹物伤怀。
针对飞行模拟游戏的指责声也随之而起。一位协助撰写模拟飞行软件的前联合航空公司飞行员Jim Brennan表示：“模拟游戏的绘图都力求逼真，以求玩家借此了解驾驶飞机的真实情况。对于只通过飞行模拟游戏进行训练的说法我认为不太可信。我想，他们应该受过更完整的训练。不过，这些模拟游戏的细节的确值得商榷。”这些逼真的细节包括：玩家可指定所驾驶飞机的型号；游戏中飞机上的仪表盘和现实相差无几；机场航空跑道制作得也十分精确。最重要的是，玩家可以飞越各大城市的建筑与桥梁，就跟真实的情况一样。有些玩家甚至喜欢故意开着飞机去撞建筑物。在模拟游戏中可以体验这些真实的感受，甚至当作凶器去实现一些心底最隐秘的邪恶欲望―反正不会受到法律制裁、自身也没有风险。
在大洋彼岸的日本，电视上正在热播NAMCO公司的战机射击飞行模拟游戏《黄牌空战4（ACE COMBAT 4）》的广告。现今最新式的各类型战机，都会在游戏内悉数登场，如美国造的F-22战机、法国造的幻影2000战机、英国造的大黄蜂战机等等。此外，在PS2的机能下，战机的细微部份、空战的激烈场面都将以几近逼真的方式呈现于眼前。后来，这则广告被紧急撤掉，怕的是观众由其中的空战场景引发不恰当的联想。
模拟训练
据说，撞上世贸大楼的确实接受过模拟训练，这也从反面肯定了模拟训练对实际飞行的帮助作用。其实，美军也一直采用“游戏”这种方式对军官进行训练。美军使用的技术更为全面，飞行员的“座舱”可以产生起飞时的失重感和盘旋飞行时的颠簸感。这套系统的研发人员来自南加利福尼亚大学和好莱坞的电影制作商。
关键词：汽车；线控转向；意图辨识；隐马尔可夫模型；反馈控制
中图分类号：U463.4 文献标识码：A
线控转向系统由于取消了转向盘与转向器的机械连接并通过电子控制单元控制转向，使得转向传动比的设计自由度变大，能够实现保证汽车稳态增益不变的理想转向传动比，让汽车驾驶适合于更多的人群，特别是让更多的非职业驾驶员容易掌握汽车动力学特性[1].但是，驾驶员在紧急转向时，按照理想转向传动比得到的横摆角速度动态响应无论在响应速度、超调量，还是稳定时间上都不是理想的，通过加入横摆角速度反馈控制则可以降低超调量、缩短稳定时间.横摆角速度反馈控制仅在紧急转向工况下进行叠加，因此，需引入驾驶员转向意图辨识环节，以此判定何时进行横摆角速度反馈控制.
驾驶员转向意图辨识本质上是一个模式识别过程，在此领域主要使用的模式识别方法有模糊模式识别、神经网络模式识别和统计模式识别等.其中，神经网络模式识别方法中神经网络的设计和实现没有理论依据可以借鉴，只能依赖于经验[2].结构模式识别方法适合结构性强的模式识别，其抗噪声能力差，计算复杂度高[3].统计模式识别有很多具体的方法，进入21世纪以来，Bayes决策理论越来越多地用来解决具体的模式识别问题，并产生了优异的分类性能[4].基于Bayes决策理论的隐式马尔可夫模型（Hidden Markov Model，简称HMM），由于具有处理时间序列数据的特性，近年来广泛应用于语音识别和驾驶员行为辨识领域中.以HMM为基础的模式识别方法随着样本的增加，模型会变得越来越好.
鉴于转向驾驶行为的强时间序列性，本文以HMM为基础理论，搭建多维高斯HMM模型，对模型中的参数进行训练，辨识驾驶员的转向意图，并根据辨识出的转向意图，对车辆进行不同模式的控制：在正常转向时，车辆按照理想转向传动比控制；在紧急转向时，在理想转向传动比控制基础上叠加横摆角速度反馈控制.
1驾驶员转向意图辨识方法
1.1隐式马尔科夫模型
隐式马尔科夫包含双重的随机过程，分别是Markov链和一般的随机过程.在HMM里，状态是不能直接看到的，观察者只能看到基于状态产生的模型输出（观察序列）.每一个状态与其可能的观察值之间的关系通过一般的随机过程描述；状态间的转移通过Markov链来描述.应用这两个随机过程，能透过HMM产生的观察序列，得到状态时间序列和模型的相关信息.
1.2多维高斯HMM建模及模型参数的训练方法
鉴于HMM的处理时序序列的能力和强的统计学基础，本文借助吉林大学的驾驶模拟器采集转向盘转角和转向盘角速度的数据，对数据预处理后，用BaumWelch算法对紧急转向、正常转向和直线行驶三个转向驾驶行为HMM模型的参数进行优化.然后借助于NI公司的LabVIEW和驾驶模拟器对转向驾驶行为进行实时的验证.整个过程如图1所示.
模型采集的数据都是连续的，为了防止信号量子化造成的信号失真，本文应用多维高斯HMM理论来搭建驾驶员转向行为模型：直线行驶、正常转向及紧急转向.这些驾驶员转向行为对应的多维高斯HMM模型的模型结构如图2所示.
训练数据的采集借助于驾驶模拟器，选定正常转向、紧急转向和直线行驶三个工况，其中正常转向和直线行驶是在驾驶模拟器的一般道路试验场景里完成的，紧急转向是借助于双移线场景完成的.不同年龄的专业驾驶员对应每个工况的多次试验数据构成了整个训练数据集.
对数据集的数据进行滤波处理，将滤波后的数据按辨识长度进行截断、剔除异常数据段之后，借助于Kmeans算法确定驾驶员意识上的直线行驶、正常转向和紧急转向的界限值，根据这个界限值对截断后的数据段进行分类，以得到驾驶员直线行驶、正常转向及紧急转向驾驶行为模型的训练数据.编写MATLAB程序，结合HMM工具箱里的BaumWelch算法，训练得出多维高斯HMM模型参数.
2线控汽车紧急转向控制方法
车辆紧急转向时，转向盘输入的速度较大，车辆瞬态转向特性表现较为明显.为了弥补车辆设计时的瞬态转向响应品质的不足，在车辆理想转向传动比控制的基础上，加入横摆角速度反馈叠加转角控制.系统的控制结构如图3所示，转向执行器的目标控制转角δd由δ1和δ2两部分组成.其中，δ1是根据理想转向传动比计算得出的，理想传动比1/G由转向盘转角δsw和纵向车速Vx确定[8].δ2是横摆角速度反馈控制叠加转角.当辨识驾驶员为正常转向时，横摆角速度叠加转角为0；当辨识驾驶员为紧急转向时，横摆角速度叠加转角由期望横摆角速度和实际横摆角速度的偏差经过PID调节得到.
从控制结构上看，理想传动比是内环控制，它能有效地进行车辆稳定性转向控制；横摆角速度反馈是外环控制，只在特定工况下进行.采用理想传动比控制，可以保证汽车的转向控制算法在全工况内都切实有效.由于实际转向工况复杂，不全是稳态转向，而驾驶员在紧急转向时接近阶跃转向，此时按照理想传动比计算的转向输入横摆角速度动态响应无论从响应速度、超调量，还是稳定时间上都不是理想的，若通过叠加横摆角速度反馈控制，则可提高车辆的瞬态转向品质.
2.1理想转向传动比设计
线控转向系统转向传动比控制策略设计结合了理想转向传动比和模糊控制转向传动比各自的优点[9].当汽车低速和高速行驶时采用模糊控制转向传动比，满足驾驶员低速转向灵敏性和高速转向平稳性的要求.汽车中速行驶时，采用理想转向传动比，保证汽车横摆角速度增益不变，降低驾驶难度和负担，使驾驶员更容易掌握汽车动力学特性.因此，线控转向系统转向传动比具体设计如下：1） 当车速0～20 km/h时，转向传动比保持为固定值6；2） 车速在20～30 km/h时，转向传动比从6平稳过渡到理想转向传动比；3） 考虑基于模糊控制的车速在90 km/h时，模糊控制转向传动比与理想转向传动比较接近，均为18左右.因此，选择车速在30～90 km/h时，采用理想转向传动比；车速为90～95 km/h时采用数据拟合的方法实现传动比向模糊控制转向传动比平滑过渡；车速大于95 km/h时，采用模糊控制转向传动比.具体的转向变传动比如图4所示.
3实验结果分析
为验证线控转向汽车紧急转向时，叠加横摆角速度反馈控制的有效性，对比了有反馈控制和无反馈控制的实验结果.受实验设备及条件的限制，实验台实验无法给出相同的两次紧急转向输入，因此，先进行了转向盘角阶跃输入工况的软件仿真验证.仿真时，车辆以80 km/h的速度行驶，施加如图5所示的转向盘转角，图6为相应的车速变化曲线.
从图7与图8的仿真结果可以看出，仅有理想传动比控制的车辆在转向盘阶跃转向1.2 rad时，侧向加速度约有0.35 rad/s的超调量，横摆角速度约有0.38 rad/s的超调量，超调量数值均较大.在添加横摆角速度反馈控制后，侧向加速度的超调量降低了约0.32 rad/s的超调量，横摆角速度的超调量降低了约0.35 rad/s的超调量.不仅如此，在叠加反馈控制前，汽车瞬态转向的稳定时间约为1 s，而在叠加反馈控制后，这个时间缩短为0.4 s左右.由此可见，叠加反馈控制能保证车辆良好的瞬态转向特性.
在进行软件仿真后，又在线控转向系统硬件在环实验台上进行了验证.实验选取了两次基本相同的工况来比较验证叠加横摆角速度反馈的必要性.图9给出了图11的驾驶员转向行为辨识结果，在角阶跃转向开始阶段准确辨识出驾驶员的紧急转向行为.其中，右侧轴线中的0表示直线行驶，1表示正常转向，2表示紧急转向.在辨识驾驶员紧急转向行为后，叠加横摆角速度反馈控制，降低阶跃转向时的横摆角速度超调量.车速变化如图10所示，两次转向盘转角输入分别如图11与图12所示.由于设计的叠加横摆角速度控制是依据驾驶员转向行为辨识结果决定的，所以在整个转向过程中，先在6～16 s阶段采用转向盘转角连续正弦输入模拟正常的转向操作，再在16 s～25 s采用转向盘转角阶跃输入模拟紧急转向工况.从图13与图14的实验结果可以看出，仅理想传动比的横摆角速度的超调量约为0.3 rad/s，而带反馈控制的横摆角速度曲线基本消除了此超调量.汽车瞬态转向的稳定时间也缩短约0.5 s.
4 结语
本文以HMM为基础理论，搭建多维高斯HMM模型，利用吉林大学驾驶模拟器对模型中的参数进行离线训练，达到在线辨识驾驶员转向意图的目的.根据辨识出的驾驶员转向意图，对车辆进行不同模式的控制：在正常转向时，车辆按照理想转向传动比控制；在紧急转向时，在理想转向传动比控制基础上叠加横摆角速度反馈控制.实验结果表明：驾驶员转向意图辨识结果准确，紧急转向时叠加的横摆角速度反馈控制能够有效降低线控汽车瞬态转向响应的超调量、减少稳定时间.
参考文献
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[2]耿冠宏，孙伟，罗培.神经网络模式识别[J].软件导刊，2008，7（10）：81-83.
[3]杨合超，宋海歌，周雪梅.模式识别的主要方法及其应用[J].电脑知识与技术，2008，S2：156-157.
[4]卢力，田金文，柳健.统计模式识别研究进展[J].军民两用技术与产品，2003，11：39-42.
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我国石油行业的发展与现场地质情况等密不可分，充满着危机和挑战。对于员工的能力和安全意识要求很高，传统的进场培训有一定的局限性，例如：职业培训效果是否良好主要依赖于教师的水平，培训过程没有明确统一的评价标准，针对性差，没有可重用性等。可见传统的培训技术不但受时间、空间的限制，而且在人力、资源、经费、组织实施等方面都存在很大问题。尤其对于危险作业或不具备实验条件的高级培训，传统的培训方式更是难以实现。传统培训模式的局限性制约了人们所期望的培训质量和培训效率，满足不了现代社会的需求。
钻井模拟器采用虚拟制造技术的概念，开发过程基于现代计算机控制技术、计算机仿真技术、计算机图形技术、计算机网络技术，并结合了钻井工程的实际工艺，改变了原有的钻井培训方法。它为用户提供了起下钻、钻进、井控和钻井事故及复杂情况处理等作业的操作过程模拟，主要用于钻井司钻、钻井技术人员的操作培训和安全培训，并为学员培训考核提供了教师评分系统，解决了传统培训过程中客观上无法解决的技术难题。作为新型的针对油田具体情况开发的培训系统，钻井模拟器有着积极的意义。
2．基于虚拟现实技术的虚拟培训
该设备是以控制为中心的VM设备，主要用于钻井人才的培训。这套虚拟培训设备运用虚拟现实技术，真实生动的模拟了钻井工艺流程的细节。学员能够通过对仿真钻机设备的操作，直接观察到钻井平台上的活动以及操作结果，最终达到让培训人员掌握正确操作过程的效果。虚拟培训有以下特征：
2．1仿真性
在虚拟现实技术支持下，虚拟培训设施与真正的培训设施功能相同，操作方法也一样，学员通过虚拟培训设施训练技能与现实培训基地里同样方便。这是因为虚拟培训环境无论是现实的环境还是构想的环境，都是虚拟的但又是逼真的。理想的虚拟环境应该达到使受训者难以分辨真假的程度。
2．2开放性
虚拟培训环境可以为所有受训者在任何时间、地点提供各种培训的场所。实际上，虚拟培训环境的内涵是广泛的，它不同于传统的培训基地概念，它具备可以进行类似于传统培训项目的环境，但更擅长的是使学员置身于培训项目对象中的逼真环境。凡是受训者可以通过有关器具操作，来学习或训练某种技能的虚拟环境，并都归之于虚拟培训环境。
2．3超时空性
虚拟培训环境具有超时空的特点，它能够将过去世界、现在世界、未来世界、微观世界、宏观世界、客观世界、主观世界幻想世界等拥有的物体和发生的事件单独呈现或进行有机结合，并可随时随地提供给学员进行培训。
2．4可操作性
受训者可通过使用专门设备，用人类的自然技能实现对虚拟环境的物体进行操作，就像在现实世界中一样。
2．5对应性
学员的培训内容与虚拟环境是密切对应的。例如，学员要学习飞行器驾驶技术，那么虚拟环境就是飞行器飞行的模拟环境。对应性将能为受训者设定各种复杂的情况，以提高受训者的应变能力，从而使得他们在实际环境下能得心应手的处理各种情况。另外，虚拟现实技术能按每个学员的基础和能力，对应性的开展个性化的教育培训。
3．钻井模拟器视景仿真系统的分析与设计
计算机图形学是研究现实场景计算机显示的科学，也是利用计算机处理人类所能看见的图景的手段和方法。视景仿真技术是以计算机图形学为理论基础的三维模型动态显示技术，基本原理是：根据观察点及观察方向对场景进行实时计算和实现，并做到对三维复杂环境中物体运动的实时交互控制，产生良好的动画效果。实现三维模型视景的实时动态显示，一方面要求计算机硬件有高速运算能力和很强的三维图形处理功能；另一方面还要求在算法和软件上有所发展，以便在硬件平台上取得更好的实时动态显示效果。视景仿真系统是钻井模拟器的重要组成部分，它提供给用户一个三维的真实感视觉环境。
3．1钻井模拟器视景仿真系统分析
钻井模拟器在虚拟培训过程中需要模拟井场环境和操作结果，这就需要视景仿真系统根据钻井模拟器司钻控制台的操作过程，实时模拟出井场环境的变化和司钻、井控操作对钻井过程的影响。在现实的司钻和井控过程中，操作错误和地质环境变化都是事故的诱因，在钻井模拟器视景仿真系统中也模拟了事故发生过程和事故排除的情况。实时地显示钻井过程中的数据，计算参数。根据司钻台操作的具体行为，依照物理模型和数学模型来模拟设备运动的过程，使得钻井模拟器视景仿真系统的三维动画过程更贴近现实。
钻井模拟器视景仿真系统需要对井场设备、自然环境、井下情况进行实时的动态模拟，使培训者在培训过程中除了学习操作知识，还能更有效、直观的学习到理论知识。硬件设施和三维图形软件的结合实现了虚拟模拟系统，培训人员能够通过这套虚拟培训设备完成所有钻井工作人员所需要的专业知识和实际操作技术。
3．2实时场景系统组成
根据钻井模拟器视景仿真系统的需要，开发过程在WindowsxP平台上，建模部分使用3DMAX完成机械部件的模拟，模型的管理由3DExplorer~成，并实现模型数据文件的转换导出。程序对模型的控制由C++Builder6．0实现，整个开发过程基于OpenGL2．0。
钻井模拟器视景仿真系统的实时场景组成包括以下几个部分：三维图形实体模型、钻井模拟器视景仿真系统控制程序、GLSL编写的渲染效果。
在整个组成部分中，最重要的是钻井模拟器视景仿真系统控制程序，在程序中完成了以下工作：场景初始化、工艺动画控制、与主控机通信、参数显示、碰撞处理以及特效渲染。
场景初始化：由于钻井工艺的复杂性和虚拟培训的操作性，每个作业当前场景都有所不同。在一个新的作业开始前，图形程序在接收到控制机发出的作业指令后初始化当前场景，例如：钻井平台上各操作部件当前的数量、状态以及位置。
工艺动画控制：在完成规定工艺作业的过程中，司钻控制台做出的每一个动作都将转换成数字信号传递给主控机，再由主控机发送协议数据给图形程序，图形程序得到参数后，做出具体反映。在图形机上体现出钻台上各种控制系统的运动参数、具体动作、视图选择(包括上视角、井下视角、防喷器视角、多视图显示等)等。
与主控机通信及参数显示：主控机的设计主要由钻井模拟器设计的需求决定，由于这套仪器主要用于虚拟培训，教师和学生之间有教与学的关系，主控机能够提供给教师一个教育平台，提供作业调度、控制、评分等功能，与此同时，传递司钻控制台上发来的各项数据，并把与操作有关的数据发给图形机，即钻井模拟器视景仿真系统，两方通信，传递参数并进行数据处理，在屏幕上显示操作过程中需要操作者了解的参数值。
碰撞处理：在三维图形的运动仿真过程中是不允许有“穿墙而过”的状况发生的，因此要对运动物体作碰撞检测的处理。为了遵循模型运动的真实感，钻井模拟器视景仿真系统当然也包括碰撞的检测与处理部分。
渲染特效：实现对火焰、气泡、液体喷涌效果的模拟，使用GLSL实现电影级的光照效果，可以分别模拟白天，夜晚，探照灯等光照模式，大大地提高了图形效果和真实感。
3．3钻井模拟器视景仿真系统设计
一个性能优越、功能完备的系统需要在设计阶段就进行详细的设计规划。这样，在后期的开发过程中才能完成高质量的软件项目。钻井模拟器视景仿真系统的设计遵循面向对象的原则，在系统的稳定性、可扩展性和兼容性等方面都有突出的表现。
3．4系统特点及设计目标
钻井模拟器视景仿真系统要求有以下特点：
1)可以生成高质量的图形，实现实时的可控动画。
2)图形的生成快速稳定，对图形硬件要求不高。目前，系统配置为NVIDA6800，NVIDA6系列以上显卡都可以实现高质量的图形动画。
3)提供给用户多角度、多视图的工作窗口，方便用户定位观测，在操作过程中既能观察整个场面，又能集中观察工艺作业下重要部件的工作过程。
4)建立模型细致、真实，宏观模型和微观模型通过软件和程序分别建模，真实感程度高。
经过分析钻井模拟器视景仿真系统的系统特点后，设定该系统要达到以下目标：
可扩展性：对于新模型、新器件、新工艺的增加，方便快捷，可以在短时间内完成对系统的扩展。
兼容性：系统可以用于Windows2000／XP平台，兼容于各种图形加速硬件。
敏捷性：图形生成迅速、稳定，一般的图形加速硬件既可满
足要求；系统应达到反应迅速、操作灵敏的功效。
3．5基于面向对象的系统设计
钻井模拟器图形系统的设计是基于面向对象的，系统规模较大，设计复杂。基于在钻井工艺中涉及到的物体较多，并且各个物体在不同的方面有不同的特性，因此在设计之前，应确定设计类的准则。对本系统而言，这里关心的是用物体如何展现工艺流程，所有类的设计应该围绕物体的动画功能需要来进行。
在钻井各工艺流程中，大钩、钻杆等物体是系统动画的载体，具有物体自身的方法和属性，因此，可以将其封装成类。根据围绕物体的运动功能来设计类的思想，将液压大钳和液压大钳的活塞、吊卡的主体和活页设计成不同的类，这样设计不仅可以使动画更加逼真，还能提高系统灵活性。
关键词：坦克兵动态训练模拟器； 嵌入式控制系统； 液压控制； 实时控制
中图分类号：TN91134; TH137文献标识码：A文章编号：1004373X(2011)23001703
Hydraulic Control Device System of Dynamic Training Simulator
YANG Chao1, NI Daowei2, SUN Baoliang1
(1.Department of Electronic and Information Engineering, NAAU, Yantai 264001, China;
2.Yantai Zhong Yu Aeronautical Hydraulic Pressure Limited Company, Yantai 265500, China)
Abstract： Taking the moving performance of the main combat tank M1A1 of America as a target, a design process of hydraulic control device of dynamic tank driving training simulator is described, which adopted a new embedded hydraulic control system, overcame the shortcomings of longtime instability and the high realtime and synchronous performance of three hydro cylinder. Further, the controller has a smaller size than a general three degree freedom controller with complex calculation. The training simulator is easy to operate and stable, and satisfy the requirement on simulated training of tankman very well. The developed dynamic driving training simulator provided a reference for other dynamic training simulator.
Keywords： dynamic tank driving training simulator; Embedded control system; hydraulic control; realtime command
收稿日期：201107060引言
长期以来，坦克手的培训都是利用真实的坦克和场地进行的，这样的训练尽管具有实地演练优势，但是坦克行进路线和路况少，耗油量大。坦克兵动态训练模拟器正是为了弥补实地演练的一些缺点，辅助培训坦克驾驶员而设计的。本文以美国战后第三代主站坦克M1A1艾布拉姆斯坦克为目标，介绍了一种坦克兵动态训练模拟器液压控制部分的设计流程。为了增加模拟训练的真实感，模拟器采用高性能嵌入式控制系统实现液压系统的控制，增加训练模拟器的动作实时性和地面多种行驶姿态，并利用三个液压缸支撑一个平面的设计，形成三自由度的运动姿态模拟。
模拟训练器的液压伺服系统如果采用模拟系统，其响应快，但由于参数调整非常难，自适应性差，以及参数漂移等问题使得模拟系统难以保证长期可靠运行。用数字系统代替模拟系统的难点在于三路油缸的实时和同步控制。本文设计了一种嵌入式控制器――嵌入式平板电脑ZY100作为人机界面和控制器，以期实现液压伺服系统的可靠性和实时性要求。三自由度控制的复杂运算采用烟台中宇航空液压有限公司的嵌入式控制器完成，实现计算机、PLC和触摸屏显三合一，这样使集成化高、连线少、体积小、厚度只有20 cm，而一般的三自由度控制器都比较厚，虽然嵌入式液压控制研究已有许多在国内外公开发表的文章［14］ ，但具有如此小体积、高集成化、三自由度复杂运算的控制器在国内期刊上鲜见发表。
1动态训练模拟器的工作原理
坦克兵动态训练模拟器液压部分是由三个液压伺服缸支撑一个平面，使其能形成三自由度的运动，以模拟坦克在不同的地面上的行驶姿态。其中，三个油缸的运动轨迹由用户在人机界面预先设置，计算机产生三路数字电压信号，分别经过D/A变换、放大，转换成电流信号去控制三个伺服阀的开度和方向，从而独立控制三个油缸的运动方向和速度，使底部的三路油缸控制顶部平台做三自由度的运动。为了能够正确调整油缸的移动，通过与油缸相连的位移传感器的反馈信号构成各自由度位置闭环控制，将油缸位移电压信号与计算机输出信号比较，然后根据差值信号，纠正油缸移动的实际位置。因此，位移传感器输出的是负反馈信号。本文计算机经D/A转换后的输出电压为0～10 V。开路状态下， D/A转换后的输出电压0～10 V对应油缸移动距离0～200 ms，且D/A输出与油缸移动距离成正比；位移传感器的输出为0～10 V，对应油缸0～200 ms的移动距离，且与油缸移动距离成正比。
为保证油的顺利流动和油泵的正常工作，在油箱里油泵到油缸的通道中设置了人工控制溢流阀。溢流阀中的油压及油泵中的液位将通过压力传感器和液位传感器送到计算机实时监控。如果发现油压过高或过低，通过旋转溢流阀开关，可以改变输油管管口的大小，调整油压，使油压满足正常工作要求。如果液面过低，计算机将产生报警信号，同时送出关机信号，关掉油泵驱动电机。
另外，油温的范围也会影响油泵的正常工作，系统通过油箱中的温度传感器提取温度信号，并送计算机处理；当油温较高时，系统将输入冷水使油降温；如果油温超过一定温度，计算机将报警。当油温较低时，停止送水。
整个系统的原理框图如图1所示。图1坦克兵动态训练模拟器原理框图2系统设计
2.1硬件
坦克兵动态训练模拟器的硬件系统包括开关电源、嵌入式控制器、液压缸、放大器、伺服阀、油缸、液位传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、油箱、油泵、溢流阀等。
2.1.1计算机
系统采用了嵌入式平板电脑ZY100作为人机界面和控制器，它集微处理器、PLC、触摸屏、A/D转换、D/A转换为一体。模拟训练器通过底部的三路油缸控制顶部平台的运动，油缸的运动轨迹由给定的计算公式得出，控制的难点在于三路油缸的实时和同步。该油缸是通过伺服阀的开度和方向以及位移传感器的反馈来确定运动位置，达不到实时性要求就无法对油缸位置进行精确的控制。平台的位置由三路油缸共同决定，如果不能做到三路油缸同步，也就无法得到设想的运动轨迹，达不到预定的目的。
液压伺服系统控制效果好是因为采用模拟系统（响应快），但由于参数调整非常难，自适应性差，以及参数漂移等问题使模拟系统难以保证长期可靠运行，用数字系统代替模拟系统时，只有当数字系统采样时间和响应（循环周期）时间达到1～2 ms时基本上与模拟系统一样，达到1 ms时，效果更好。为了满足液压系统的实时性和稳定性要求，先后试验过工控机、PLC 等多种控制平台，但是大多不能满足苛刻的实时性要求，最终采用自行研制的响应快、可靠性高的嵌入式系统，设计了嵌入式控制器――嵌入式平板电脑ZY100作为人机界面和控制器。
该控制器通过选用12位高精度的模拟量输入/输出端口，直接与CPU进行通信，响应速度快。位移传感器送过来的电流信号，能迅速转化成位移量，获得油缸的当前位置，与给定的目标位置进行比较输出，控制油缸的运动。在CPU强大的计算能力支持下，从采集、转换、比较到输出，总共耗时不到0.5 ms。采用ZY100外部选配的模拟量输入/输出端口，不但很好地满足了实时性要求，也降低了硬件成本。
ZY100带有色彩丰富的人性化界面，可以对设备的运行情况进行实时监控。简单方便的触摸屏控制方式，使安装和操作变得十分简单。
嵌入式控制器指标如下：
(1) 24路可编程TTL电平开关量输入输出;
(2) 16路单端/8路双端模入;
(3) 4路独立模出;
(4) 3路计数通道。
2.1.2电源与接地
本文采用明伟牌开关电源，输出电压分别为±9 V，±24 V，＋5 V。其中，±9 V供给三路电压/电流放大器；24 V供给溢流阀和三路伺服阀。
系统配有UPS，保证系统不断电。为了保证可靠接地，本文采用了模块化布局。
启动电机时有三角型接法到星型接法的转换，需要延时6 s；电机启动后需要延时2 s再启动通道阀和系统阀，同时给稳压电源通电。
2.1.3PLC
为了增加带负载的能力，微处理器产生的控制和报警信号通过PLC输出。该输出控制电机启动、停止；控制溢流阀的开启、停止；当温度过高时，输出报警信号。
2.2软件
系统软件在LabWindows/CVI软件平台开发，支持的操作系统是Windows 9x和Windows 2000，硬件要求 Intel Pentium 166 B，内存128 MB，128 MB以上CF卡和多功能数据采集卡。该软件可根据设定的曲线模式，输出数据到电液伺服阀，模拟坦克的颠簸振动效果。系统可实现数据采集、状态检测、曲线显示、闭环反馈输出等功能。
软件的功能之一是使计算机产生不同的电压波形，以控制伺服阀的开度和方向有：时速45 km/s,67 km/s颠簸路面；时速30 km/s；49 km/s凹凸路面；加速行驶；左后、右后左前、右前倾斜。
3结论
本文实现了M1A2主战坦克的各项参数指标模拟包括：时速67 km/s颠簸路面；时速48.3 km/s凹凸路面；7 s的时间内将速度由0~32 km/s加速；爬坡31°，通过高1 m的左垂直墙、左后、右后、左前、右前倾斜。
该设计主要有三个特点：
(1) 三自由度控制这种程度的复杂运算来用烟台中宇航空液压有限公司的平板电脑完成，实现了计算机、PLC和触摸屏三合一，集成化高、连线少、性能稳定、体积小、厚度只有20 cm，较一般的三自由度控制器体积小得多,并且克服了用模拟控制系统实现时由于参数调整非常难，自适应性差以及参数漂移等问题使得模拟系统难以保证长期可靠运行的缺点，克服了一般用数字系统代替模拟系统时难于三路油缸的实时和同步控制的缺点。另外，数字控制系统较模拟控制系统更加灵活，在以后进一步的研制中，可以根据具体情况，通过编程，增加更多的控制功能。
(2) 软件编程使人机界面操作平台实现了傻瓜式操作，减少学习设备的训练强度。
(3) 模拟的道路状况可通过实时采集数据输入到计算机。目前，正在进行该产品的升级换代，将使新一代产品的功能更加完善，性能更加稳定。
本文设计的M1A2型主战坦克的坦克兵动态训练模拟器，界面操作简单，运行稳定，实时性好，较好地满足了对坦克手的模拟训练要求。实验效果表明，该坦克兵动态训练模拟器可以灵活地模拟坦克经过的各种地形，可以成功地用于坦克兵动态模拟训练。
本文的研究成果不仅为坦克兵训练模拟器的进一步完善打下基础，也为诸如飞机、太空舱等其他类型的训练模拟器的研究提供了参考。
参考文献
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关键词：飞行仿真 电动操纵负荷系统 负荷模型
中图分类号：V32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0007-02
模拟机训练现在已经是飞行员训练、评估中不可或缺的重要环节，对于模拟训练仿真程度的要求也越来越严格。操作系统作为飞行员模拟机训练中的重要硬件结构，直接影响到飞行员的训练效果，一套逼真的模拟机操纵系统对行训练的重要性是不言而喻的。操纵负荷模型作为操纵系统的灵魂，直接影响到模拟机/器与所模拟的飞行器之间的操纵相似程度，从而影响到飞行员在该模拟机/器上的训练水平。
1 原理及架构
典型的飞机操纵系统包括座舱内飞行员可操作的操纵装置（杆，盘，脚蹬，桨矩杆等），它们通过钢索、连杆、线传装置与引起操纵面运动的的操纵系统其余部分相连。在飞行模拟器中，本系统是通过将座舱操纵装置连接到操纵负荷系统来模拟的。图1描述了操纵负荷系统所模拟的一般飞机操纵系统，图2给出了相应的弹簧质量阻尼器系统，图3给出了典型的模拟器操纵负荷系统的安装。
可见，真实的飞机操纵元件、以及作动器和控制器，代表飞机操纵系统的前端质量。前端质量的位置和速度来自作动器的位置传感器。操纵负荷软件仿真后端系统质量和钢索系统中的力。后端系统模型决定了作用在后端系统上的总力，也就决定了后端系统的加速度，速度和位置。
前端系统位置和模拟的后端位置之差是钢索系统的拉伸/压缩。由于钢索是当作一个刚性弹簧仿真的，所以钢索力与拉伸量成比例，钢索力同等作用在前端质量和后端质量上。
2 静态操纵力的分析
本节描述了飞行员感觉到的静态力以及如何辨识特性参数。图4给出了一个典型操纵系统所测得的操纵力，该力被作为操纵位置的函数绘制出来。
测量静态力时有两点是非常重要的。第一，当系统演示摩擦力时，最好让操纵装置在测量过程中连续移动以得到最大摩擦力。如果保持操纵装置在某一位置，保持那一位置所需的力可能落在摩擦区域内的任何地方。第二，必须非常缓慢地（准静态）移动操纵装置，以防止系统的动态（质量和阻尼）影响测量。使用Fokker的操纵力测量系统可以很容易地得到这样的图线。
初看这些数据，能够看出该操纵系统包括中立位置附近的一个起动弹簧、摩擦、几个感觉弹簧梯度、以及位移极限。箭头指出了测量时位移的方向。下面也将按同样的过程分析这些信息。
当测量飞机操纵系统时，操作者从（A）点开始，在（A）点不施加力（手松开），操纵装置停在配平位置。然后施加前向的力，操纵装置一开始非常吃力，因为它是在起动弹簧区域内向（B）点移动。经过（B）点后，起动引起的力变为常值，力的变化只与感觉弹簧有关。注意（C）点附近感觉弹簧斜率的变化。当操纵装置到达（D）点，操纵面到达它的位移极限。当操作者继续施加更大的力，仅仅是座舱操纵装置移动，直至达到（E）点的座舱位移极限。既然操纵面停在（D）点，那么（D）点和（E）点之间的移动是由于钢索拉伸的结果。座舱内操纵装置的位移限制在（E），所以再进一步施加力只会产生很小的或者根本没有操纵位移。
当施加的力减少时，操纵装置首先离开座舱止动位置，然后操纵面离开后端位移极限。力继续保持相同的趋势直到操纵装置到达中立位置。前进和返回力之间明显的滞后现象是由于摩擦。向后的力与向前的力相似。
操纵系统内产生力的组件具有可加性。因此特性起动力、感觉弹簧、摩擦和止动力可以单独确定，总力与基准飞机数据相等。图5说明了力的分类（来自于举例飞机的数据）。
一般操纵系统模型包括图5所示的每一分力的特性仿真。只需确定每一分力的参数值。每一分力的模拟需要它自己类型的参数，但其范围通常为力水平、位置、和/或斜率。
当计算静态力图线来确定特征参数时，需要考虑下列问题。
力水平可以直接读出来。例如起动水平为±5磅。
当确定一特性力发生的位置时，弄清楚力是在前端系统还是后端系统发生（或者至少它将被在哪儿模拟）是很重要的。既然后端系统产生的力由前端系统飞行员施加的力来抵挡，所以需要记住承载负载的互连钢索要拉伸，拉伸量与力成比例。
钢索的刚度可从静态力图线中直接测得。D点和E点之间的区域表示由于钢索的拉伸而引起的力的改变。两点之间曲线的斜率（力的变化除以位置的变化）就是钢索的刚度。在我们所举的例子里，钢索刚度约为50磅每英寸。在有些情况下，钢索的拉伸并不如此明显。在这种情况下，必须使用机身制造厂商的数据。后端系统力产生的位置可以通过读取座舱操纵装置的位置减去钢索拉伸的量计算得到。在任意给定座舱操纵装置位置处的钢索拉伸量等于该位置的力与钢索刚度的倒数的乘积。
前端系统中的特性力的位置可以直接从位置轴上读出。后端系统内的弹簧斜率可通过用力（从数据中测得）的变化除以后端位置（由座舱位置转换成后端位置）的变化得到。
不管向前或向后，摩擦力大小相等，与速度方向相反。因此摩擦力水平是所测得的平均滞后宽度的一半。另外摩擦可以分为前部摩擦（操纵元件内的摩擦）和后部摩擦（操纵面内的摩擦）。经验表明绝大部分摩擦应该在后部系统中模拟。
3 动态操纵力的分析
本节讲述飞行员所感觉到的动态力以及如何调整特性参数以与飞机随时间变化的曲线相匹配。对大多数有鉴定需求（FAA，CAA，NTSC）的机构来说，要求与飞机操纵装置的时间曲线相匹配。与时间曲线相匹配的目的是确保模拟器的动态参数与飞机的动态参数匹配。
动态参数的确定比静态参数的确定要困难的多。理由在于它们给出的图线形式：静态力参数是通过力对位置的曲线给出来的，动态参数是位置对时间。静态力可由力对位置的曲线直接确定，而动态力只能由位置对时间的曲线间接得到。
图6给出了飞行操纵装置随时间变化的曲线图。该飞行操纵装置加载有一个感觉弹簧，这样给出初始偏差，然后放开，操纵装置就会被拉回至中立位置。图6所示的控制装置是过阻尼的：它不会在中立位置处振荡。增加图6的阻尼，系统会以更慢的速率回到零点。增加速度极限系统会以较快的速率回到零点。
图7是一个欠阻尼系统随时间而变化的曲线：飞行操纵装置在中立位置来回振荡几次。振荡的产生与质量的效果有很大关系。阻尼增加了，相同时间内振荡变小（也变少）。惯性增加会使振荡更大，时间更长。摩擦增大会使振荡变小（也变少）。
总而言之，飞行操纵系统 “自由释放”由下列各项决定。
（1）回中力（感觉弹簧，气动力）。
（2）系统阻尼。
（3）系统惯性。
（4）速度极限。
4 通用模型详细说明
在此通过一个通道的模型方框图8的对ECoL 8000系统中实现的通用模型进行了详细的说明，其他通道亦使用相同的模型。LaPlace算子‘s’表示积分。
通用模型模拟的是两个刚体，之间弹性连接（钢索/推拉杆），如图1所示。第一个刚体代表飞行操纵前端系统，由模拟器飞行操纵装置和ACU中的力回路控制器来仿真。第二个刚体代表飞行操纵面（升降舵/副翼/脚蹬/旋转斜盘），在操纵负荷计算机中仿真。模型中不包括力传动和位置传动，力是指作动器力传感器的测量值，单位为牛顿，位置为扇形旋转轮的输出角度，单位是度。
仿真模型包括下列要素。
杆/座椅抖振器：包括一个幅值和频率可以实时选择的单个的正弦发生器。抖振器可以是一个“力”抖振器（一个正弦波的力被叠加到模型力上），或者是一个“位置”抖振器（操纵装置/座椅由一个正弦波位置指令信号驱动）。力抖振器能够模拟如紊流或杆的失速特性，位置抖振器能够驱动座椅来模拟诸如在直升机内所感觉到的摆动。当幅值为正时，抖振器作为力抖振器工作，当幅值为负时，作为位置抖振器工作。在后一种情况里，“堵塞位置”被叠加以确定的正弦波。
前端系统和后端系统之间的连接：连接/钢索的拉伸量是前端位置与后端位置之差。连接力是连接拉伸量与连接刚度的乘积。在连接死区内连接力为零。
后端系统：代表操纵面或者直升机的旋转斜盘，被作为一个有摩擦和阻尼的刚体来模拟，摩擦和阻尼由主机控制。自动驾驶仪的输入也可以由后端系统来模拟：将“A/P 接通”置为1，使自动驾驶仪接通，输入一个指令速度。注意：如果后端摩擦被设置在足以克服模型力的水平上，操纵装置就只能响应指令速度。如果自动驾驶仪接入，后端摩擦对自动驾驶仪起到切断水平的作用。后端止动也在本系统内模拟。
感觉弹簧/配平系统：感觉弹簧力是后端位置与配平位置之差的非线性函数。配平位置是感觉弹簧计算的参考位置。配平位置是来自主机的配平速度的积分。配平位置被限制在后端位置极限内，输出送给主机。主机能够设置三级感觉弹簧斜率和两个断点。有一个限制程序防止断点的错误设置。要注意，此处所提到的配平是指机械配平。气动配平可以通过气动力偏差来模拟，如果飞机是可逆的，可以用感觉弹簧来模拟气动力。
起动：起动是一个与感觉弹簧串联的非线性弹簧。配平位置为起动力计算的参考位置。主机能够设置线性梯度，力以该梯度上升至起动水平，还能够设置起动水平。该模块计算的力决不会超过主机设置的起动水平。
气动力：气动力由主机计算，当作操纵面偏移量的函数。主机能够输入一个气动力偏差和一个气动力梯度。二者应该变化得比较缓慢，作为动压和飞机状态的函数。
通用模型包括一个配平/自动驾驶仪开关。下为可能的组合见表1。
5 结语
本文描述了Fokker ECoL系统中所用的通用操纵负荷模型的架构、功能，以及通用模型的特点、详细信息，并使用方框图对模型加以说明，对模型参数的作用也作了较为详细的阐述。了解操纵负荷模型，对运行、维护、改造、设计飞行模拟机/训练器中的操纵系统是有用的。
参考文献
[1] System description & Specification Ecol 8000 Q&C_line ECLS.
华阳Air宝车载空气净化器
众所周知，人们大部分的驾车时间并不长，作为一款空气净化器要净化够“快”才健康。为了保证这点，华阳选取顶级鼓风机供应商，保证净化器风量更大、噪音更低。多层过滤技术可以去除小至0.3微米的颗粒，别说发丝了，就是微生物、病毒、花粉也不在话下。内置负离子发生器可以进一步优化空气质量，重要是车内PM2.5的实时密度会用数值告诉您。
车内蹭4G
EE车载4G WiFi装置
EE Buzzard专为汽车后市场开发了一款无线路由装置，这玩意儿未来能否成为车载无线网络解决方案的基础应用我们不得而知，先围观一下无妨。Buzzard包含了一个传统的USB数据传输设备，你可以直接插入汽车的USB接口，即可通过WIFI享受4G无线网络连接。这样就可以打发前排或者后排闹腾不停的小屁孩了，甩给他们一台平板电脑或者可联网的游戏机就好了，前提是先缴费入网。
战斗格
APR GTC-200尾翼
美国APR是制造碳纤维方面的能手，其出品的这款GTC-200尾翼可以说是为丰田86量身打造，59.5寸宽和10寸的高度，可为汽车提供完美的行驶下压力。在工艺上，这款产品由碳纤维增强复合材料打造而成，利用高质量的铝合金模具，采用高温高压和真空装袋而成，能够保证在高速行驶下强度。如果想让爱车变成赛车或者想漂移一下，这个是不可或缺的装备或道具。
多样化驾驶需求
邓禄普DIREZZA DZ102
邓禄普DZ102轮胎是上一代DZ101的升级商品，拥有DIREZZA系列中引以为傲的抓地性能，DZ102并采用了复合配方结构以及4D NANO DESIGN新材料开发技术来提升干湿路面的抓地性能。同时强度优化分布的新花纹特征满足了运动驾驶对轮胎耐磨性的要求，较上代产品提升了28%。而新结构的“尼龙环带边缘”技术更实现了静音性能26%的提升，DZ102产品可以说是邓禄普应对多样化驾驶需求的新一代运动型轮胎。
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狂飙大咖
Vesaro赛车模拟器
喜欢赛车的车迷很多，但那种风驰电掣般的感觉却很少人能够体会到，而赛车模拟器可以满足这一要求。近日Vesaro了最新款的赛车模拟器Vesaro I Evolve Extreme，三块55寸Triple Curved OLED组合屏，为你带来165寸的全方位视觉效果。一套D-Box运动物理三轴四驱系统负责控制侧倾能力。与此同时，一套无线Buttkicker Advance触觉反馈系统将真实的颠簸感即时传达至“驾驶舱”之中。东西是好东西，不过16.7万人民币的售价看上去也很美。
和虫渍说拜拜
百适通AS257CN特效除虫渍玻璃水
虫子和鸟的粪便会产生相关沉淀物粘到挡风玻璃上，一般来说比较难清洗。百适通这款夏季挡风玻璃清洗液采用专利配方，能渗透进入生物的沉淀物，并使之分解、乳化，能方便快捷地用雨刷把虫渍从挡风玻璃上清除。除了保持挡风挡风玻璃光亮，并伴有清新的柑橘香味。使用时无须稀释，直接添加到挡风玻璃贮液器中即可。
手中的自信
MOMO EAGLE方向盘
如果你是赛车爱好者，对MOMO这个品牌一定熟悉，尤其是运动型方向盘最为知名，就连F1赛车也是MOMO的忠实粉丝。相较以往设计，这款350毫米直径的EAGLE方向盘改进了设计，采用了最好的穿孔皮革和铝材料，激进的造型更加符合人体工学，能够与驾驶者完美交融，并提供敏捷的驾驶体验。
听音进阶必备
劲浪SPIRIT ONE耳机
法国劲浪作为知名的音响品牌，无论家用音响还是车用音响都闻名遐迩。在耳机方面也不含糊，这款SPIRIT ONE就是劲浪推高品质耳机代表作。SPIRIT ONE的音色是纯正劲浪风格，音质上也达到了劲浪一贯的发烧水准。值得一提的是，SPIRIT ONE的解析力可谓十分出众，不但能让用户获得逼真细腻的听感享受，同时SPIRIT ONE作为听音训练器材来使用的话，更加是难得的进阶神器。
五合一功能组合
安程车载收纳箱
自驾游早成为一种时尚休闲的生活方式，作为自驾游“亲密伴侣”之一的收纳箱也早已突破传统的收纳局限，向着产品功能多样化、设计时尚化趋势演变。安程推出的钢塑系列收纳箱，采用环保级PP材质，搭配高品质五金配件，抗冲击强度高、承载力大、良好的耐热性、底部防滑设计、家车两用、钓鱼专用、折叠、防水，五合一功能组合，充分满足用户多样化需求。
路上的游艇
Fusion600系列影音娱乐系统
虽说Fusion是以游艇音响而出名，不过把他们的这款600系列影音娱乐系统放到房车上，房车俨然会变成路上的游艇。Fusion MS-600系列是一款带增强型远程控制总线技术的网络型影音娱乐主机，值得一提的是，Fusion MS-600分为两个版本，一款是MS-AV600，可放置CD光碟唱片；另一款是MS-IP600，机身可连接iPod、iPhone。
主人的关怀
Variocage狗笼
如果你是一个宠物爱好者，和朋友一起旅行时一定要带上你的狗狗时，别忘了在车尾箱放这样一个东西，一来不会影响开车，还能保护宠物的安全。Variocage是市场公认的安全狗笼，它的伸缩杆设计可以产生一个缓冲区，以低于外界的冲击。此外，笼子的深度可以调节以适应宠物的躯干的大小。
但愿不是个花瓶
高德小蜜车载智能硬件
车联网市场你方唱罢我登场，连做车载导航软件的高德也不甘寂寞，硬是给整出个小蜜来，其实全名应该是“高德小蜜”，光听名字也够窥视欲极强的人喝一壶的。用过手机导航的朋友或许明白，打开地图要找预设的目的地，高德小蜜的存在似乎连这步都省了，直接按一下小蜜就可以一键导航。可能嫌功能有点单一，高德又给植入蓝牙快门，手机防丢，这意味你连快门线都省了。
爸爸得是个
