1.本发明属于飞机试飞监控技术领域，涉及一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的方法。
背景技术：2.目前，飞机飞行时机载测试系统采集飞机各系统总线数据，调制载波后，发送到地面接收系统，经遥测监控平台前端解调后，再由服务器把原码转换成物理量，由局域网络分发到若干客户端。传统的飞行数据客户端的实时显示一般以字符滚动、表格刷新、波形显示等直接显示物理量的界面为主，近些年又在某些程序开发平台上逐渐开发出飞机座舱仿真的实时监控画面。随着试飞试验技术的提升，对指挥监控系统也产生了更高的要求。
技术实现要素：3.为使地面指挥员比较直观的感知到飞机飞行的俯仰和滚转等各种情况，本发明提出一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的方法，比现有的监控画面更真实更直观，给指挥员一种身临其境的感觉。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的方法，包括以下步骤：
6.第一步，将刻度带的图片解析为像素数组，把信息记录于“图像数据”数据结构中，并以开发平台函数调用之，使图象显示于窗口的适当位置。
7.第二步，计算出刻度带的单位刻度之间的像素数与俯仰角的数学关系，确定q＝k*a+b中各参量的值，调用平台函数，以俯仰角驱动刻度带的上下移动。q为“图像数据”数据结构中“矩形”的位置，b为当俯仰角a等于0时，正方形的上边界与长方形刻度带底图的距离，k为q等于0、a等于90度时的值。
8.第三步，调用平台函数，以实测的滚转角驱动刻度带所在坐标系的转动。
9.以上三步完成了虚拟平显的显示准备工作。
10.第四步，接受前端的数据驱动。遥测解调前端分离出载波信号中的pcm数据流，并将pcm数据流通过网络发送到图形数据处理地面站。而后，地面站数据处理系统对pcm数据流进行数据提取、工程单位转换等还原处理，完成前期数据处理工作。
11.第五步，按照程序的数据接口和网络接口的定义进行设置，网络终端接收来自遥测前端服务器广播的物理量数据，驱动虚拟平显及其它显示控件，将数据实时显示，供飞行监控使用。
12.本发明“真实形象”的将飞机座舱平显实时同步的再现在客户端的监控计算机上，给地面指挥、监控人员带来更强的真实感和反馈速度；同时，统一了各监控分画面的数据源，实现以虚拟平显为主，与其它监控画面融合于同一监控终端的构架，使各画面同步运行。
附图说明
13.图1为本发明的滚转程序的算法坐标图。
具体实施方式
14.下面结合附图和技术方案对本发明进行详细说明。
15.一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的方法，具体步骤为：
16.步骤1：成像程序的算法
17.开发的虚拟飞机座舱平显所需要的图像资源是长方形刻度带底图草图，需要将刻度带的图片解析为像素数组，把它包含在一个叫做“图像数据”的数据结构中。此数据结构包含了像素图所有的信息内容：即图像深度、颜色、矩形。
18.图像深度：指定图像的颜色深度，即图像中各像素的位数，有效值包括每像素1位、4位、8位和24位，图像深度确定如何解析图像和颜色的值。
19.颜色：该rgb颜色值数组对应于图像中的值，所占用的字节数由图像深度确定，地平仪仿真控件的图像深度选为24，每个像素的颜色用3个字节描述，分别代表红色值、绿色值、蓝色值。
20.矩形：该簇包含要转换的图像区域的坐标，水平坐标向右递增，垂直坐标向下递增。
21.这个数据结构承载了该仿真控件的绝大部分信息，贯穿了控件的成像、俯仰、滚转的全过程。
22.步骤2：俯仰程序的算法
23.在程序运行时，刻度带上下动，显示出当时的俯仰角。让圆在刻度带上面随着俯仰角a上下动，形成俯仰角的显示，而俯仰角和圆在刻度带上的位置关系就是俯仰角和“图像数据”数据结构中“矩形”位置q的对应关系。因为是上下移动，左右不动，进而可简化为俯仰角a和“图像数据”数据结构中矩形垂直坐标的上边界的对应关系。可以概括为以下一次函数：q＝k*a+b。b为当俯仰角a等于0时，正方形的上边界与长方形刻度带底图的距离，k为q等于0、a等于90度时的值。
24.步骤3：滚转程序的算法
25.如图1所示，滚转的处理实际就是图片象素的旋转，图像在内存中以二维数组的形式存在，可以将二维数组里所有元素的索引值作为坐标系里的坐标值，将图片的数组投影到坐标系里。如图1所示，可以通过旋转像素坐标的方法来实现图像二维数组值的改变，图像中任意点p所在的原坐标系旋转θ(滚转角)后，p在新坐标系中的坐标为：
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从而实现图像旋转。x、y为飞机滚转前p点的坐标，x
′y′
为飞机滚转后p点的坐标，r
θ
为坐标旋转系数。因为仪表滚转其实是图像绕着中心转，所以在坐标旋转前，需将图像数组的中心平移到坐标原点，旋转后再将图像中心平移到原位。
[0028]
参考真实飞机平显的显示信息和指挥员的建议，程序在虚拟飞机座舱平显的窗口中给出表速、地速、马赫数、总油量、迎角、过载、航向、升降速度、场高、海高、横滚角、无线电
高度等飞机飞行信息，以数值、滑块、指示灯、仪表、指针等形式展现。
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步骤4：接受前端的数据驱动
[0030]
机载采集发射设备将飞机各系统原始离散量与模拟量数据采集后发射到地面，地面天线跟踪系统通过跟踪计算机进行目标自动跟踪计算，同时,遥测解调前端分离出载波信号中的pcm数据流，并将pcm数据流通过网络发送到图形数据处理地面站。而后，地面站数据处理系统对pcm数据流进行数据提取、工程单位转换等还原处理，完成前期数据处理工作。
[0031]
步骤5：数据的网络分配
[0032]
虚拟飞机座舱平显的对外接口包括数据接口和网络接口。遥测接收机将接收到的数据载波经过解调后发送给遥测前端，经位同步和反变换后，形成帧同步的数据流，在服务器的参数属性库中，转换为反映飞机真实状态的工程量，通过局域网广播到各个终端。虚拟飞机座舱平显的数据接口的缓冲区接收局域网传来的俯仰角、滚转角等参数的物理值及相关参数的有效位，网络接口缓冲区则需要输入所在计算机的ip地址和端口号。控件既可以执行文件的形式存在，也可以动态链接库、静态链接库的形式供其调用程序使用。对地面接收系统的遥测监控平台前端解调和服务器转换物理量不做任何限制，是一个功能完备、仿真度高、可以独立执行的显示终端。
技术特征：1.一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的方法，其特征在于以下步骤：第一步，将刻度带的图片解析为像素数组，把信息记录于“图像数据”数据结构中，并以开发平台函数调用之，使图象显示于窗口的适当位置；第二步，计算出刻度带的单位刻度之间的像素数与俯仰角的数学关系，确定q＝k*a+b中各参量的值，调用平台函数，以俯仰角驱动刻度带的上下移动；q为“图像数据”数据结构中“矩形”的位置，b为当俯仰角a等于0时，正方形的上边界与长方形刻度带底图的距离，k为q等于0、a等于90度时的值；第三步，调用平台函数，以实测的滚转角驱动刻度带所在坐标系的转动；第四步，接受前端的数据驱动；遥测解调前端分离出载波信号中的pcm数据流，并将pcm数据流通过网络发送到图形数据处理地面站；而后，地面站数据处理系统对pcm数据流进行数据提取、工程单位转换等还原处理，完成前期数据处理工作；第五步，按照程序的数据接口和网络接口的定义进行设置，网络终端接收来自遥测前端服务器广播的物理量数据，驱动虚拟平显及其它显示控件，将数据实时显示，供飞行监控使用。2.根据权利要求1所述的一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的方法，其特征在于以下步骤：步骤1：成像程序的算法开发的虚拟飞机座舱平显所需要的图像资源是长方形刻度带底图草图，需要将刻度带的图片解析为像素数组，把它包含在一个叫做“图像数据”的数据结构中；此数据结构包含了像素图所有的信息内容：即图像深度、颜色、矩形；图像深度：指定图像的颜色深度，即图像中各像素的位数，有效值包括每像素1位、4位、8位和24位，图像深度确定如何解析图像和颜色的值；颜色：该rgb颜色值数组对应于图像中的值，所占用的字节数由图像深度确定，地平仪仿真控件的图像深度选为24，每个像素的颜色用3个字节描述，分别代表红色值、绿色值、蓝色值；矩形：该簇包含要转换的图像区域的坐标，水平坐标向右递增，垂直坐标向下递增；这个数据结构承载了该仿真控件的绝大部分信息，贯穿了控件的成像、俯仰、滚转的全过程；步骤2：俯仰程序的算法在程序运行时，刻度带上下动，显示出当时的俯仰角；让圆在刻度带上面随着俯仰角a上下动，形成俯仰角的显示，而俯仰角和圆在刻度带上的位置关系就是俯仰角和“图像数据”数据结构中“矩形”位置q的对应关系；因为是上下移动，左右不动，进而可简化为俯仰角a和“图像数据”数据结构中矩形垂直坐标的上边界的对应关系；可以概括为以下一次函数：q＝k*a+b；b为当俯仰角a等于0时，正方形的上边界与长方形刻度带底图的距离，k为q等于0、a等于90度时的值；步骤3：滚转程序的算法滚转的处理实际就是图片象素的旋转，图像在内存中以二维数组的形式存在，可以将二维数组里所有元素的索引值作为坐标系里的坐标值，将图片的数组投影到坐标系里；如图1所示，可以通过旋转像素坐标的方法来实现图像二维数组值的改变，图像中任意点p所
在的原坐标系旋转θ(滚转角)后，p在新坐标系中的坐标为：从而实现图像旋转；x、y为飞机滚转前p点的坐标，x
′
y
′
为飞机滚转后p点的坐标，r
θ
为坐标旋转系数；因为仪表滚转其实是图像绕着中心转，所以在坐标旋转前，需将图像数组的中心平移到坐标原点，旋转后再将图像中心平移到原位；参考真实飞机平显的显示信息和指挥员的建议，程序在虚拟飞机座舱平显的窗口中给出表速、地速、马赫数、总油量、迎角、过载、航向、升降速度、场高、海高、横滚角、无线电高度等飞机飞行信息，以数值、滑块、指示灯、仪表、指针等形式展现；步骤4：接受前端的数据驱动机载采集发射设备将飞机各系统原始离散量与模拟量数据采集后发射到地面，地面天线跟踪系统通过跟踪计算机进行目标自动跟踪计算，同时,遥测解调前端分离出载波信号中的pcm数据流，并将pcm数据流通过网络发送到图形数据处理地面站；而后，地面站数据处理系统对pcm数据流进行数据提取、工程单位转换等还原处理，完成前期数据处理工作；步骤5：数据的网络分配虚拟飞机座舱平显的对外接口包括数据接口和网络接口；遥测接收机将接收到的数据载波经过解调后发送给遥测前端，经位同步和反变换后，形成帧同步的数据流，在服务器的参数属性库中，转换为反映飞机真实状态的工程量，通过局域网广播到各个终端；虚拟飞机座舱平显的数据接口的缓冲区接收局域网传来的俯仰角、滚转角等参数的物理值及相关参数的有效位，网络接口缓冲区则需要输入所在计算机的ip地址和端口号；控件既可以执行文件的形式存在，也可以动态链接库、静态链接库的形式供其调用程序使用；对地面接收系统的遥测监控平台前端解调和服务器转换物理量不做任何限制，是一个功能完备、仿真度高、可以独立执行的显示终端。
技术总结本发明属于飞机试飞监控技术领域，涉及一种对飞机座舱平显进行虚拟仿真的编程算法。主要包括成像程序的算法、俯仰程序的算法、滚转程序的算法、接受前端的数据驱动、数据的网络分配等步骤。本发明“真实形象”的将飞机座舱平显实时同步的再现在客户端的监控计算机上，给地面指挥、监控人员带来更强的真实感和反馈速度；同时，统一了各监控分画面的数据源，实现以虚拟平显为主，与其它监控画面融合于同一监控终端的构架，使各画面同步运行。使各画面同步运行。使各画面同步运行。
技术研发人员：潘文瀚 张杨 郗红梅
受保护的技术使用者：沈阳飞机工业（集团）有限公司
技术研发日：2022.07.07
技术公布日：2022/11/1
