飞行控制设备的可编程接口的制作方法

1.本公开总体上涉及将飞行控制设备耦合到飞行模拟系统或航空电子硬件的接口


背景技术：

2.飞行模拟器可包括飞行器驾驶舱的大型静态安装，带有飞行控件、显示器、仪表和其他飞行员接口，以及窗口外(otw)显示器。在一些情况下，飞行器驾驶舱包括高保真模拟硬件或集成到飞行模拟中的实际飞行硬件。这种硬件可以包括例如战术显示器、多功能显示器(mfd)、仪表、警报和警告指示器、平视显示器(hud)、飞行控件、通信系统和其他航空电子系统。类似地，一些飞行模拟器包括高保真otw显示系统，其包括例如曲面屏幕投影系统、多面板显示系统或圆顶投影系统。尽管这种飞行模拟器通常专用于特定的飞行器，但高保真飞行模拟器能够在不牺牲实际飞行器的实际飞行时间的情况下对复杂飞行器进行训练、测试和营销。
3.静态和移动的飞行模拟器通常包括至少一个处理系统(例如计算机)，其执行用于控制各种飞行员接口的飞行模拟软件，其包括例如飞行控件和各种显示器。许多高保真飞行模拟器包括分别专用于控制飞行模拟器的一个或多个子系统的多个处理系统。飞行模拟软件可以在所有其他模拟过程之间进行协调，无论它们是在单个处理系统上执行还是分布在多个处理系统之间。飞行模拟器软件可以包括例如数学模型，该数学模型处理各种输入(例如飞行控制输入和风)以计算各种输出，或飞行器参数，例如飞行器姿态(例如，俯仰、侧倾和偏航)，这些参数表示模拟飞行中的飞行器的动态。
4.通过尽可能模仿模拟飞行器，其包括飞行器性能并且还包括飞行员使用的飞行控件的飞行模拟器的有效性得到了增强。然而，由于不同的飞行器在不同的配置中使用不同的飞行控制组合，因此在飞行模拟器中提供与实际飞行器中使用的相同的飞行控件需要针对要模拟的每个飞行器的定制安装过程，这是耗时且昂贵的。


技术实现要素：

5.在特定实施方式中，一种旋翼机飞行模拟器系统包括用于旋翼交通工具的物理飞行控制设备。每个物理飞行控制设备包括相应的输出连接器，并且被配置为在被致动时经由飞行控制设备的输出连接器生成一个或多个控制信号。旋翼机飞行模拟器系统包括具有多个输入引脚的可编程接口。飞行控制设备的每个输出连接器耦合到多个输入引脚中的相应输入引脚，以将来自飞行控制设备的相应控制信号传送到相应的输入引脚。可编程接口还包括控制器，控制器被配置为将在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于飞行控制设备中的具体的飞行控制设备。旋翼机飞行模拟器系统还包括飞行模拟器计算机，该计算机被配置为通过以太网端口从控制器接收输出信号。输出信号包括与控制信号相关联的一个或多个信息集。对于特定的飞行控制设备，一个或多个信息集包括指示具体的飞行控制设备的报头信息，以及与在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号相应的飞行控制数据，该特定输入引脚与具体的飞行控制设备相关联。
6.在另一特定实施方式中，一种微控制器设备包括多个输入引脚，多个输入引脚被配置为耦合到用于特定旋翼交通工具的多个物理飞行控制设备的相应输出连接器，以在相应输入引脚处从飞行控制设备接收一个或多个控制信号。微控制器设备还包括以太网端口和控制器。控制器被配置为将在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于飞行控制设备中的具体的飞行控制设备，并且生成输出信号，该输出信号包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集。对于与具体的飞行控制设备相关联的特定控制信号，一个或多个信息集包括指示具体的飞行控制设备的报头信息，以及与在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收到的特定控制信号相应的飞行控制数据，该特定输入引脚与具体的飞行控制设备相关联。控制器还被配置为经由以太网端口输出输出信号
。
7.在另一特定实施方式中，一种使用旋翼机飞行模拟器系统的方法包括在微控制器设备的多个输入引脚处接收来自飞行控制设备的一个或多个控制信号，该微控制器设备耦合到特定旋翼飞行器的多个物理飞行控制设备相应的输出连接器。该方法包括在微控制器设备处将在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于飞行控制设备中的具体的飞行控制设备。该方法包括生成包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集的输出信号。对于与具体的飞行控制设备相关联的特定控制信号，一个或多个信息集包括指示具体的飞行控制设备的报头信息，以及与在与具体的飞行控制设备相关联的特定输入引脚处接收的特定控制信号相应的飞行控制数据。该方法还包括经由微控制器设备的以太网端口向飞行模拟器计算机发送输出信号。
8.本文描述的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其他实施方式中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图来找到。
附图说明
9.图1是图示了包括用于飞行控制设备的可编程接口的系统的特定实施方式的示意图。
10.图2是包括用于飞行控制设备的可编程接口的系统的另一实施方式的示意图。
11.图3是图示了可由图1的系统或图2的系统执行的操作的第一示例的示意图。
12.图4是图示了可由图1的系统或图2的系统执行的操作的第二示例的示意图。
13.图5是图示了可由图2的系统执行的操作的第三示例的示意图。
14.图6是图示了可由图1或图2的系统执行的方法的示例的流程图的示意图。
15.图7是包括被配置为支持根据本公开的计算机实施的方法和计算机可执行程序指令(或代码)的方面的计算设备的计算环境的框图。
具体实施方式
16.本文公开的方面呈现了用于可编程飞行控制接口的系统和方法。按惯例，在飞行模拟器中提供与实际飞行器(例如特定的旋翼交通工具)中使用的相同的飞行控制，需要对每个要模拟的旋翼交通工具的耗时且昂贵的定制安装过程。通过使用可编程飞行控制接口，可以以减少的延迟和费用从飞行模拟器系统中添加或移除各种物理飞行控制设备。
17.根据一些方面，可编程飞行控制接口包括可从各种飞行控制设备接收分立和模拟控制信号的微控制器设备。可编程飞行控制接口将接收的控制信号转变成飞行控制数据，
该飞行控制数据例如经由以太网消息输出到飞行模拟器计算机。可编程飞行控制接口可以基于用于被模拟的特定旋翼机的引脚到飞行控制设备映射来识别哪个飞行控制生成哪个控制信号，并且可以基于可编程设置将控制信号转变成飞行模拟计算机(或任务计算机)期望的格式。因此，可编程飞行控制接口可被有效地更新，以适应与不同旋翼机相应的各种类型和配置的飞行控制设备，从而实现有效的速成原型技术并提高飞行模拟器系统的灵活性，以模拟各种不同的旋翼机。
18.附图和以下描述图示了具体的示例性实施例。将认识到，本领域技术人员将能够设想各种布置，尽管本文没有明确描述或示出，但这些布置体现了本文描述的原理，并且被包括在遵循本描述的权利要求的范围内。此外，本文描述的任何示例旨在帮助理解本公开的原理，并且应被解释为不受限制。因此，本公开不限于以下描述的具体实施例或示例，而是由权利要求及其等同物限定。
19.本文参考附图描述了特定的实施方式。在本说明书中，在整个附图中，共用的特征部由共用的附图标记指定。在某些附图中，使用了特定类型的特征部的多个实例。尽管这些特征部在物理和/或逻辑上是不同的，但每个特征都使用相同的附图标记，并且不同的实例通过在附图标记中添加字母来区分。当作为一组或一种类型的特征部在本文中被引用时(例如，当没有特定的一个特征部被引用时)，使用附图标记而不使用区分字母。然而，当本文提及同一类型的多个特征部中的一个特定特征部时，附图标记与区别字母一起使用。例如，参考图1，图示了多个飞行控制设备110，并与附图标记110a和110b相关联。当提及这些飞行控制设备中的特定一个飞行控制设备(例如第一飞行控制设备110a)时，使用区分字母“a”。然而，当提及这些飞行控制设备中的任意一个或这些飞行控制设备作为一组时，使用附图标记110而没有区别字母。
20.如本文所使用的，各种术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不旨在限制。例如，单数形式“一”、“一个”和“一种”也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，术语“包括”、“包含”和“具有”可互换使用。另外，术语“其中”与术语“在该情况下”。如本文所用，“示例性”指示示例、实施方式和/或方面，并且不应被解释为限制或指示偏好或优选实施方式。如本文所使用的，用于修改元件(例如结构、部件、操作等)的序数词(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)本身并不指示元件相对于另一元件的任何优先级或顺序，而是仅将元件与具有相同名称的另一元件区分开来(但使用序数词)。如本文所使用的，术语“组”是指一个或多个元件的数据包，术语“多个”是指多个元件。
21.如本文所用，“生成”、“计算”、“使用”、“选择”、“访问”和“确定”是可互换的，除非上下文另有指示。例如，“生成”、“计算”或“确定”参数(或信号)可以指主动生成、计算或确定参数(或该信号)，也可以指使用、选择或访问已经生成的参数(或数据)，例如由其他部件或设备生成的参数。如本文所用，“耦合”可以包括“通信耦合”、“电耦合”或“物理耦合”，也可以(或替代地)包括其任何组合。两个设备(或部件)可以经由一个或多个其他设备、部件、电线、总线、网络(例如，有线网络、无线网络或其组合)直接或间接耦合(例如，通信耦合、电耦合或物理耦合)。作为说明性的非限制性示例，电耦合的两个设备(或部件)可以包括在同一设备中或不同设备中，并且可以通过电子设备、一个或多个连接器或电感耦合来连接。在一些实施方式中，通信(例如电通信)耦合的两个设备(或部件)可以直接或间接地，例如经由一条或多条电线、总线、网络等，发送和接收电信号(数字信号或模拟信号)。如本文所使
用的，“直接耦合”用于描述在没有介入部件的情况下耦合(例如，通信耦合、电耦合或物理耦合)的两个设备。
22.图1描绘了旋翼机飞行模拟器系统100的示例，该系统包括可编程接口116，该可编程接口耦合到旋翼交通工具102(例如，直升机或转向旋翼航空器)的一个或多个物理飞行控制设备110和飞行模拟器计算机140。可编程接口116被配置为将从物理飞行控制设备110接收的信号转变为具有与飞行模拟器计算机140使用而兼容的格式的输出信号130。根据一个方面，可编程接口116包括可编程微控制器设备120，例如arduino mega 2560型设备(arduino是arduinos saanonyme(sa)switzerland的商标)。
23.如图所示，飞行控制设备110包括第一飞行控制设备110a和第二飞行控制设备100b，其中每一个都是与旋翼交通工具102中使用的实际飞行控制设备匹配(或基本匹配)的物理设备。根据一些方面，飞行控制设备110包括循环控制设备、集合控制设备、节气门控制设备或侧杆控制设备中的一个或多个，如参考图2进一步描述的。
24.每个飞行控制设备110包括相应的输出连接器112，并且被配置为在被致动时经由该飞行控制设备110的输出连接器112生成一个或多个控制信号114。如图所示，第一飞行控制设备110a包括被配置为生成第一控制信号114a的第一输出连接器112a，并且第二飞行控制设备110b包括被配置为生成第二控制信号114b的第二输出连接器112b。每个控制信号114可以对应于分立信号或模拟信号。在本文描述的示例中，第一控制信号114a是分立信号，而第二控制信号114b是模拟信号。
25.为了说明，分立信号可以是双态电压或电流信号，例如第一电压信号(例如5伏(5v))和第二电压信号(例如，0v)，第一电压信号用于指示第一飞行控制设备110a的双态设备(例如摇臂开关、按钮等)具有第一状态(例如，处于第一位置的摇臂开关)，第二电压信号用于指示双态设备具有第二状态(例如，处于第二位置的摇臂开关)。在特定实施方式中，第一飞行控制设备110a可以对应于飞行员配平四向帽子开关，并且第一控制信号114a可以指示开关是否在向左方向上被致动，指示“飞行员配平向左侧倾”。模拟信号可以是可连续变化的可变电流或电压(或者可以具有三个或更多量化输出值)。例如，第二飞行控制设备110b可以对应于模拟比例指轮(例如，弹簧返回中心、单轴指轮致动器)，其基于指轮的位置(例如，指轮距中心位置的方向距离)提供第二控制信号114b作为模拟电压值。为了说明，在特定实施方式中，第二控制信号114b可以从表示指轮的全正行程的4.5v线性变化到表示指轮全负行程的0.5v。
26.尽管为了便于说明，第一飞行控制设备110a和第二飞行控制设备100b均被图示为耦合到微控制器设备120的多个输入引脚122中的单个相应输入引脚122，但是应当理解，每个飞行控制设备110可以经由多个引脚耦合到微控器设备120。例如，飞行控制设备110的输出连接器112可以耦合到电源引脚(例如，微控制器设备120的3.3v或5v电源)、接地引脚和一个或多个信号输入引脚，例如用于接收分立控制信号114的数字输入/输出(i/o)引脚，或用于接收模拟控制信号的模拟引脚。在一个说明性实施方式中，第二飞行控制设备110b对应于具有两个电源(vcc)端子、两个接地(gnd)端子和两个模拟输出端子的模拟比例指轮，例如htwm-霍尔效应迷你比例输出指轮(是otto engineering公司，carpentersville，il的注册商标)，从而导致到用于单个致动器的微控制器设备120的多达六个单独的引脚连接。
27.可编程接口116包括耦合到微控制器设备120的输入电路118。微控制器设备120包括耦合到多个输入引脚122和以太网端口126a的控制器124。飞行控制设备110的输出连接器112中的每一个经由输入电路118耦合到多个输入引脚122中的一个或多个相应的输入引脚122，并且被配置为将相应的控制信号114从飞行控制设备110传送到相应的输入引脚122。
28.输入电路118被配置为调整控制信号114以符合微控制器设备120的输入引脚122的电流规格、电压规格或两者。在一个示例中，基于微控制器设备120的输入和输出电压和电流能力，输入电路118包括电压限制电路、电流限制电路或两者。
29.控制器124被配置为将在多个输入引脚122中的特定输入引脚122处接收到的特定控制信号归因于飞行控制设备110的具体的飞行控制设备。例如，控制器124被设置为将在特定输入引脚122b处接收的特定控制信号114a归因于第一飞行控制设备110a。作为另一示例，控制器124被配置为将在特定输入引脚122e处接收的特定控制信号114b归因于第二飞行控制设备110b。在一些实施方式中，控制器124包括或以其他方式访问映射数据，该映射数据针对接收控制信号114的每个输入引脚122识别分配给该输入引脚122的特定飞行控制设备110。在一个示例中，控制器124周期性地执行每个输入引脚122或输入引脚122的子集中的每个的读取操作，并且对于获得输入值的每个输入引脚122，控制器124对该输入引脚122执行查找操作，以确定为该输入引脚122提供输入值的相应飞行控制设备110。
30.控制器124被配置为生成输出信号130，该输出信号130携带表示经由输入引脚122从具体的飞行控制设备110接收的输入值的数据。在说明性实施方式中，控制器124被配置为执行软件循环，该软件循环包括：读取输入引脚122处的输入值；识别与每个输入值相关联的飞行控制设备110；将输入值转换成飞行模拟器计算机140可用的形式；将所得到的数据插入以太网数据包中，并将该数据包提供给以太网端口126a以作为一个或多个输出信号130进行传输。在一个示例中，为软件循环的每个迭代生成一个或更多输出信号130。为了说明，根据一些方面，软件循环的第一迭代生成传达在第一迭代期间收集的数据的第一输出信号130a，而软件循环的第二迭代生成传达在第二循环期间收集的数据的第二输出信号130b。
31.输出信号130包括与控制信号114相关联的一个或多个信息集138。一个或多个信息集138包括与第一飞行控制设备110a相关联的第一组信息138a和与第二飞行控制设备110b相关联的第二组信息138b。为了说明，具体的飞行控制设备110a的第一组信息138a包括指示具体的飞行控制设备110a的报头信息132a和与在与具体的飞行控制系统110a相关联的特定输入引脚122b处接收的特定控制信号114a相应的飞行控制数据134a。在一些实施方式中，输出信号130还包括在第一组信息138a中的时间戳136a，该时间戳指示何时在特定输入引脚122b处接收到(或从特定输入引脚122b读取)特定控制信号114a。类似地，第二组信息138b包括指示第二飞行控制设备110b的报头信息132b、与第二控制信号114b的一个或多个值相应的飞行控制数据134b、以及指示何时在输入引脚122e处接收(或从输入引脚122e读取)第二控制信号114b的时间戳136b。
32.控制器124被配置为输出包括一个或多个信息集138并且由以太网端口126a发射的作为第一输出信号130a的数据包150。例如，数据包150可以根据以太网协议被格式化，并且包括数据包报头和有效载荷。数据包报头可以包括报头信息，例如将飞行模拟器计算机
140指定为数据包150的预期接收者的目的地地址，并且有效载荷可以包括信息集138。
33.飞行模拟器计算机140包括以太网端口126b，其经由网络耦合到可编程接口116的以太网端口126a。例如，该网络可以包括一个或多个总线或有线网络、一个或多个无线网络或其组合，其被配置为使得能够将输出信号130(例如，数据包150)从以太网端口126a传输到以太网端口126b。飞行模拟器计算机140被配置为经由以太网端口126b从控制器124接收输出信号130。
34.飞行模拟器计算机140被配置为处理输出信号130并控制与飞行控制设备110相关联的飞行模拟。为了说明，在一些实施方式中，飞行模拟器计算机140在多个模拟过程(包括在飞行模拟器计算机120处执行的模拟过程以及在一个或多个远程处理系统上执行的模拟处理)之间进行协调，例如用于模拟显示系统的专用处理系统(例如，以图形方式模拟飞行员的外部世界的otw显示系统、平视显示系统等)。飞行模拟器计算机140可以包括处理各种输入(例如飞行控制输入和风)的数学模型，以计算各种输出和/或飞行器参数，例如飞行器位置和姿态(例如，俯仰、侧倾和偏航)，这些参数表示旋翼交通工具102在模拟飞行中的动态。
35.尽管图1图示了可编程接口116向飞行模拟器计算机140发送输出信号130，但在其他实施方式中，可编程接口116向飞行模拟系统或航空电子测试台的一个或多个其他部件发送输出信号130。在一个示例中，飞行模拟器计算机140被配置为将输出信号130中的一个或多个发送到航空电子硬件，而不是飞行模拟器计算机140，或者同样也发送到飞行模拟器计算机140，例如参考图2进一步描述的。在操作期间，飞行控制设备110从旋翼机飞行模拟器系统100的飞行员或用户接收飞行控制输入。飞行控制输入可以包括例如经由一个或多个飞行控制设备110的致动提供的俯仰命令、侧倾命令和偏航命令。飞行控制设备110将相应的控制信号114发射到可编程接口116，在可编程接口116中它们被提供给微控制器设备120的相应输入引脚122。
36.微控制器设备120扫描一个或多个输入引脚122以获得接收的控制信号114。对于每个接收到的控制信号114，控制器124将该信号映射到生成控制信号114的飞行控制设备110，并且生成该控制信号的信息集138、飞行控制数据134和时间戳136，信息集138包括指示飞行控制设备110的报头信息132，飞行控制数据134表示以飞行模拟器计算机140的指定的格式接收到的控制信号114，时间戳136指示何时在输入引脚122处接收到控制信号114或从输入引脚122扫描到控制信号114。
37.在一些示例中，控制器124将在分立输入引脚(例如输入引脚122b)处接收的“hi”(例如5v)或“lo”(例如0v)电压转换为飞行模拟器计算机140的飞行控制数据134中包括的“开”或“关”指示符。为了说明，在第一飞行控制装置110a对应于飞行员配平四向帽子开关的实施方式中，控制器124可以将第一控制信号114a的“hi”值转换为飞行控制数据134b中的“飞行员配平向左侧倾”指示符或消息。在第二飞行控制设备110b对应于指轮的实施方式中，微控制器设备120可以在模数转换器(adc)处执行模数转变，以将第二控制信号114b的值量化为多位值(例如，10位量化为1024个值)。多位值可以被转换成飞行模拟器计算机140期望的格式，例如通过将adc提供的10位值内插为13位值以输入到飞行模拟器计算机130。
38.微控制器设备120将所得到的信息集138打包成数据包150，并经由以太网端口126a将数据包150发射到飞行模拟器计算机140。飞行模拟器计算机140从数据包150中提取
信息集138，并将提取的数据馈送到数学模型中，数学模型更新模拟输出和飞行器参数，以使飞行模拟器系统100模拟对飞行员对飞行控制设备110的输入的响应。
39.微控制器设备120可以至少部分地通过执行指令以执行所描述的功能的处理器(例如，控制器124)来实施。处理器可以被实施为单个处理器或多个处理器，例如多核配置、多处理器配置、分布式计算配置、云计算配置或其任意组合。在一些实施方式中，使用专用硬件、固件或其组合来实施可编程接口116、微控制器设备120、控制器124或其组合的一个或多个部分。
40.因为微控制器设备120可以基于可编程设置来执行引脚到飞行控制设备(pin-to-flight-control-device)的映射和控制信号转换，微控制器设备120可以被有效地更新以适应各种类型的飞行控制设备110。例如，微控制器设备120可以使用第一引脚到飞行控制设备映射来识别来自第一类型旋翼机中使用的具体的飞行控制设备的输入(例如h-47chinook直升机的飞行控制)，并且可以被更新为使用第二引脚到飞行控制设备映射来识别来自第二类型旋翼机(例如ah-64apache直升机)中使用的具体的飞行控制设备的输入(chinook是陆军部的商标，ah-64apache是华盛顿州西雅图的波音公司的商标)。类似地，用于转换从chinook飞行控件接收到的控制信号的第一控制信号转换数据可以与用于转换从ah-64apache飞行控件接收的控制信号的第二控制信号转换数据交换。
41.结果，通过更新微控制器设备120使用的映射和转换数据、重新编程微控制器设备120或其组合，或者可替代地通过替代微控制器120可以快速且廉价地将各个飞行控制设备或整套飞行控制设备耦合到飞行模拟器计算机140。快速且廉价地将各种不同的飞行控制设备110耦合到飞行模拟器计算机140的能力使得能够实现相对低成本和有效的速成原型技术，并且还改进了旋翼机飞行模拟器系统100用于模拟各种旋翼类型的灵活性。
42.尽管旋翼机飞行模拟器系统100被图示为包括两个飞行控制设备110，但在其他实施方式中，可编程接口116可以耦合到单个飞行控制设备120或多于两个飞行控制器设备110。尽管图示了微控制器设备120的六个输入引脚122，但应当理解，微控制器设备120可以具有任意数量的输入引脚122。例如，在一些配置中，arduino mega板可以包括54个分立i/o输入引脚和16个模拟输入引脚，并且多个板可以耦合在一起以增加可用引脚的总数。尽管输入引脚122被描述为模拟输入引脚或分立输入引脚，但在一些实施方式中，模拟输入引脚可用于分立输入信号。此外，在一些实施方式中，输入电路118可以包括一个或多个adc，其将多位值输出到多个分立引脚，以使得能够经由微控制器设备120的分立输入引脚接收一些(或全部)模拟控制信号114。
43.尽管可编程接口116被图示为包括输入电路118，但是在一些实施方式中，例如当飞行控制设备110生成的控制信号114满足微控制器设备120的输入电压和电流标准时，可以省略输入电路118。尽管微控制器设备120被图示为包括以太网端口126a，但是在其他实施方式中，可以实施一个或多个其他类型的端口、总线接口或网络连接器来代替以太网端口126a，或者连同以太网端口126a一起。例如，输出信号130中的一个或多个可以经由任何其他类型的有线或无线信令发射，例如电气和电子工程师协会(ieee)802.11(例如，wi-fi)型无线网络、一个或更多串行总线或并行总线或其组合，作为说明性的非限制性示例。
44.尽管旋翼机飞行模拟器系统100被描述为包括用于旋翼交通工具102的飞行控制设备110，但是在其他实施方式中，可编程接口116可以与用于任何其他类型的飞行器的飞
行控制设备110结合使用。在这样的系统中，飞行模拟器计算机140可以被配置为处理飞行控制数据134，以模拟一个或多个不同类型的飞行器的参数和姿态。因此，本文公开的技术、设备和系统不限于旋翼应用。
45.图2图示了包括飞行控制设备110、可编程接口116和飞行模拟器计算机140的系统200，并且还包括经由与mil-std-1553串行数据总线标准符合的一组连接件220(“1553个连接”)耦合到一个或多个附加设备(未示出)的航空电子硬件210。
46.如图所示，飞行控制设备110包括循环控制设备202、集合控制设备204、节气门控制设备206或侧杆控制设备208中的至少一个。每个飞行控制设备110包括其自身的连接器(例如，图1的输出连接器112)，该连接器耦合到可编程接口116。例如，循环控制设备202或侧杆控制设备208可以经由连接器112输出表示俯仰和侧倾的一个或多个电压范围，节气门控制设备206可输出表示功率设置的模拟电压范围，并且各种按钮或开关可经由其相应的输出连接器向可编程接口116提供相应的分立控制信号。
47.航空电子硬件210包括任务计算机212，并且被配置为经由航空电子硬件210的以太网端口126c(例如，从可编程接口116的以太网端口126a)接收一个或多个输出信号130。例如，可编程接口116(例如微控制器设备120)可以被配置为在为航空电子设备210生成输出信号130期间将来自飞行控制设备110的控制信号数据格式化为航空电子硬件210可用的格式。
48.该组连接件220被描绘为数据路径的示例，经由该数据路径，控制信号数据、其他飞行相关数据或两者可以被分配到飞行模拟器系统或航空电子测试台的一个或多个其他部件。在一些实施方式中，来自一个或多个部件的数据可以经由该组连接件220发射到航空电子硬件210，由航空电子硬件(例如任务计算机212)格式化为飞行模拟器计算机140的可用格式，并经由以太网端口126c发射到可编程接口116，以中继到飞行模拟器计算机140。尽管该组连接件220被图示为1553个连接，但是在其他实施方式中，该组连接件220可以包括航空电子硬件210支持的一个或多个其他类型的连接(例如arinc类型的连接)。
49.图3图示了与处理来自飞行控制设备的模拟信号相关联的操作300的示例，该飞行控制设备可以在图1的旋翼机飞行模拟器系统100或图2的系统200中执行。如图所示，模拟开关302输出在输入电路118处接收的控制信号(例如，第二控制信号114b)，其中可以修改控制信号，例如以满足微控制器设备120的电流或电压输入标准。
50.微控制器设备120对从输入电路118接收的控制信号执行模数转变，并生成表示控制信号的模拟值的数据字，如13位计数306所示。例如，微控制器设备120可以包括耦合到接收控制信号的模拟输入引脚的13位adc。作为另一示例，微控制器设备120可以包括具有不同分辨率(例如，小于13位或大于13位)的adc，并且微控制器设备120可以基于adc输出来估计(例如，内插或截断)13位值。为了说明，在微控制器设备120使用10位adc的实施方式中，微控制器设备120可以将三个低阶“0”位附加到adc的输出以生成13位计数306。在一些实施方式中，表示来自模拟开关302的控制信号的计数306的13位大小是根据飞行模拟器计算机140对模拟开关302预期的数据格式来选择的。在其他实施方式中，计数306可以由少于13位或多于13位来表示。
51.在框308，13位计数306被添加为以太网消息中的信号。例如，13位计数306可以对应于图1的飞行控制数据134b。在框310，将指示控制信号的源的时间戳和字符串报头添加
到以太网消息。例如，微控制器设备120将模拟开关302的标识符(例如，文本描述符)作为报头信息132b添加到数据包150，并将时间戳作为时间戳136b添加到数据包150。
52.在飞行模拟器主机计算机(“主机pc”)(例如飞行模拟器计算机140)处接收包括13位计数306、时间戳和字符串报头的以太网消息。在框312处，主机pc解释源(例如模拟开关302)的计数范围(例如13位计数306)。例如，主机pc可以使用13位计数306作为模拟开关302输出的控制信号的数字表示。在其他示例中，主机pc可以对13位计数306执行附加处理，例如通过在飞行模拟模型中使用13位计数306之前应用缩放因子、偏移或其他变换。
53.图4图示了与处理来自飞行控制设备的分立信号相关联的操作400的示例，该飞行控制设备可以在图1的旋翼机飞行模拟器系统100或图2的系统200中执行。分立控制输出402(例如，由飞行员配平开关输出的分立控制信号114a)在输入电路118处被接收。输入电路118可以修改分立控制输出例如以满足微控制器设备120的电流或电压输入标准。
54.微控制器设备120确定从输入电路118接收的分立控制输出402的分立值406，例如“0”或“1”值。在框408，分立值406被添加为以太网消息中的信号。例如，分立值可以对应于图1的飞行控制数据134a。在框410，将指示分立控制输出402的源的时间戳和字符串报头添加到以太网消息。例如，微控制器设备120将生成分立控制输出402的控制的标识符(例如，文本描述符，诸如“飞行员配平向左侧倾”)作为报头信息132a添加到数据包150，并将时间戳作为时间戳136a添加到数据包150。
55.在方框412，包括分立值406、时间戳和字符串报头的以太网消息在飞行模拟器主机计算机(“主机pc”)(例如飞行模拟器计算机140)处被接收。主机pc使用飞行模拟模型中的分立值406执行处理。
56.图5图示了与处理来自飞行控制设备的模拟信号相关联的操作500的示例，该飞行控制设备可以在图2的系统200中执行。如先前在图3中所描述的，模拟开关302输出在输入电路118处接收并提供给微控制器设备120的控制信号，微控制器设备120在框308处生成作为以太网消息中的信号添加的13位计数306，并且在框310处还将指示控制信号(例如，模拟开关302)的源的时间戳和字符串报头添加到以太网消息。
57.包括13位计数306、时间戳和字符串报头的以太网消息在任务计算机硬件512(例如航空电子设备硬件210)处被接收。在框514处，任务计算机软件解释源(例如模拟开关302)的计数范围(例如13位计数306)。例如，任务计算机212可以使用13位计数306作为由模拟开关302输出的控制信号的数字表示。在其他示例中，航空电子设备硬件210、任务计算机212或两者可以执行13位计数306的附加处理，例如在使用13位计数之前应用缩放因子、偏移或其他变换。
58.图6图示了使用旋翼机飞行模拟器系统(例如飞行模拟器系统100)的方法600的示例。方法600可以在微控制器设备(例如微控制器设备120)处执行。
59.方法600包括在框602处，在微控制器设备的多个输入引脚处接收来自飞行控制设备的一个或多个控制信号，该微控制器设备耦合到用于特定旋翼交通工具的多个物理飞行控制设备的相应的输出连接器。例如，来自飞行控制设备110的控制信号114在输入引脚122处被接收(例如，经由输入电路118)。根据一个方面，一个或多个控制信号包括来自第一飞行控制设备的数字信号和来自第二飞行控制设备的模拟信号，例如来自第一飞行控制设备110a的数字控制信号114a和来自第二飞行控制设备110b的模拟控制信号114b。在一些实施
方式中，飞行控制设备包括循环控制设备、集合控制设备、节气门控制设备或侧杆控制设备中的至少一个，例如图2中所描绘的循环控制设备202、集合控制设备204、节气门控制设备206或侧杆控制设备208。
60.方法600包括，在框604，在微控制器设备处，将在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于飞行控制设备中的具体的飞行控制设备。例如，控制器124将在输入引脚122b处接收的控制信号114a归因于第一飞行控制设备110a。
61.方法600包括，在框606，生成包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集的输出信号。对于与具体的飞行控制设备相关联的特定控制信号，一个或多个信息集包括指示具体的飞行控制设备的报头信息和与在与具体的飞行控制设备相关联的特定输入引脚处接收的特定控制信号相应的飞行控制数据。在一些实施方式中，输出信号还包括在特定输入引脚处接收的特定控制信号的时间戳。例如，控制器124生成包括信息集138a的输出信号130，该信息集138a包括指示第一飞行控制设备110a的报头信息132a、对应于控制信号114a的飞行控制数据134a和时间戳136a。
62.方法600包括，在框608，经由微控制器设备的以太网端口向飞行模拟器计算机发送输出信号。例如，微控制器设备120经由以太网端口126a向飞行模拟器计算机140发送输出信号130。在一些实施方式中，生成输出信号包括生成数据包，该数据包包括与第一飞行控制设备相关联的至少第一报头信息集和飞行控制数据以及与第二飞行控制设备(例如数据包150)相关联的第二报头信息集和飞行控制数据。根据一个方面，发送输出信号包括发送数据包。在一些实施方式中，方法600包括经由以太网端口向任务计算机(例如任务计算机212)发送输出信号。
63.图7是包括计算设备710的计算环境700的框图，计算设备710被配置为支持根据本公开的计算机实施的方法和计算机可执行程序指令(或代码)的方面。例如，计算设备710或其部分被配置为执行指令以发起、执行或控制参考图1-图6描述的一个或多个操作。在一些实施方式中，计算设备710包括微控制器设备120的部件。例如，计算环境700可以对应于图1的旋翼机飞行模拟器系统100。
64.计算设备710包括一个或多个处理器720。(一个或多个)处理器720被配置为与系统存储器730、一个或多个存储设备740、一个或多个输入/输出接口750、一个或多个通信接口760或其任何组合通信。系统存储器730包括易失性存储器设备(例如，随机存取存储器(ram)设备)、非易失性存储器设备(例如只读存储器(rom)设备、可编程只读存储器和闪存)或两者。系统存储器730存储操作系统732，其可以包括用于启用计算设备710的基本输入/输出系统以及使计算设备710能够与用户、其他程序和其他设备交互的完整操作系统。系统存储器730存储数据736，例如将在输入引脚上接收的信号映射到飞行控件的引脚到飞行控制映射数据794，例如将输入引脚122b映射到第一飞行控制设备110a并且将引脚122e映射到第二飞行控制设备110b的表。存储的数据736还包括控制信号转换数据796，其可用于将从飞行控件接收的控制信号转变为具有用于接收设备(例如飞行模拟器计算机140、航空电子设备硬件210(例如任务计算机212)或两者)的适当格式的飞行控制数据。系统存储器730包括可由(一个或多个)处理器720执行的一个或多个应用程序734(例如，指令集)。作为一个示例，一个或多个应用程序734包括可由(一个或多个)处理器720执行以启动、控制或执行参考图1-6描述的一个或多个操作的指令。为了说明，一个或多个应用程序734包括指令，
该指令可由(一个或多个)处理器720执行以启动、控制或执行参考微控制器设备120描述的一个或多个操作，诸如可执行以使用引脚到飞行控制映射数据794将经由一个或多个具体的引脚接收的控制数据关联到具体的飞行控制设备的引脚到飞行控制映射器790、可执行以基于接收的控制信号和控制信号转换数据796生成信息集138的信息集生成器792，或其组合。
65.在特定实施方式中，系统存储器730包括存储指令的非暂时性计算机可读介质，当由(一个或多个)处理器720执行时，该指令使(一个或多个)处理器720启动、执行或控制操作以操作用于旋翼机飞行模拟器系统的飞行控制设备的接口。操作包括在微控制器设备的多个输入引脚处接收来自飞行控制设备的一个或多个控制信号，微控制器设备耦合到用于特定旋翼交通工具的多个物理飞行控制设备的相应的输出连接器。操作包括在微控制器设备处将在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于飞行控制设备中的具体的飞行控制设备，并且生成包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集的输出信号。对于与具体的飞行控制设备相关联的特定控制信号，一个或多个信息集包括指示具体的飞行控制设备的报头信息，以及与在与特定飞行控制设备相关联的特定输入引脚处接收的特定控制信号相应的飞行控制数据。操作还包括经由微控制器设备的以太网端口向飞行模拟器计算机发送输出信号。
66.一个或多个存储设备740包括非易失性存储设备，例如磁盘、光盘或闪存设备。在特定示例中，存储设备740包括可移动和不可移动存储器设备。存储设备740被配置为存储操作系统、操作系统的图像、应用程序(例如，应用程序734中的一个或多个)和程序数据(例如，程序数据736)。在特定方面中，系统存储器730、存储设备740或两者包括有形计算机可读介质。在特定方面，存储设备740中的一个或多个在计算设备710外部。
67.一个或多个输入/输出接口750使计算设备710能够与一个或多个输入/输出设备770通信以促进用户交互。例如，一个或多个输入/输出接口750可以包括输入电路118、输入引脚122或两者，并且输入/输出设备770可以包括飞行控制设备110中的一个或多个。作为其他示例，一个或者多个输入/输出接口750可以包括显示接口、输入接口或其组合。(一个或多个)处理器720被配置为经由一个或多个通信接口760与设备或控制器780通信。例如，一个或多个通信接口760可包括网络接口，例如以太网端口126a。设备或控制器780可以包括，例如，飞行模拟器计算机140、航空电子硬件210(例如，任务计算机212)、一个或多个其他设备或其任何组合。
68.结合所描述的系统和方法，公开了一种与旋翼机飞行模拟器系统使用的装置，该装置包括用于从一个或多个物理飞行控制设备接收一个或多个控制信号的构件，用于接收的构件耦合到一个或多个飞行控制设备中的每一个的相应输出连接器。在一些实施方式中，用于接收一个或多个控制信号的构件对应于输入电路118、输入引脚122中的一个或多个、微控制器设备120、可编程接口116、输入/输出接口750、计算设备710、被配置为从一个或多个物理飞行控制设备接收一个或多个控制信号的一个或多个其他电路或设备，和/或其组合。
69.装置包括用于将在用于接收的构件处接收的特定控制信号归因于一个或多个飞行控制设备中的具体的飞行控制设备的构件。例如，用于将特定的控制信号归因于具体的飞行控制设备的构件可以对应于控制器124、微控制器设备120、可编程接口116、计算设备
710、(一个或多个)处理器720、被配置为将在用于接收的构件处接收的特定控制信号归因于具体的飞行控制设备的一个或多个其他设备，或其组合。
70.装置包括用于生成包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集的输出信号的构件，对于与具体的飞行控制设备相关联的特定控制信号，一个或多个信息集包括：指示具体的飞行控制设备的报头信息，以及与在与具体的飞行控制设备相关联的特定输入引脚处接收的特定控制信号相应的飞行控制数据。在一些实施方式中，用于生成输出信号的构件对应于控制器124、微控制器设备120、可编程接口116、以太网端口126a、计算设备710、(一个或多个)处理器720、通信接口760、被配置为生成包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集的输出信号的一个或多个其他电路或设备，或其组合。
71.装置还包括用于将输出信号发送到飞行模拟器计算机的构件。例如，用于发送的构件可以对应于控制器124、微控制器设备120、可编程接口116、以太网端口126a、计算设备710、(一个或多个)处理器720、通信接口760、被配置为向飞行模拟器计算机发送输出信号的一个或多个其他电路或设备，或其组合。
72.在一些实施方式中，一种非暂时性计算机可读介质存储指令，当由一个或多个处理器执行时，该指令使一个或多个处理器启动、执行或控制操作以执行上述功能的一部分或全部。例如，指令可以是可执行的以实施图1-图6的操作或方法中的一个或多个。为了说明，当由(一个或多个)处理器720执行时，应用程序734的指令可以使(一个或多个)处理器720启动、执行或控制以操作用于旋翼机飞行模拟器系统的飞行控制设备的接口。操作包括在微控制器设备的多个输入引脚处接收来自飞行控制设备的一个或多个控制信号，该微控制器设备耦合到用于特定旋翼交通工具的多个物理飞行控制设备的相应的输出连接器。操作包括在微控制器设备处将在多个输入引脚中的特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于飞行控制设备的具体的飞行控制设备，并且生成包括与一个或多个控制信号相关联的一个或多个信息集的输出信号。对于与具体的飞行控制设备相关联的特定控制信号，一个或多个信息集包括指示具体的飞行控制设备的报头信息，以及与在与具体的飞行控制设备相关联的特定输入引脚处接收的特定控制信号相应的飞行控制数据。操作还包括经由微控制器设备的以太网端口向飞行模拟器计算机发送输出信号。在一些实施方式中。图1-图6的一个或多个操作或方法的一部分或全部可以由执行指令的一个或多个处理器(例如，一个或多个中央处理单元(cpu)、一个或多个图形处理单元(gpu)、一个或多个数字信号处理器(dsp))、由专用硬件电路或其任何组合来实施。本文描述的示例的图示旨在提供对各种实施方式的结构的一般理解。这些图示不旨在作为利用本文所述结构或方法的装置和系统的所有元件和特征件的完整描述。在审查本公开之后，许多其他实施方式对本领域技术人员可以是显而易见的。可以利用其他实施方式并从本公开中导出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。例如，可以以与图中所示的顺序不同的顺序执行方法操作，或者可以省略一个或多个方法操作。因此，本公开和附图应被视为说明性的而非限制性的。
73.此外，尽管在此已经图示了和描述了具体示例，但是应当理解，设计用于实现相同或类似结果的任何后续布置可以替代所示的具体实施方式。本公开旨在涵盖各种实施方式的任何和所有后续适应或变化。上述实施方式的组合以及本文中未具体描述的其他实施方式，对于本领域技术人员来说，在回顾本描述之后将是显而易见的。
74.提交本公开的摘要时，应理解其不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前面的详细描述中，为了简化本公开的目的，可以将各种特征组合在一起或描述在单个实施方式中。上述示例图示但不限制本公开。还应当理解，根据本公开的原理，许多修改和变化是可能的。如所附权利要求所反映的，所要求保护的主题可以针对少于任何公开的示例的所有的特征。因此，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种旋翼机飞行模拟器系统(100)，其包括：用于旋翼交通工具(102)的物理飞行控制设备(110)，所述物理飞行控制设备(110)中的每一个包括相应的输出连接器(112)并且被配置为在被致动时经由所述飞行控制设备(110)的所述输出连接器(112)生成一个或多个控制信号(114)；可编程接口(116)，其包括：多个输入引脚(122)，所述飞行控制设备(110)的每个所述输出连接器(112)耦合到所述多个输入引脚(122)的相应输入引脚(112)，以将来自所述飞行控制设备(110)的所述相应的控制信号(114)传送到所述相应的输入引脚(114)；以及控制器(124)，其被配置为将在所述多个输入引脚(122)中的特定输入引脚(122b)处接收的特定控制信号(114a)归因于所述飞行控制设备(110)中的具体的飞行控制设备(110a)；以及飞行模拟器计算机(140)，其被配置为经由以太网端口(126)从所述控制器(124)接收输出信号(130)，其中所述输出信号(130)包括与所述控制信号(114)相关联的一个或多个信息集(138)，对于所述具体的飞行控制设备(110a)，所述一个或多个信息集(138)包括：报头信息(132a)，其指示所述具体的飞行控制设备(110a)；以及飞行控制数据(134a)，其对应于在所述多个输入引脚(122)中的与所述具体的飞行控制设备(110a)相关联的所述特定输入引脚(122b)处接收的特定控制信号(114a)。2.根据权利要求1所述的旋翼机飞行模拟器系统，其中所述飞行控制设备(110)包括循环控制设备(202)、集合控制设备(204)、节气门控制设备(206)或侧杆控制设备(208)中的至少一个。3.根据权利要求1至2中任一项所述的旋翼机飞行模拟器系统，其中所述控制信号(114)包括来自第一飞行控制设备(110a)的数字信号(114a)和来自第二飞行控制设备(110b)的模拟信号(114b)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋翼机飞行模拟器系统，其中所述输出信号(130)还包括在所述特定输入引脚(122b)处接收的所述特定控制信号(114a)的时间戳(136)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋翼机飞行模拟器系统，其中所述控制器(124)被配置为输出包括所述一个或多个信息集(138)的数据包(150)，所述一个或多个信息集(138)包括与第一飞行控制设备(110a)相关联的至少第一报头信息集(132a)和飞行控制数据(134a)以及与第二飞行控制设备(110b)相关联的第二报头信息集(132b)和飞行控制数据(134b)。6.根据权利要求1所述的旋翼机飞行模拟器系统，其还包括航空电子硬件(210)，其被配置为经由第二以太网端口(126c)接收所述输出信号(130)。7.根据权利要求6所述的旋翼机飞行模拟器系统，其中所述航空电子硬件(210)包括任务计算机(212)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的旋翼机飞行模拟器系统，其中所述可编程接口(116)包括可编程微控制器设备(120)。9.一种使用旋翼机飞行模拟器系统(100)的方法(600)，所述方法包括：在微控制器设备(120)的多个输入引脚(122)处接收(602)来自飞行控制设备(110)的
一个或多个控制信号(114)，所述微控制器设备(120)耦合到用于特定旋翼交通工具(102)的多个物理飞行控制设备(110)的相应输出连接器(112)；在所述微控制器设备(120)处，将在所述多个输入引脚(122)中的特定输入引脚(122b)处接收的特定控制信号(114a)归因于(604)所述飞行控制设备(110)中的具体的飞行控制设备(110a)；生成(606)包括与所述一个或多个控制信号(114)相关联的一个或多个信息集(138)的输出信号(130)，对于与所述具体的飞行控制设备(110a)相关联的所述特定控制信号(114a)，所述一个或多个信息集(136)包括：报头信息(132a)，其指示所述具体的飞行控制设备(110a)；以及飞行控制数据(134a)，其对应于在与所述具体的飞行控制设备(110a)相关联的所述特定输入引脚(122b)处接收的所述特定控制信号(114a)；以及经由所述微控制器设备(120)的以太网端口(126a)向飞行模拟器计算机(140)发送(608)所述输出信号(130)。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述飞行控制设备(110)包括循环控制设备(202)、集合控制设备(204)、节气门控制设备(206)或侧杆控制设备(208)中的至少一个。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述一个或多个控制信号(114)包括来自第一飞行控制设备(110a)的数字信号(114a)和来自第二飞行控制设备(110b)的模拟信号(114b)。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述输出信号(130)还包括在所述特定输入引脚(122b)处接收的所述特定控制信号(114a)的时间戳(136a)。13.根据权利要求10所述的方法，其中生成所述输出信号(130)包括生成数据包(150)，所述数据包包括与第一飞行控制设备(110a)相关联的至少第一报头信息集(132a)和飞行控制数据(134a)，以及与第二飞行控制设备(110b)相关联的第二报头信息集(132b)和飞行控制信息(134b)。14.根据权利要求13所述的方法，其中发送所述输出信号(130)包括发射所述数据包(150)。15.根据权利要求14所述的方法，还包括经由所述以太网端口(126a)向任务计算机(212)发送所述输出信号(130)。

技术总结
本发明涉及飞行控制设备的可编程接口。旋翼机飞行模拟器系统包括用于旋翼交通工具的物理飞行控制设备。每个飞行控制设备被配置成在被致动时经由该飞行控制设备的输出连接器生成一个或多个控制信号。该系统包括具有多个输入引脚的可编程接口，并且每个输出连接器耦合到相应的输入引脚。可编程接口包括控制器，该控制器被配置为将在特定输入引脚处接收的特定控制信号归因于具体的飞行控制设备。该系统包括飞行模拟器计算机，其被配置为经由以太网端口从控制器接收输出信号。输出信号包括对于具体的飞行控制设备，指示具体的飞行控制设备的报头信息和对应于在与特定飞行控制设备相关联的特定输入引脚处接收的特定控制信号的飞行控制数据。的飞行控制数据。的飞行控制数据。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：波音公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/7/11