一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台

摘要

本发明公开一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台，包含有，视景计算机、数据存储与管理计算机、飞行操作设备以及脑电采集记录计算机，所述视景计算机装有视景系统，所述视景系统内部装有心算任务软件及飞行作战任务软件，所述脑电采集记录计算机装有脑电采集软件，所述脑电采集软件用于对飞行员的脑电信号进行实时显示、采集并记录，所述飞行操作设备包含油门杆、操纵杆以及脚蹬。本发明的有益效果在于：优化现有平台的结构和功能以及平台内部的数据通信方式，达到符合研究需求、精简、易扩展和易修改的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台。

背景技术

请参见图1和2，现有模拟飞行驾驶平台包括飞行仿真分析系统、模型解算系统和视景系统。现有模拟飞行驾驶平台采用分布式系统设计，各功能软件分别安装在不同计算机上。软件组成包括：总控台软件、曲线实时绘制软件、参数实时显示软件、数据存储软件以及数据库管理软件、模型解算系统软件、视景系统软件和脑电采集记录软件。硬件组成包括：搭载各个软件系统的计算机（其中数据存储软件与数据管理软件运行在同一计算机上）、构成实时网的反射内存卡和光纤、以太网交换机、KVM交换机。原模拟飞行驾驶平台的数据交互是基于反射内存网和以太网的通信方式，主控台系统作为整个系统的中枢部分，通过反射内存网和以太网将飞行仿真分析系统、模型解算系统和视景系统连接起来形成模拟飞行驾驶平台，同时将视景系统输出的飞行数据以及实验任务中产生的刺激事件（声、光、飞行警报）数据写入反射内存中，以供曲线实时绘制软件、参数实时显示软件以及数据存储和数据管理软件进行相应操作。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中的问题，而提供一种新型的用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台，包含有，视景计算机、数据存储与管理计算机、飞行操作设备以及脑电采集记录计算机，所述视景计算机装有视景系统，所述视景系统内部装有心算任务软件及飞行作战任务软件，所述脑电采集记录计算机装有脑电采集软件，所述脑电采集软件用于对飞行员的脑电信号进行实时显示、采集并记录，所述飞行操作设备包含油门杆、操纵杆以及脚蹬。

作为一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台的优选方案，所述脑电采集计算机在数据采集之后要分别对不同时间段的脑电数据进行计算和分析，并与记录下来的对应时间段的飞行数据进行相关分析。

作为一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台的优选方案，所述视景计算机内部装有飞行仿真系统中的主控制台，除完成视景仿真功能外，加入实验流程控制系统。

作为一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台的优选方案，所述数据存储与管理计算机将数据存储与数据管理功能集成到同一软件系统中并且采用模型-视图-视图模型（MVVM）的界面设计模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：优化现有平台的结构和功能以及平台内部的数据通信方式，达到符合研究需求、精简、易扩展和易修改的目的。

附图说明

图1为现有模拟飞行驾驶平台的各子系统组成及其在系统总体网络拓扑结构中的位置。

图2为整个平台系统数据交互过程。

图3为本发明模拟飞行驾驶平台的各子系统组成及其在系统总体网络拓扑结构中的位置。

图4为本发明中模型-视图-视图模型（MVVM）的界面设计模式。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式连接附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参见图3，图中示出的是一种用于飞行员脑电监测的飞行模拟平台，包含有，视景计算机、数据存储与管理计算机、飞行操作设备以及脑电采集记录计算机。所述视景计算机装有视景系统。所述视景系统作为整个模拟飞行驾驶平台的核心部分，其内部装有心算任务软件和飞行作战任务软件。所述视景系统内部安装有飞行仿真系统的主控制台。所述脑电采集记录计算机装有脑电采集软件，用于对飞行员的脑电信号进行实时显示、采集并记录。所述飞行操作设备包含油门杆、操纵杆以及脚蹬。

请参见图4，所述数据存储与管理计算机的软件系统采用模型-视图-视图模型（MVVM）的界面设计模式。

所述飞行仿真分析系统：数据采集之后要分别对不同时间段的脑电数据进行节律波能量计算和分析，然后可以与记录下来的对应时间段的飞行数据进行比较分析，这样可以较准确地分析该飞行过程中飞行员大脑状态的变化。另外，考虑到飞行员真实的飞行场景，避免设置多余干扰，研究只分析被试者脑电数据中的自发脑电，不设置诱发脑电事件，并且整个飞行过程中无需主试人员的干预。因此，飞行仿真分析系统中的主控台功能可以直接嵌入视景系统中来控制整个实验流程，曲线实时显示与参数实时显示对于离线数据分析没有太大意义，可以选择去掉。另外，数据存储与数据管理功能可以集成到一个软件中，这样避免了数据存储与数据管理之间的通信，在数据存储完成后，数据管理功能可以直接在同一软件环境下读取数据。

所述模型解算系统：由于模型解算系统的局限性，不同的机型要设计不同的飞行动力学方程，并且有时飞机的飞行动力学方程不一定能得到，每种飞机的动力学方程也不相同，即使是专业人员，在不清楚飞机各种参数的情况下，自行设计的飞行动力学方程肯定也存在很大偏差。因此，可以直接将操纵设备（油门杆和操纵杆）的操纵量输出给视景系统中的X-Plane软件来自动解算，一方面节省了传输数据带来的延迟，另一方面X-Plane 是目前综合模拟程度最强，真实度最高的个人电脑模拟飞行软件系列，其内置的默认飞机都是根据真实飞机的性能数据制作的，其内部具有多种飞机模型的飞行动力学方程，支持多种外部硬件设备（如Thrustmaster公司的HOTAS Warthog 全金属手操纵杆）。另外，X-Plane的气动模型非常真实，因为它完全根据物理原理产生动力效果，并且X-Plane 直接分析飞机的模型，并用有限元分析法获取大量质点的动力信息，然后反馈给终端用户，也就是说X-Plane 的气动模型是完全基于动力学分析的。

所述视景系统：视景系统现有功能只能进行视景仿真，没有实验所需要的实验任务流程管理、实验信息记录功能以及特定频率范围和强度的噪声条件，无法满足座舱噪音实验对飞行员大脑注意力的影响研究需求。因此，需要根据实验目的与需求开发相应的实验流程管理程序，本研究希望在实验之前，被试者将个人信息填写并自动保存下来，并且视景系统的界面上弹出或直接显示当前实验任务指示，提醒被试者当前需要执行的操作。同时，视景系统需要有实验信息记录功能，包括被试个人信息、实验任务操作数据等。另外，飞行员在驾驶舱内戴上头盔后主要承受的噪音是中低频噪音，对于特定频率范围和强度的噪声条件，本研究首先采用X-Plane内部的高仿真飞机座舱噪音，然后将噪音进行特定频段的滤波，并采用符合国家测量标准的噪声测量仪对噪声水平进行A声级的测量，使噪声基本处于80dBA。

而以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。