本發(fā)明涉及航空警務模擬設備，具體涉及一種基于六自由度運動模擬的航空客艙警務培訓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、客艙警務人員的專業(yè)技能培訓是保障航空安全的核心環(huán)節(jié)，涵蓋日?？团摲找?guī)程、異常工況應急處置及緊急狀態(tài)下的旅客疏散引導等關(guān)鍵能力培養(yǎng)。然而，傳統(tǒng)培訓體系難以滿足現(xiàn)代航空業(yè)對高效性、安全性及標準化日益提升的需求?，F(xiàn)有技術(shù)方案主要依賴兩類手段，但仍然存在一定限制：

2、靜態(tài)設備模擬訓練：通過固定式操作臺熟悉客艙設備（如艙門、應急滑梯）的基本操作流程，但缺乏多自由度動態(tài)環(huán)境反饋，導致學員在加速度變化（如顛簸、緊急迫降）下的體感適應能力與場景應變能力不足；

3、全任務飛行模擬器（ffs）訓練：雖能提供六自由度動態(tài)反饋（dof）及高精度視景仿真，但其單次訓練成本超過10,000美元，且受限于機械結(jié)構(gòu)復雜度與安全冗余設計，難以在火災（＞800℃高溫模擬）、水上迫降等高危場景中實現(xiàn)全工況覆蓋，導致實操存在的風險率高達12%-15%。

4、此外，傳統(tǒng)人工評估體系存在顯著缺陷：評分主觀偏差率超過20%，且單次評估耗時＞30分鐘?；谏鲜黾夹g(shù)背景，亟需開發(fā)一種集成高動態(tài)運動模擬、多模態(tài)環(huán)境仿真與智能化評估的客艙警務培訓系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)方案中訓練真實性不足、成本過高及評估效率低下等核心問題，為航空安全與人才專業(yè)化培養(yǎng)提供技術(shù)支撐。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種基于六自由度運動模擬的航空客艙警務培訓系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)客艙警務培訓方法中存在的成本高、風險大、動態(tài)真實感不足及評估效率低等問題。通過引入六自由度運動平臺、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、多傳感數(shù)據(jù)融合以及智能化評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠真實模擬飛機在滑跑、起飛、巡航及緊急降落等狀態(tài)下的動態(tài)體驗，同時支持溫濕度、火焰、煙霧等環(huán)境仿真，為培訓提供高度逼真的模擬環(huán)境。

2、一種基于六自由度運動模擬的航空客艙警務培訓系統(tǒng)，包括航空模擬器，設置在航空模擬器內(nèi)的底座，底座前方設置有vr模塊，底座底部的六自由度運動平臺，航空模擬器內(nèi)部還設置有環(huán)境模擬模塊和主控端，所述vr模塊、六自由度運動平臺和環(huán)境模擬模塊均與主控端電連接；

3、所述六自由度運動平臺運動平臺在航空模擬艙下方搭建，所述六自由度運動平臺由上平臺、多個支撐缸和底部基座組成。支撐缸呈對稱分布，通過虎克鉸連接上平臺和基座，用以實現(xiàn)六個自由度的運動，包括俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航、升降、縱移和橫移；

4、平臺的底座為矩形框架結(jié)構(gòu)，具有交叉加強筋設計；

5、虎克鉸連用于鏈接上平臺和電動缸，氣缸，上下平臺用鉸鏈在結(jié)構(gòu)上完全相同，鉸鏈主要包括固定基座，活動關(guān)節(jié)，銷軸，自潤瓦軸承等元件組成，活動關(guān)節(jié)和銷軸分別具有繞x，y旋轉(zhuǎn)的自由度；

6、所述六自由度運動平臺的電缸配備位置磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器總體由測量桿、活動磁環(huán)、電子倉室和底座四部分構(gòu)成，實時監(jiān)控其位移及姿態(tài)，傳感器數(shù)據(jù)通過電纜傳輸至運動控制單元，并經(jīng)主控端在教員界面中可視化顯示；

7、所述磁致伸縮位移傳感器通過電纜與主控端連接；

8、所述vr模塊以每4個舷窗單元配置一臺獨立圖形計算機，圖形計算機通過局域網(wǎng)絡與主控端連接，所述vr模塊的分布式視景模塊包括上罩、下罩、投影屏、濾光組件、球面反射鏡、安裝架和底座，通過球幕投影方式實現(xiàn)多角度動態(tài)場景呈現(xiàn)，所述投影屏設置于球面反射鏡的前方，用于顯示動態(tài)場景，球面反射鏡安裝于下罩內(nèi)，濾光組件位于投影屏與光源之間，用于優(yōu)化畫面效果，上罩與下罩通過安裝架固定在底座上，整體結(jié)構(gòu)與客艙模擬器布局匹配，使得場景顯示與舷窗外視圖對齊，提供高度真實的視覺體驗；

9、所述vr模塊的虛擬鏡頭均勻分布在球幕表面，鏡頭視點位于球幕中心，垂直視角范圍為-90°至+40°；

10、所述球幕由上罩、下罩和投影屏共同構(gòu)成，其安裝位置由安裝架和底座固定，使得投影內(nèi)容與模擬器的舷窗方向保持一致，整體設計保證視景模塊的沉浸感和視覺統(tǒng)一性；

11、模擬航空艙舷窗和駕駛室窗均為玻璃材質(zhì)，外部設置多塊投影幕墻，通過多通道投影儀將視景內(nèi)容投射到幕墻上，形成完整的視景輸出；

12、所述獨立圖形計算機通過電纜與主控端連接；

13、所述環(huán)境模擬模塊包括加濕器、電熱器、煙霧發(fā)生裝置和火焰特效燈，所述航空模擬器內(nèi)設置有溫濕度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱蜔熿F傳感器；

14、所述加濕器、電熱器、煙霧發(fā)生裝置、火焰特效燈、溫濕度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱蜔熿F傳感器均通過電纜與主控端連接；

15、所述航空模擬器還包括有智能化實時評估子系統(tǒng)，智能化實時評估子系統(tǒng)位于教員操作區(qū)，與主控端通過數(shù)據(jù)交換機連接；智能評估模塊內(nèi)構(gòu)建評估指標隸屬度函數(shù)庫、規(guī)則知識庫及任務知識庫，可根據(jù)訓練任務和實時數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整評估規(guī)則及指標權(quán)重，對客艙警務操作進行量化評估；

16、智能化實時評估子系統(tǒng)使用dfs-cnn模型，具體步驟如下：

17、步驟1：該模型通過輸入特征生成模塊，從模擬器中采集飛行速度、航向角度、垂直速度以及飛行員手柄操作等多維數(shù)據(jù)，經(jīng)過時間窗切分后，采用傅里葉變換或小波變換將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時頻特征圖，生成高維特征輸入；

18、步驟2：行為模式建模模塊利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，通過卷積層對輸入數(shù)據(jù)進行局部特征提取，隨后通過池化層對特征進行降維和壓縮，去除冗余信息，并通過多層卷積和池化的堆疊，逐步提煉全局模式；

19、步驟3：評分解碼模塊將行為特征輸入全連接層，通過解碼生成評分，根據(jù)不同任務階段的數(shù)據(jù)完成評分輸出；

20、進一步地，所述語音識別模塊分布于模擬客艙內(nèi)的多個區(qū)域，通過麥克風陣列采集客艙警務人員的語音數(shù)據(jù)，經(jīng)局域網(wǎng)絡傳輸至主控端的語音處理單元，結(jié)合深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)進行語音識別及匹配，提升訓練過程的交互性；

21、進一步地，所述身份與姿勢識別模塊采用kinect設備，安裝在客艙模擬器關(guān)鍵位置，通過深度攝像頭捕捉客艙警務人員的骨骼空間坐標，結(jié)合靜態(tài)骨骼數(shù)據(jù)庫，完成身份驗證與動作姿勢識別；數(shù)據(jù)通過無線傳輸至主控端進行分析；

22、所述身份驗證與動作姿勢識別特征提取過程如下：

23、步驟1：將圖像灰度化并正則化；

24、步驟2：將圖像分為個補丁并進行疊加；

25、步驟3：將每個補丁分成個塊，每個塊由四個相鄰的個單元組成；

26、步驟4：計算圖像像素的水平和垂直梯度；

27、步驟5：計算像素的梯度幅度和梯度方向；

28、步驟6：將的范圍平均分為8個格，按每個格的梯度方向進行表決，得到權(quán)重。因此，每個單元可以形成一個8維特征向量；

29、步驟7：將一個補丁中4個單元的特征向量連接成一個32維向量；

30、步驟8：將每個補丁中的所有特征向量連接起來，形成一個128維特征向量；

31、步驟9：將補丁的所有特征向量連接在一起，形成整個圖像的hog特征向量。

32、進一步的，所述語音識別模塊分布于模擬客艙內(nèi)部，借助麥克風陣列采集客艙警務人員的語音數(shù)據(jù)，結(jié)合深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)對采集到的語音數(shù)據(jù)進行識別與匹配操作，經(jīng)通信子系統(tǒng)將處理后的語音數(shù)據(jù)傳輸至主控端進行進一步的分析和處理。

33、進一步的，所述身份與姿勢識別模塊采用?kinect?設備，安裝在客艙模擬器的關(guān)鍵位置，利用深度攝像頭捕捉客艙警務人員的骨骼空間坐標信息，并與預先構(gòu)建的靜態(tài)骨骼數(shù)據(jù)庫進行比對分析，從而完成對客艙警務人員的身份驗證以及動作姿勢的識別工作，識別后的數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡傳輸至后端供后續(xù)分析使用?。

34、進一步的，所述組態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)分別與六自由度運動平臺和分布式視景模塊連接，能夠?qū)崟r監(jiān)測上述設備的運行狀態(tài)，并將所獲取的監(jiān)控數(shù)據(jù)反饋至主控端，為主控端進行運行狀態(tài)分析以及故障診斷提供數(shù)據(jù)支持。

35、進一步的，所述智能化實時評估子系統(tǒng)與主控端建立通信連接，用于提供實時的飛行數(shù)據(jù)、導航參數(shù)以及儀表狀態(tài)顯示信息；所述娛樂系統(tǒng)則借助音視頻輸出設備，為模擬客艙營造動態(tài)的娛樂場景，進而模擬真實的航空客艙環(huán)境，有效提升客艙警務培訓過程中的沉浸感與互動性。

36、進一步的，該系統(tǒng)配備有安全保障單元，所述安全保障單元包括設置在主控端的ups?電源以及急停按鈕；急停按鈕通過安全電路板與運動控制單元相連，當系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)時，可通過觸發(fā)急停按鈕迅速中斷所有模塊的運行，確保整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。

37、進一步的，所述主控器為計算機。

38、基于此，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)培訓中動態(tài)體驗失真、高危場景覆蓋不足及評估效率低下等核心問題，為客艙警務人員技能訓練提供了高效、低成本、高安全的標準化解決方案，推動航空培訓體系向智能化、數(shù)字化全面升級。