本发明涉及载人模拟器训练领域，具体地说是载人模拟器控制及仿真训练装置及训练方法。包括：设于载人模拟器舱内的舱内单元、设于载人模拟器舱外的舱外单元、仿真系统以及教控系统；舱内单元，用于将控制指令进行解析后得到控制信号，发送至舱外单元，以控制舱外单元实体设备运行、以及将控制信号发送至仿真系统进行仿真虚拟设备执行；同时，接收舱外单元实体设备的状态信息，以及接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟信号和教控指令；本发明的仿真系统通过虚拟仿真功能代替真实传感器及检测装置，降低成本，配置灵活，与控制系统相结合，能够真实体现实艇潜水器的工作环境。
1.载人模拟器控制及仿真训练装置，其特征在于，包括：设于载人模拟器舱内的舱内单元、设于载人模拟器舱外的舱外单元、仿真系统以及教控系统；
所述舱内单元，用于将控制指令进行解析后得到控制信号，发送至舱外单元，以控制舱外单元实体设备运行、以及将控制信号发送至仿真系统进行仿真虚拟设备执行；同时，接收舱外单元实体设备的状态信息，以及接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟信号和教控指令；
所述舱外单元，用于接收舱内单元发送的控制信号，以实现实体设备的运行；接收仿真系统仿真后的虚拟设备的虚拟信号、以及采集实体设备的状态信息，发送至舱内单元；
所述虚拟信号，包括：虚拟网络信号、虚拟串口信号以及虚拟电压信号；
所述控制信号，包括：用于控制实体设备运行或虚拟设备虚拟运行的操作信号和用于控制模拟器姿态的操纵信号；
所述仿真系统，用于接收舱内单元的控制信号，根据控制信号或教控系统发送的教控指令信号，仿真虚拟设备执行，并产生虚拟信号，并根据虚拟信号的类型，对应发送至舱外单元或舱内单元；
所述仿真系统，包括：仿真计算机、仿真串口模块、仿真网络模块、仿真驱动模块以及仿真信号处理模块；
仿真串口模块通过仿真网络模块与仿真计算机连接，用于产生仿真计算机仿真后虚拟设备的虚拟串口信号，并将虚拟串口信号发送至串口通信模块；
仿真驱动模块通过仿真网络模块与仿真计算机连接，用于接收仿真计算机仿真后虚拟设备的虚拟网络信号，转换为虚拟电压信号，并通过仿真信号处理模块发送至舱外单元；同时，接收仿真信号处理模块处理后的舱外单元的数字量或模拟量输出信号，并转换为虚拟网络信号，发送至仿真计算机进行状态显示；
仿真信号处理模块，用于对虚拟电压信号以及采集到舱外单元的数字量或模拟量输出信号的进行隔离、放大处理；
仿真计算机，用于通过仿真网络模块接收舱内单元控制计算机解析后并经网络交换模块发来的控制信号，并仿真虚拟设备的虚拟信号；
同时，将仿真后的虚拟设备的虚拟串口信号通过仿真串口模块发送至舱内单元的显控单元进行显示；将仿真后的虚拟设备的虚拟网络信号直接发送至舱内单元的显控单元进行显示；将仿真后的虚拟设备的虚拟网络信号依次经仿真驱动模块、仿真信号处理模块发送至舱外单元进行模拟；
还接收教控系统发送教控指令信号进行解析，并直接发送至舱内单元的航控单元进行处理以及显控单元进行显示；
所述教控系统，用于发送教控指令信号通过仿真系统仿真后至舱内单元，以对潜航员进行发出训练指令。
2.根据权利要求1所述的载人模拟器控制及仿真训练装置，其特征在于，所述仿真系统将产生的虚拟网络信号和虚拟串口信号发送至舱内单元，仿真系统将虚拟电压信号发送至舱外单元。
3.根据权利要求1所述的载人模拟器控制及仿真训练装置，其特征在于，所述舱内单元，包括：航控单元以及与航控单元连接的显控单元、人机交互模块以及操纵单元；
人机交互模块，包括：设备供电开关、功能执行开关以及应急控制开关；用于产生的操作信号实时反馈至航控单元；
操纵单元，用于对载人模拟器进行姿态控制，将产生的操纵信号实时反馈至航控单元；
显控单元，用于根据接收舱外单元实体设备的状态信息、接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟网络信号；
航控单元，用于接收人机交互模块的操作信号，并对操作信号进行解析，解析后得到实体设备的控制信号直接发送至舱外单元进行控制，解析后得到虚拟设备的控制信号发送至仿真系统进行仿真；
接收操纵单元的操纵信号进行解析，解析后的操纵信号发送至舱外单元，以实现与舱外单元的连接的驱动执行机构多自由度的运动控制；同时，将解析后的操纵信号发送至仿真系统，以实现仿真系统仿真模拟驱动执行机构的运动参数。
4.根据权利要求3所述的载人模拟器控制及仿真训练装置，其特征在于，所述航控单元，包括：主控计算机、网络交换模块、采集模块以及串口通信模块；
所述采集模块分别与人机交互模块以及操纵单元连接，用于实时采集操作信号和操纵信号，并通过网络交换模块发送至控制计算机进行解析；
所述主控计算机，用于将接收到操作信号以及操纵信号进行解析，并通过网络交换模块将解析后包含操作信号和操纵信号的控制信号，分别传输至舱外单元进行控制驱动执行机构执行、以及传输至仿真系统进行仿真模拟虚拟设备执行；
串口通信模块，用于接收仿真系统仿真后的虚拟设备的虚拟串口信号，并通过网络交换模块发送至主控计算机进行处理以及显控单元进行显示。
5.根据权利要求1所述的载人模拟器控制及仿真训练装置，其特征在于，还包括评价系统；
仿真计算机接收到教控指令信号后，对教控指令信号进行解析，解析后，分别发送虚拟信号至舱内单元和舱外单元进行虚拟运行，并在舱内单元的显控单元进行显示，潜航员根据显控单元的显示信息进行控制人机交互模块和操纵单元；
舱内单元的主控计算机将解析后控制指令信号发送至仿真系统进行虚拟运行运行，仿真系统同时将潜航员控制信号以网络形式传输至评价系统，对潜航员的操纵进行评价。
6.根据权利要求1～5任一项所述的载人模拟器控制及仿真训练装置的训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）教控人员通过教控系统以网络信号的形式向仿真系统发送教控指令信号，其中，教控指令信号，包括：故障指令、作业指令；
2）教控指令信号传输至仿真系统的仿真网络模块，并由仿真计算机进行接收，仿真计算机进行教控指令信号解析后，产生虚拟信号，将虚拟网络信号通过仿真网络模块传输至多个仿真驱动模块，仿真驱动模块将虚拟网络信号转换为数字量或模拟量的虚拟电压信号，经过信号处理模块进行隔离、放大处理后传输至舱外单元；
3）舱外单元将虚拟电压信号转换为虚拟网络信号并结合舱外单元实体设备的状态信息，实现虚拟故障实现，并由舱内单元的显控单元进行故障显示；
4）潜航员根据故障现象进行相应的故障检查及排障操作，潜航员根据显控单元的显示信息进行控制人机交互模块和操纵单元；
5）舱内单元的主控计算机将解析后控制指令信号发送至仿真系统进行虚拟运行，仿真系统同时将潜航员控制指令信号以网络形式传输至评价系统，对潜航员的操纵进行评价。
载人模拟器控制及仿真训练装置及训练方法
技术领域
[0001] 本发明涉及载人模拟器训练领域，具体地说是载人模拟器控制及仿真训练装置及训练方法。
背景技术
[0002] 载人潜水器用于实现水下的载人航行、科考、勘探作业等工作，作为一种安全、高效的水下运载平台，搭载潜航员，可进行水下试验、水下资源勘探、科学考察、救援等工作，在我国深海领域的开发和考察及勘探中发挥了重要作用。
[0003] 由于载人潜水器作业环境的特殊性，所以对潜航员的操纵能力及应变能力具有严格的要求。在新潜航员下潜执行任务前，需进行严格的陆上操纵训练，同时在无航次任务时，潜航员需通过相应的模拟训练以保持良好的操纵状态，在航次任务执行前，对预执行任务的作业环境及任务内容进行执行前分析模拟，如果仅依靠潜水器实艇进行训练，不但费用高昂，并且无法进行作业环境模拟仿真，所以一套可靠的陆上模拟训练系统，对于提高载人潜水器工作效率及潜航员培训显得尤为重要。
[0004] 载人潜水器结构复杂，由多个子系统构成，其中控制系统作为潜水器的核心子系统，承担着整个潜水器的运动控制、位姿导航、信息采集及分析、设备驱动及潜航员与潜水器的人机交互等功能，所以模拟训练系统应具备完善的控制系统、以及能够模拟实艇作业状态的仿真系统，可有效提高模拟训练系统的训练效率及真实性。
[0005] 除潜水器实艇以外，目前尚未有针对载人潜水器的模拟训练系统，因而需要设计一种载人潜水器模拟训练器，并具备完善的控制系统及模拟仿真系统。
发明内容
[0006] 本发明目的是提供一种利用载人舱内控制单元、载人舱外控制单元、虚拟仿真单元等实现载人模拟器的控制系统及仿真系统，以克服载人潜水器模拟训练的缺陷。
[0007] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：载人模拟器控制及仿真训练装置，包括：设于载人模拟器舱内的舱内单元、设于载人模拟器舱外的舱外单元、仿真系统以及教控系统；
[0008] 所述舱内单元，用于将控制指令进行解析后得到控制信号，发送至舱外单元，以控制舱外单元实体设备运行、以及将控制信号发送至仿真系统进行仿真虚拟设备执行；同时，接收舱外单元实体设备的状态信息，以及接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟信号和教控指令；
[0009] 所述舱外单元，用于接收舱内单元发送的控制信号，以实现实体设备的运行；接收仿真系统仿真后的虚拟设备的虚拟信号、以及采集实体设备的状态信息，发送至舱内单元；
[0010] 所述仿真系统，用于接收舱内单元的控制信号，根据控制信号或教控系统发送的教控指令信号，仿真虚拟设备执行，并产生虚拟信号，并根据虚拟信号的类型，对应发送至舱外单元或舱内单元；
[0011] 所述教控系统，用于发送教控指令信号通过仿真系统仿真后至舱内单元，以对潜航员进行发出训练指令。
[0012] 所述虚拟信号，包括：虚拟网络信号、虚拟串口信号以及虚拟电压信号；
[0013] 所述控制信号，包括：用于控制实体设备运行或虚拟设备虚拟运行的操作信号和用于控制模拟器姿态的操纵信号。
[0014] 所述仿真系统将产生的虚拟网络信号和虚拟串口信号发送至舱内单元，仿真系统将虚拟电压信号发送至舱外单元。
[0015] 所述舱内单元，包括：航控单元以及与航控单元连接的显控单元、人机交互模块以及操纵单元；
[0016] 人机交互模块，包括：设备供电开关、功能执行开关以及应急控制开关；用于产生的操作信号实时反馈至航控单元；
[0017] 操纵单元，用于对载人模拟器进行姿态控制，将产生的操纵信号实时反馈至航控单元；
[0018] 显控单元，用于根据接收舱外单元实体设备的状态信息、接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟网络信号；
[0019] 航控单元，用于接收人机交互模块的操作信号，并对操作信号进行解析，解析后得到实体设备的控制信号直接发送至舱外单元进行控制，解析后得到虚拟设备的控制信号发送至仿真系统进行仿真；
[0020] 接收操纵单元的操纵信号进行解析，解析后的操纵信号发送至舱外单元，以实现与舱外单元的连接的驱动执行机构多自由度的运动控制；同时，将解析后的操纵信号发送至仿真系统，以实现仿真系统仿真模拟驱动执行机构的运动参数。
[0021] 所述航控单元，包括：主控计算机、网络交换模块、采集模块以及串口通信模块；
[0022] 所述采集模块分别与人机交互模块以及操纵单元连接，用于实时采集操作信号和操纵信号，并通过网络交换模块发送至控制计算机进行解析；
[0023] 所述主控计算机，用于将接收到操作信号以及操纵信号进行解析，并通过网络交换模块将解析后包含操作信号和操纵信号的控制信号，分别传输至舱外单元进行控制驱动执行机构执行、以及传输至仿真系统进行仿真模拟虚拟设备执行；
[0024] 串口通信模块，用于接收仿真系统仿真后的虚拟设备的虚拟串口信号，并通过网络交换模块发送至主控计算机进行处理以及显控单元进行显示。
[0025] 所述仿真系统，包括：仿真计算机、仿真串口模块、仿真网络模块、仿真驱动模块以及仿真信号处理模块；
[0026] 仿真串口模块通过仿真网络模块与仿真计算机连接，用于产生仿真计算机仿真后虚拟设备的虚拟串口信号，并将虚拟串口信号发送至串口通信模块；
[0027] 仿真驱动模块通过仿真网络模块与仿真计算机连接，用于接收仿真计算机仿真后虚拟设备的虚拟网络信号，转换为虚拟电压信号，并通过仿真信号处理模块发送至舱外单元；同时，接收仿真信号处理模块处理后的舱外单元的数字量或模拟量输出信号，并转换为虚拟网络信号，发送至仿真计算机进行状态显示；
[0028] 仿真信号处理模块，用于对虚拟电压信号以及采集到舱外单元的数字量或模拟量输出信号的进行隔离、放大处理；
[0029] 仿真计算机，用于通过仿真网络模块接收舱内单元控制计算机解析后并经网络交换模块发来的控制信号，并仿真虚拟设备的虚拟信号；
[0030] 同时，将仿真后的虚拟设备的虚拟串口信号通过仿真串口模块发送至舱内单元的显控单元进行显示；将仿真后的虚拟设备的虚拟网络信号直接发送至舱内单元的显控单元进行显示；将仿真后的虚拟设备的虚拟网络信号依次经仿真驱动模块、仿真信号处理模块发送至舱外单元进行模拟；
[0031] 还接收教控系统发送教控指令信号进行解析，并直接发送至舱内单元的航控单元进行处理以及显控单元进行显示。
[0032] 还包括评价系统；
[0033] 仿真计算机接收到教控指令信号后，对教控指令信号进行解析，解析后，分别发送虚拟信号至舱内单元和舱外单元进行虚拟运行，并在舱内单元的显控单元进行显示，潜航员根据显控单元的显示信息进行控制人机交互模块和操纵单元；
[0034] 舱内单元的主控计算机将解析后控制指令信号发送至仿真系统进行虚拟运行运行，仿真系统同时将潜航员控制信号以网络形式传输至评价系统，对潜航员的操纵进行评价。
[0035] 载人模拟器控制及仿真训练装置的训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0036] 1)教控人员通过教控系统以网络信号的形式向仿真系统发送教控指令信号，其中，教控指令信号，包括：故障指令、作业指令；
[0037] 2)教控指令信号传输至仿真系统的仿真网络模块，并由仿真计算机进行接收，仿真计算机进行教控指令信号解析后，产生虚拟信号，将虚拟网络信号通过仿真网络模块传输至多个仿真驱动模块，仿真驱动模块将虚拟网络信号转换为数字量或模拟量的虚拟电压信号，经过信号处理模块进行隔离、放大处理后传输至舱外单元；
[0038] 3)舱外单元将虚拟电压信号转换为虚拟网络信号并结合舱外单元实体设备的状态信息，实现虚拟故障实现，并由舱内单元的显控单元进行故障显示；
[0039] 4)潜航员根据故障现象进行相应的故障检查及排障操作，潜航员根据显控单元的显示信息进行控制人机交互模块和操纵单元；
[0040] 5)舱内单元的主控计算机将解析后控制指令信号发送至仿真系统进行虚拟运行，仿真系统同时将潜航员控制指令信号以网络形式传输至评价系统，对潜航员的操纵进行评价。
[0041] 本发明具有以下有益效果及优点：
[0042] 1、成本低，真实性强。本发明的仿真系统通过虚拟仿真功能代替真实传感器及检测装置，降低成本，配置灵活，与控制系统相结合，能够真实体现实艇潜水器的工作环境。
[0043] 2、可靠性高。本发明的电路所用器件可靠性高，通信方式简单可靠，可以保证系统持续稳定工作。
[0044] 3、扩展性强。本发明可根据培训要求，灵活增加控制及采集器的通信节点数量，并可搭载真实传感器进行测试试验。
附图说明
[0045] 图1为本发明的载人模拟器系统结构示意图；
[0046] 图2为本发明的载人模拟器系统结构组成框图；
[0047] 图3为载人模拟器控制及仿真装置信号处理框图；
[0048] 图4为载人模拟器模拟训练流程图。
具体实施方式
[0049] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0050] 如图1所示为载人模拟器系统结构示意图，包括三维视景显示墙、模拟器本体及仿真系统三个部分。三维视景显示墙是三维视景系统的投影显示，模拟训练过程中海底环境及潜水器运动状态。
[0051] 模拟器本体分为载人舱内与载人舱外两个部分，载人舱内部分包括控制系统舱内单元、观通系统、生命支持系统等，载人舱外部分包括控制系统舱外单元、液压系统、推进系统等。仿真控制柜中为模拟器本体以外的其他系统，包括仿真系统、教控系统、视景系统及评价系统，为模拟训练提供训练指令、虚拟数据以及进行训练结果评测。
[0052] 舱内单元，用于将控制指令进行解析后得到控制信号，发送至舱外单元，以控制舱外单元实体设备运行、以及将控制信号发送至仿真系统进行仿真虚拟设备执行；同时，接收舱外单元实体设备的状态信息，以及接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟信号和教控指令；
[0053] 舱外单元，用于接收舱内单元发送的控制信号，以实现实体设备的运行；接收仿真系统仿真后的虚拟设备的虚拟信号、以及采集实体设备的状态信息，发送至舱内单元；
[0054] 仿真系统，用于接收舱内单元的控制信号，根据控制信号或教控系统发送的教控指令信号，仿真虚拟设备执行，并产生虚拟信号，并根据虚拟信号的类型，对应发送至舱外单元或舱内单元；
[0055] 教控系统，用于发送教控指令信号通过仿真系统仿真后至舱内单元，以对潜航员进行发出训练指令。
[0056] 如图2所示，为本发明的载人模拟器系统结构组成框图，该装置由控制系统与仿真系统组成。控制系统由航控单元、显控单元、人机交互单元、操纵单元、驱动模块、数据采集模块、信号处理模块及扩展接口组成。
[0057] 舱内单元，包括：航控单元以及与航控单元连接的显控单元、人机交互模块以及操纵单元；
[0058] 人机交互模块，包括：设备供电开关、功能执行开关以及应急控制开关；用于产生的操作信号实时反馈至航控单元；
[0059] 操纵单元，用于对载人模拟器进行姿态控制，将产生的操纵信号实时反馈至航控单元；
[0060] 显控单元，用于根据接收舱外单元实体设备的状态信息、接收仿真系统仿真后虚拟设备的虚拟网络信号；
[0061] 航控单元，用于接收人机交互模块的操作信号，并对操作信号进行解析，解析后得到实体设备的控制信号直接发送至舱外单元进行控制，解析后得到虚拟设备的控制信号发送至仿真系统进行仿真；
[0062] 接收操纵单元的操纵信号进行解析，解析后的操纵信号发送至舱外单元，以实现与舱外单元的连接的驱动执行机构多自由度的运动控制；同时，将解析后的操纵信号发送至仿真系统，以实现仿真系统仿真模拟驱动执行机构的运动参数。
[0063] 仿真系统由仿真控制计算机、仿真驱动模块、仿真串口模块、仿真网络模块及仿真信号数据处理模块组成。潜航员在进行模拟训练时，通过控制系统的人机交互单元与操纵单元进行操作，并通过显控单元监控潜水器运行状态。
[0064] 控制系统舱外单元为驱动执行机构，执行机构包括实际设备和虚拟设备，虚拟设备的动作执行及通信反馈由仿真系统通过网络、串口及直控的方式与控制系统进行信息交互。
[0065] 如图3所示，为载人模拟器控制及仿真装置信号处理框图；
[0066] 航控单元为控制系统运行的基本硬件电路，包括：主控计算机及航行控制软件、信号采集模块、串口与网络数据通信模块等，信号采集模块对舱内操作及操纵信号进行采集，经过航行控制软件解析后，通过网络传输至舱外单元进行执行以及传输至仿真系统进行仿真执行。网络交换模块负责网络信息交换，虚拟网络信息由仿真系统的仿真网络模块产生。串口模块采集并输出传感器及其他系统的串口通信信息，虚拟串口信号由仿真系统的仿真串口模块产生。航行控制软件根据所采集的传感器信息及潜水器姿态信息，完成逻辑控制及导航定位等功能实。
[0067] 各模块具体工作如下：采集模块分别与人机交互模块以及操纵单元连接，用于实时采集操作信号和操纵信号，并通过网络交换模块发送至控制计算机进行解析；
[0068] 虚拟信号，包括：虚拟网络信号、虚拟串口信号以及虚拟电压信号；
[0069] 控制信号，包括：用于控制实体设备运行或虚拟设备虚拟运行的操作信号和用于控制模拟器姿态的操纵信号。
[0070] 仿真系统将产生的虚拟网络信号和虚拟串口信号发送至舱内单元，仿真系统将虚拟电压信号发送至舱外单元。
[0071] 主控计算机，用于将接收到操作信号以及操纵信号进行解析，并通过网络交换模块将解析后包含操作信号和操纵信号的控制信号，分别传输至舱外单元进行控制驱动执行机构执行、以及传输至仿真系统进行仿真模拟虚拟设备执行；
[0072] 串口通信模块，用于接收仿真系统仿真后的虚拟设备的虚拟串口信号，并通过网络交换模块发送至主控计算机进行处理以及显控单元进行显示。
[0073] 显控单元与航控单元通过网络进行通信，用于潜水器的各种运动状态、运动轨迹、传感器信息以及其他子系统的状态信息综合显示，其中部分虚拟设备的信息显示由仿真系统根据潜水器实际状态进行虚拟仿真，通过网络进行传输至显控单元进行显示。
[0074] 人机交互单元包括潜水器的全部设备供电开关、功能执行开关及应急控制开关，潜航员根据实际需要进行设备控制。潜航员的每一个操作动作，均会被控制系统进行记录。由于模拟器不具备全部的真实设备，所以控制指令的执行，除真实设备以外，其他设备均由仿真系统进行虚拟执行，并将执行结果反馈于舱内航控单元，并通过显控单元进行显示，潜航员根据显示进行判断潜水器状态，进行后续操作。进行虚拟设备控制时，控制系统将控制指令通过网络传输至仿真系统，仿真系统解析指令后，模拟真实设备执行时的潜水器工作状态，并反馈于控制系统及其他子系统。
[0075] 操纵单元负责潜水器的运动控制，可实现潜水器的前进/后退、左转/右转、上浮/下潜、左移/右移、前倾/后倾等五个自由度的运动控制，当潜航员进行潜水器运动操纵时，首先可通过控制系统舱外的驱动单元驱动模拟器的实体推进器进行转动，同时将操纵信号通过网络传输至仿真系统，仿真系统根据操纵指令，模拟反馈推进器的转速、电流及潜水器的运动轨迹等关键参数至舱内显控单元，供潜航员操纵参考，同时将操纵指令分析整理后，传输至视景系统，视景系统根据潜水器的运动状态，进行视景显示成像，以模拟潜水器在水下的真实运动状态，舱内潜航员可通过模拟器的观察窗观察到视频显示墙上海底模拟场景的变化。
[0076] 控制系统舱外单元，负责驱动舱外的执行机构，采集传感器通信数据。其中驱动模块输出数字量或模拟量控制信号，经信号处理模块转换或放大处理后，可驱动模拟器抛载机构、照明灯、摄像机、云台及推进器等舱外设备，虚拟设备的驱动信号由仿真系统进行接收处理。采集模块可采集数字量或模拟量信号，采集信号首先经过信号处理模块进行转换或隔离处理，虚拟设备的输出信号由仿真系统产生后由采集模块进行采集。驱动模块输出信号与采集模块输入信号，由载人舱内控制计算机通过网络执行驱动信号产生及采集信号的接收。在必要时，能够将真实舱外传感器数据传输至模拟器舱内控制单元以代替模拟传感器。同时舱外单元作为与仿真系统间驱动及采集信号的交互中心，具备灵活的设备扩展接口。
[0077] 仿真系统由仿真计算机、仿真模块及仿真信号处理模块组成，负责虚拟传感器数据、虚拟运动、虚拟导航、虚拟串口数据及虚拟网络数据等虚拟数据的产生与接收。仿真计算机作为仿真软件的运行平台，负责仿真系统的虚拟数据产生及数据接收，是整个仿真系统的控制、数据处理及交换中心。
[0078] 仿真计算机，用于通过仿真网络模块接收舱内单元控制计算机解析后并经网络交换模块发来的控制信号，并仿真虚拟设备的虚拟信号；
[0079] 同时，将仿真后的虚拟设备的虚拟串口信号通过仿真串口模块发送至舱内单元的显控单元进行显示；将仿真后的虚拟设备的虚拟网络信号直接发送至舱内单元的显控单元进行显示；将仿真后的虚拟设备的虚拟网络信号依次经仿真驱动模块、仿真信号处理模块发送至舱外单元进行模拟；
[0080] 还接收教控系统发送教控指令信号进行解析，并直接发送至舱内单元的航控单元进行处理以及显控单元进行显示。
[0081] 仿真串口模块通过仿真网络模块与仿真计算机连接，用于产生仿真计算机仿真后虚拟设备的虚拟串口信号，并将虚拟串口信号发送至串口通信模块；
[0082] 仿真网络模块，由仿真计算机通过网络控制产生声学系统、液压系统等虚拟系统的网络数据，由航控单元的网络交换模块接收。
[0083] 仿真驱动模块通过仿真网络模块与仿真计算机连接，用于接收仿真计算机仿真后虚拟设备的虚拟网络信号，转换为虚拟电压信号，并通过仿真信号处理模块发送至舱外单元；同时，接收仿真信号处理模块处理后的舱外单元的数字量或模拟量输出信号，并转换为虚拟网络信号，发送至仿真计算机进行状态显示；
[0084] 仿真信号处理模块，主要负责仿真系统输入输出信号的隔离、放大及保护等功能。
[0085] 如图4所示，为载人模拟器模拟训练流程图，在模拟训练过程中，当潜航员就位后，教控人员根据制定计划通过教控系统发出故障发生指令，该指令以网络信号的形式传输至仿真系统仿真网络模块，并由仿真软件进行接收，仿真软件根据与教控系统制定的通信协议进行故障指令解析后通过网络传输至各仿真模块，仿真模块根据指令将故障指令转换为数字量或模拟量驱动信号，经过信号处理模块进行相应处理后传输至控制系统，实现虚拟故障实现，并由舱内控制系统显控单元及人机交互单元进行故障显示。潜航员根据故障现象进行相应的故障检查及排障操作，潜航员的操作过程实时由控制系统进行记录，完成操作后，控制系统及仿真系统将潜航员舱内操作过程以网络的形式传输至评价系统，评价系统根据潜航员的故障处理过程，对潜航员操作进行综合评价，完成潜航员的陆上仿真模拟训练。此外，在非故障排障训练时，潜航员可根据实际任务需求，在模拟器中模拟水下作业过程，并通过系统记录数据对自己的操作流程合理性进行综合分析。
[0086] 在不进行模拟训练时，本发明采用的控制方法包括以下步骤：
[0087] 载人模拟器启动后，默认状态为实艇潜水器下水前的工作状态，控制系统与仿真系统开始运行。
[0088] 潜航员执行预定的训练计划，开始进行操作，控制系统执行潜航员控制指令并显示模拟器的运行状态信息。
[0089] 综上所述，载人模拟器控制及仿真装置，可实现潜水器航次任务的前期模拟执行验证，规范任务执行流程，提高海上作业效率，又可进行潜航员日常训练及新潜航员培训，降低潜航员培训成本。依靠系统的扩展功能，可进行潜水器新功能的仿真验证，同时在进行相应的改造后，该装置也可应用于其他类型潜水器的模拟仿真系统。
[0090] 以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
