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虚拟现实技术在模拟飞行领域的研究和应用
将 VR技术应用于模拟飞行系统是未来飞行仿真技术的发展方向。 VR通过计
算机图形显示技术为核心的新技术, 在计算机中生成逼真的视、 听、 触觉一体
化的特定范围的虚拟环境。用户可以使用必要的硬件设备 (如数据衣、数据手
套、 数据鞋以及头盔、 立体眼镜等),自然地与虚拟环境中的客体进行交互,
相互影响,产生亲临现场的感受和体验。
飞行模拟器不同于飞行模拟软件, 它有真实的座舱设备和飞行杆力感觉, 人
作为一个环节参与到飞行模拟系统中 , 接受仿真系统提供的各种感官信息 , 经过
判断和决策对系统进行操纵和控制。 使用虚拟现实技术对飞机相关设备进行虚拟
飞行 , 即使操作失误也不会危及装备及人员的安全 , 同时通过对飞机及其内部
设备外观、工作原理、操作逻辑等内容的虚拟 , 提高了飞行训练的经济效益。
飞行视景仿真就是对眼睛所看到的景象进行仿真 , 是虚拟现实技术的重要的
表现形式 , 采用计算机图形图像技术 , 构造仿真对象的三维模型或再现真实的环
境 , 达到非常逼真的仿真效果。
一、模拟飞行仿真特点
根据 VR技术的三个特征,模拟飞行仿真应满足:
1、沉浸 : 在虚拟飞行中 , 通过三维飞行环境图形图像库 , 包括天气背景、 地
形环境、飞机设备等 , 可为使用者创造一个立体飞行环境 , 增强临场感, 虚拟系
统将参与者置于一种隔离的环境中 , 可以听到三维仿真的声音 , 参与者在虚拟
飞行中 , 一切感觉都是极其的逼真。
2、交互 : 使用者可以进行对虚拟的飞机设备等进行操作 , 这些虚拟设备能够
及时做出回应。 而不是像观看三维动画那样 , 只能被动地接受信息或仅仅作为一
个旁观者。
3、构想 : 用户可以对飞机设备产生感性认识和理性认识。
二、飞行模拟仿真关键技术
1、飞行模拟器关键技术
主要为接受训练的飞行员提供真实的飞行操纵力感和飞行状态变化, 飞行员
通过操纵力感的变化, 判断飞行状态并进行相应的操纵。 力感模拟逼真度是评价
飞行模拟水平的一个重要标准, 要求操纵负荷系统对静态和动态操纵力感具有良
好的模拟逼真度。 飞行模拟器的操纵负荷系统分为主操纵负荷系统和辅助操纵负
荷系统两部分: 主操纵负荷系统用于模拟横、 纵向驾驶杆力以及脚蹬力并且产生
舵偏角信号, 力感逼真度要求较高; 辅助操纵负荷系统用来模拟油门杆、 前轮转
弯、刹车等操纵系统的操纵力感,力感模拟逼真度要求低。
飞行模拟器仪表系统为飞行员提供飞机的高度、 空速、升降速度、 航向和姿
态等信息, 在感观上为飞行员创造一种与真实飞机一样的仪表环境, 从而与视景
仿真系统相配合模拟出飞机的飞行环境。 飞行员通过仪表系统进行空地交通调度。
飞行模拟器系统采用真实飞机的仪表部件,有时为了节约成本也进行仪表仿真。
2、视景仿真的关键技术
一、视景仿真系统集成。 主要由视景生成系统和显示系统组成,
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