CN103049649A - 解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法 - Google Patents

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CN103049649A
CN103049649A CN2012105268173A CN201210526817A CN103049649A CN 103049649 A CN103049649 A CN 103049649A CN 2012105268173 A CN2012105268173 A CN 2012105268173A CN 201210526817 A CN201210526817 A CN 201210526817A CN 103049649 A CN103049649 A CN 103049649A
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时绍春
叶猛
黄祖丹
刘彪
张志强
张坤
裴登洪
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Jiangxi Hongdu Aviation Industry Group Co Ltd
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本发明涉及飞行模拟器设计技术领域，具体的说，是涉及一种解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法，包括如下步骤：步骤一，定义地球半径为r，飞机相对海平面的高度为h，视景系统显示用俯仰角为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
0，飞机实际俯仰角为，A为地平线下沉角度；步骤二，计算出地平线下沉角度，从人眼至天地线引一条垂线,再从人眼处引一条水平线,所述垂线与所述水平线组成的夹角即为地平线下沉角度A，其计算公式为；步骤三，计算出视景系统显示用俯仰角
Figure 45905DEST_PATH_IMAGE002
0，
Figure 976952DEST_PATH_IMAGE002
0=
Figure 731281DEST_PATH_IMAGE002
-A；步骤四，将得到的
Figure 468293DEST_PATH_IMAGE002
0值作为视景系统生成图形的显示用俯仰角，供视景系统生成图形。本发明对视景系统显示用俯仰角数据进行修正，解决了平显画面零刻度线与视景系统天地线无法对齐的问题。

Description

解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法
技术领域
本发明涉及飞行模拟器设计技术领域，具体的说，是涉及一种解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法。
背景技术
飞行模拟器视景系统，也称为视景模拟系统，是在有人驾驶的模拟器之中用来模拟驾驶员所看到的座舱外部的空中及地面景象的模拟系统，为飞行员提供70%以上的有用信息，视景系统模拟场景的逼真度会直接影响地面飞行模拟训练的效果。
对于现代新型战斗机/教练机飞行模拟器，飞机平显模拟采用计算机生成平显显示画面，并叠加在视景系统中显示的方法。相比采用平显真实件或模拟件实现飞机平视显示器模拟的方式，这种方法具有更好的显示效果、更大的灵活性和更低的成本，是一种较为优秀的实现方案。与此同时，该方案也存在一个比较突出的缺陷，即会出现平显画面与视景系统天地线匹配性问题。为模拟地球曲率，视景系统模拟的天地线位置随距离地表高度增加而出现下沉，而叠加的平显位置不变，导致平显画面零刻度线与视景系统天地线无法对齐，其位置偏差随模拟飞行高度增大而增大。
本发明中各术语的含义：  
平视显示器：又称平视仪，是一种将航空器操纵和武器瞄准所需信息以光学字符和图形的形式，通过光学系统投影显示在驾驶员视野正前方的电光显示装置。
平显画面：将航空器操纵和武器瞄准所需信息以光学字符和图形的形式，通过光学系统投影显示在驾驶员视野正前方得到的显示画面。
天地线：通俗地讲,为在空中所看到的远处天空与大地的交界线。
俯仰角：飞机轴线与大地水平面夹角。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法，其工作原理是对视景系统显示用俯仰角数据进行修正，抵消地球曲率导致的地平线下沉角度，使视景系统模拟的天地线在视景画面中的位置不随飞行高度变化而移动。
为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：
一种解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法，包括如下步骤：
步骤一，定义地球半径为r，飞机相对海平面的高度为h，视景系统显示用俯仰角为                                               
Figure 2012105268173100002DEST_PATH_IMAGE002
0，飞机实际俯仰角为
Figure 965676DEST_PATH_IMAGE002
，A为地平线下沉角度；
步骤二，计算出地平线下沉角度，从人眼至天地线引一条垂线,再从人眼处引一条水平线,所述垂线与所述水平线组成的夹角即为地平线下沉角度A，其计算公式为；
步骤三，计算出视景系统显示用俯仰角 0，
Figure 711095DEST_PATH_IMAGE002
0=-A；
步骤四，将得到的
Figure 669135DEST_PATH_IMAGE002
0值作为视景系统生成图形的显示用俯仰角，供视景系统生成图形。
本发明的有益效果在于：
对视景系统显示用俯仰角数据进行修正，抵消地球曲率导致的地平线下沉角度，使视景系统模拟的天地线在视景画面中的位置不随飞行高度变化而移动，解决了平显画面零刻度线与视景系统天地线无法对齐的问题。 
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例：参见图1。
本发明涉及一种解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法，包括如下步骤：
步骤一，定义地球半径为r，如图1所示，由于飞机飞行高度相对于地球直径是一个小量，因此，把地球看做是直径为6378.137KM的圆，飞机相对海平面的高度为h，视景系统显示用俯仰角为
Figure 619773DEST_PATH_IMAGE002
0，飞机实际俯仰角为
Figure 439962DEST_PATH_IMAGE002
，A为地平线下沉角度,图中，D为地球中心；
步骤二，计算出地平线下沉角度，图中，1为人眼所在的位置，2为天地线，从人眼至天地线引一条垂线a,再从人眼处引一条水平线b,线a、b组成的平面与天地线2垂直，线a、b组成的夹角即为地平线下沉角度A，其计算公式为；
步骤三，计算出视景系统显示用俯仰角
Figure 734994DEST_PATH_IMAGE002
0， 0=
Figure 780496DEST_PATH_IMAGE002
-A，其中飞机实际俯仰角为已知量；
步骤四，将得到的
Figure 304199DEST_PATH_IMAGE002
0值作为视景系统生成图形的显示用俯仰角，供视景系统生成图形。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种解决飞行模拟器视景系统天地线匹配问题的算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，定义地球半径为r，飞机相对海平面的高度为h，视景系统显示用俯仰角为                                                0，飞机实际俯仰角为
Figure 44901DEST_PATH_IMAGE002
，A为地平线下沉角度；
步骤二，计算出地平线下沉角度，从人眼至天地线引一条垂线,再从人眼处引一条水平线,所述垂线与所述水平线组成的夹角即为地平线下沉角度A，其计算公式为
Figure 2012105268173100001DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤三，计算出视景系统显示用俯仰角
Figure 474745DEST_PATH_IMAGE002
0， 0=
Figure 178445DEST_PATH_IMAGE002
-A；
步骤四，将得到的
Figure 759599DEST_PATH_IMAGE002
0值作为视景系统生成图形的显示用俯仰角，供视景系统生成图形。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5317689A (en) * 1986-09-11 1994-05-31 Hughes Aircraft Company Digital visual and sensor simulation system for generating realistic scenes
CN102426424A (zh) * 2011-09-28 2012-04-25 天津大学 基于分布式架构的临近空间飞行器视景仿真方法
CN102542868A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 中国人民解放军空军军训器材研究所 视景模拟方法及装置

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Non-Patent Citations (1)

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Title
雷励星，范蓉: "面向飞行模拟的天地线绘制算法", 《中国科技论文在线》 *

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