CN113763768A - 一种空中交通管制360度视觉仿真装置 - Google Patents

一种空中交通管制360度视觉仿真装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种空中交通管制360度视觉仿真装置，包括：360度环柱形屏幕，用于360度模拟空中交通管制环境；环形吊顶，装设于360度环柱形屏幕顶部；多个投影机，呈环形阵列装设于所述环形吊顶上形成360度投影通道，用于通过所述360度投影通道向360度环柱形屏幕投射对应的空中交通管制环境影像，以360度模拟空中交通管制环境。本发明通过360度环柱形屏幕和形成360度投影通道的多个投影机提供了一个360°全覆盖的圆形大厅式空中交通管制360度视觉仿真装置，用于对空中交通管制提供视觉仿真。

Description

一种空中交通管制360度视觉仿真装置
技术领域
本发明涉及空中交通管制(ATC)技术领域，特别是涉及一种空中交通管制360度视觉仿真装置。
背景技术
不断变化的技术和一直增长的交通量对空中交通管制员的培训计划提出了更高的要求。当前对空中交通管制(ATC)训练存在着迫切需求。空中交通管制员的短缺问题必须得到解决，但由于空中交通的不断增长，在职培训和验证越来越难以实现。ATC培训人员投入大，时间长且成本高昂。培训设施常常难以快速响应接待学员数量增加的要求。与此同时，通过引入新技术、程序和ATC设施来适应不断增长的交通量，这一做法需要增加转换培训次数以及提供转换培训的员工人数和系统数量。为培训空中交通管制员，需要更加真实的模拟器和视觉仿真系统。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种空中交通管制360度视觉仿真装置，用于为空中交通管制(ATC)训练模拟提供360度视觉仿真。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种空中交通管制360度视觉仿真装置，包括：360度环柱形屏幕，用于360度模拟空中交通管制环境；环形吊顶，装设于360度环柱形屏幕顶部；多个投影机，呈环形阵列装设于所述环形吊顶上形成360度投影通道，用于通过所述360度投影通道向360度环柱形屏幕投射对应的空中交通管制环境影像，以360度模拟空中交通管制环境。
于本发明的一实施例中，所述360度环柱形屏幕包括至少两个拼接成圆柱形的柱形子屏幕。
于本发明的一实施例中，每一所述柱形子屏幕包括可卷成圆筒形的平面半刚性增强玻璃和支撑所述平面半刚性增强玻璃的支撑结构。
于本发明的一实施例中，所述支撑结构包括多个支撑杆和由所述支撑杆支撑的用于装设所述平面半刚性增强玻璃的支撑板。
于本发明的一实施例中，所述360度环柱形屏幕半径范围为4米～10米；所述360度环柱形屏幕的高度范围为3米～5米；所述投影机数量为10个～20个。
于本发明的一实施例中，所述平面半刚性增强玻璃表面涂覆有具有减少光反射的涂层。
于本发明的一实施例中，所述投影机为光直射模式投影机。
于本发明的一实施例中，所述360度环柱形屏幕中设有至少一扇供用户进出的门结构。
于本发明的一实施例中，所述的空中交通管制360度视觉仿真装置还包括与各所述投影机和一图像生成器相连，用于控制各所述投影机的投影机控制系统；所述投影机控制系统包括控制各所述投影机且装设有自动校准投影画面的投影校准系统的主控制设备和与所述主控制设备交互的手持遥控器。
于本发明的一实施例中，所述的空中交通管制360度视觉仿真装置还包括多个呈环形阵列装设于所述环形吊顶上的音箱，各所述投影机分别对应装设于所述音箱中。
如上所述，本发明的空中交通管制360度视觉仿真装置具有以下有益效果：
本发明通过360度环柱形屏幕和形成360度投影通道的多个投影机提供了一个360°全覆盖的圆形大厅式空中交通管制360度视觉仿真装置，用于对空中交通管制提供视觉仿真。
附图说明
图1显示为本发明中空中交通管制360度视觉仿真装置的整体结构示意图。
图2显示为本发明中空中交通管制360度视觉仿真装置中柱形子屏幕的结构示意图。
图3显示为本发明中空中交通管制360度视觉仿真装置中360度环柱形屏幕的整体结构示意图。
图4显示为本发明中空中交通管制360度视觉仿真装置中门的一种结构示例图。
元件标号说明
100 空中交通管制360度视觉仿真装置
110 360度环柱形屏幕
111 平面半刚性增强玻璃
112 支撑杆
113 支撑板
114 门结构
120 环形吊顶
130 投影机
140 音箱
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例的目的在于提供一种空中交通管制360度视觉仿真装置，用于为空中交通管制(ATC)训练模拟提供360度视觉仿真。以下将详细阐述本实施例的一种空中交通管制360度视觉仿真装置原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种空中交通管制360度视觉仿真装置。
如图1所示，本实施例提供一种空中交通管制360度视觉仿真装置100，空中交通管制360度视觉仿真装置100包括：360度环柱形屏幕110，环形吊顶120以及多个投影机130。
于本实施例中，所述360度环柱形屏幕110用于360度模拟空中交通管制环境。
于本实施例中，所述360度环柱形屏幕110半径范围为4米～10米；所述360度环柱形屏幕110的高度范围为3米～5米，水平视野360°。
例如，所述360度环柱形屏幕110半径为4.8米，所述360度环柱形屏幕110的高度为3.4米。
其中，所述360度环柱形屏幕110的平均系统分辨率不小于3.1Arcmin/OLP(弧分/光学象对)，平均亮度为但不限于8.4ftL(呎朗伯)至13ftL(呎朗伯)。
具体地，于本实施例中，所述360度环柱形屏幕110包括至少两个拼接成圆柱形的柱形子屏幕。
例如，所述360度环柱形屏幕110包括两个拼接成圆柱形的柱形子屏幕。每一个所述柱形子屏幕围成一个半圆柱形。其中，如图2和图3所示，每一所述柱形子屏幕包括可卷成圆筒形的平面半刚性增强玻璃111和支撑所述平面半刚性增强玻璃111的支撑结构。
各所述柱形子屏幕形成一个自支撑的正投影柱形屏幕，覆盖360°视野。于本实施例中，所述360度环柱形屏幕110的水平视野范围在135°至225°之间。从屏幕中心看到的垂直视野角度为25°，覆盖42％左右的正常视角范围。
其中，于本实施例中，所述平面半刚性增强玻璃111表面涂覆有具有减少光反射的涂层。所述平面半刚性增强玻璃111经过涂层处理，可以改善所述平面半刚性增强玻璃111的反射特性。屏幕柱形子屏幕可以卷成圆筒形，便于包装和运输。
如图2和图3所示，于本实施例中，所述支撑结构包括多个支撑杆112和由所述支撑杆112支撑的用于装设所述平面半刚性增强玻璃111的支撑板113。所述支撑结构便于现场安装。所述支撑结构就位后，即可直接将所述平面半刚性增强玻璃111在支撑结构的支撑板113上铺开。
此外，于本实施例中，如图4所示，所述360度环柱形屏幕110中设有至少一扇供用户进出的门结构114。门结构114被预设为手动推拉门，即所述360度环柱形屏幕110中预设了一扇手动门，由于所述360度环柱形屏幕110中间隙明显，无法通过填充和涂漆消除，优选地，仅于所述360度环柱形屏幕110中设置一扇门。图4为该门结构114的示例图。
于本实施例中，所述环形吊顶120装设于360度环柱形屏幕110顶部，所述多个投影机130呈环形阵列装设于所述环形吊顶120上形成360度投影通道，用于通过所述360度投影通道向360度环柱形屏幕110投射对应的空中交通管制环境影像，以360度模拟空中交通管制环境。即所有投影机130都装在在环形吊顶120上，相当于悬吊在天花板上，形成的垂直视野优选为39°。
其中，于本实施例中，所述投影机130数量为10个～20个。优选地，所述投影机130数量为16个，形成360度的16个投影通道或者所述投影机130数量为13个，形成360度的13个投影通道。
于本实施例中，各所述投影机130具有外部恒定光输出(CLO)以消除光输出差。恒定光输出采用集成的校准光度计，可测量和控制光输出。在初始时刻，每台投影机130的光输出均衡，从而在整个系统中提供均匀的亮度。随着时间的推移，灯光输出将随着老化而衰减。实际上，单个灯将以略微变化的速率衰减。恒定光输出还能降低维护成本。
于本实施例中，各所述投影机130采用Real Color技术(通过对电脑的显示屏和显示卡进行一对一的精准微调，找到最佳的匹配参数，旨在还原物体真实的色彩，实现所见即所得的效果)消除色差。所有投影机130都符合严格的颜色规范。为了实现多投影机130系统颜色完美统一，在校准期间，必须确定每个投影机130的颜色三角下并对其进行微调，实现统一的颜色三角。Real Color技术通过调整每台投影机130的主要和次要颜色坐标来微调各所述投影机130。
在多通道投影中，投影机130的非零黑色电平通常会导致重叠区域亮度增加，尤其是在夜晚，多层重叠将变得更为复杂。本实施例中，采用使用光学软边缘匹配方法使光路中的混合滤镜可将重叠区域中的黑色电平降低到单投影画面的黑色电平水平。具体地，可选择使用光学电子软边缘匹配(ESEM)执行无黑度校正的可调边缘融合，这样就可以在夜晚看到无形融合的无缝画面，同时维持全动态范围。
于本实施例中，每台投影机130配置有一双链路DVI光纤(包括发射器/接收器，最大长度30米)。
为提供高质量、高分辨率的多通道投影方案，于本实施例中，所述投影机130优选为光直射模式投影机。
本实施例中，光直射模式投影机具有卓越的性能和可靠性，具有恒定光输出(CLO)功能，能够在长时间内产生可预测的恒定亮度和颜色。由于采用独特的专利单步处理(SSP)技术，只需一次操作，即可计算4K UHD的所有图像处理(包括变形、融合、灰度系数和颜色)。在一个步骤中完成这个程序，实现更高的总体图像质量，确保图像更锐利、伪影更少、延迟时间更短。光直射模式投影机已降低噪音级别，仅为36dB(A)。
本实施例中，光直射模式投影机的使用寿命长达60000小时(取决于其操作模式)，能够在最严苛的环境下使用。本实施例中，光直射模式投影机优选为激光荧光投影机，拥有原生WQXGA和高达4K UHD分辨率，专为仿真应用而打造。本实施例中的激光荧光投影机作为专门的红外(IR)投影机，能够应对仿真市场的特定需要，包括出色的坚固性、更长的使用寿命及锐利的激光画质。双光圈和滤光片确保更出色的对比度和更高的黑色电平。此外，激光荧光投影机还考虑了安装要求和镜头套装因素，使光直射模式投影机系列成为技术升级的理想选择。
本实施例中的激光荧光投影机在仿真配置中的亮度级更高可达5000流明，是市场上拥有4K UHD分辨率、亮度级最高的单芯片DLP投影机之一。具有专为仿真应用设计的功能，包括鬼影残留消退功能(SRPTM)、双输入WQXGA@120HZ(4K UHD@60Hz)、双光圈和滤光片，实现更出色的对比度和更高的黑色电平。
本实施例中的光直射模式投影机也是一款紧凑型投影机，也是一款灯光照明投影机，其原始分辨率为1920x1200(WUXGA)或2560x1600(WQXGA)，具有更明亮和更清晰的(F50WQXGA的最高分辨率为WQXGA(2560x1600))和更高帧频(120Hz)的图像，在训练和仿真市场中广泛应用。本实施例中的光直射模式投影机可靠性强，功能多样，具有鬼影残留消退功能、3D主动立体声和最高填充因子，光直射模式投影机可显示流畅、锐利的完美图像。另外，无与伦比的光学性能和广泛的焦距深度，它是在非水平表面进行复杂、多通道投影的最佳选择。各式各样、可替换的高品质全玻璃镜头也保证了ANSI对比度下图像清晰度和深度。
此外，本实施例中的光直射模式投影机坚固耐用，配备先进的光学锁定系统，可确保完美的图像质量和稳定性，包括紧凑型圆顶和驾驶舱模拟器。最重要的是，本实施例中的光直射模式投影机可以通过一系列选项为特定培训和仿真应用量身定制。此外，本实施例中的光直射模式投影机具有无与伦比的可靠性，并且通过使用密封光学元件和无滤片设计延长了服务和保养周期，因此总体拥有成本(TCO)降至最低。
于本实施例中，所述的空中交通管制360度视觉仿真装置100还包括与各所述投影机130和一图像生成器相连，用于控制各所述投影机130的投影机控制系统；所述投影机130控制系统包括控制各所述投影机130且装设有自动校准投影画面的投影校准系统的主控制设备和与所述主控制设备交互的手持遥控器。所述投影机控制系统从所述图像生成器接收空中交通管制模拟环境的图像，并控制各所述投影机130分别向360度环柱形屏幕110投影，使得360度环柱形屏幕110 360度显示模拟空中交通管制环境。
用户通过在手持遥控器上操作、校准、配置和分析所有投影机130。单台手持遥控器能够完成所有所述投影机130多通道显示方案的校准；所述手持遥控器能与主控制设备进行交互。所述手持遥控器配备全彩色液晶面板、分辨率为1024x768像素、两个数字操纵杆、开关，调光器和用于音频反馈的蜂鸣器，通过以太网链接与投影机130收发数据。
所述主控制设备自动检测投影机130的类型和位置，并自动下载其显示参数(视频时序等)。所述主控制设备使用全投影机类型和技术的通用接口，并能够同时控制所有投影机130。
所述主控制设备(MCU)由带有键盘、鼠标和显示器的Windows系统计算机组成，可存储、处理和下载投影机130校准数据，如几何调整、颜色、亮度和时间/模式设置。该计算机使用触摸屏控制面板，并与之交互。根据系统要求，它用作IG和投影机软件间的接口，并与投影机诊断报告软件连接。
为了在安全环境中使用，手持遥控器使用可移动闪存卡进行存储，所述主控制设备使用可移动硬盘驱动器。
其中，原生WQXGA分辨率将输出到每个单独的OTW投影通道。本实施例中的所述投影机控制系统配置有分辨率预测模块，利用预测模型和投影机130的IG Kell因子0.85和Kell因子0.90来计算预测分辨率。若不适用Kell因子，分辨率数值将大幅提高，但在实际情况下，由于翘曲的存在，IG和投影机130需要重新计算像素，并将Kell因子加入预测模型使得分辨率预测更贴近现实。
本实施例中的所述投影机控制系统还配置有亮度和对比度控制模块。投影显示的对比度由总视野和投影机控制系统屏幕增益决定。在360°水平视野、39°垂直视野、屏幕增益为1的条件下，对比度将在5：1和8：1之间(取决于障碍物吸收的光量)如果将增益降至0.8，亮度将会下降，但对比度将在6：1到10：1之间。假设屏幕增益为1。和对比度一样，亮度将取决于屏幕增益。为预测屏幕亮度，假设屏幕增益为1，以便进行亮度预测。平均屏幕亮度将在13ftL左右。
亮度预测基于光直射模式投影机关闭可选功能“鬼影残留消退功能”。该计算的确考虑了由于颜色匹配和光学融合所导致的光损失。
此外，本实施例中，于投影机控制系统中还配置有投影校准模块，用户输入屏幕的尺寸和形状(平面、圆柱形、球形、环形、圆顶形、圆锥形)，投影校准模块计算并生成预校正几何图形、灰度和颜色校准模式，并可以根据坐标或视野角度确定每个显示通道对称或不对称的投影机130设置和参数，可以单独将图像生成器图形配置的模式保存下来。
为确保生成的用于校准的坐标网格能够完全匹配，需要在360度环柱形屏幕110标出参考点。并由激光阵列工具(LDAT)给出这些参考点。
于本实施例中，所述的空中交通管制360度视觉仿真装置100还包括多个呈环形阵列装设于所述环形吊顶120上的音箱140，各所述投影机130分别对应装设于所述音箱140中。
于本实施例中，各所述音箱140呈环形阵列，所述环形吊顶120可以与音箱140匹配连接，最大限度地吸收声音。所述音箱140用于降低投影机130噪声。该音箱140为附加木制装置，装有专为投影机130设置的玻璃板。内部预设具有隔音效果的隔音材料。所述音箱140预置了带铰链的舱口盖用于连接投影机130，这样一来，可以在不移除面板的情况下，连入一切重要的投影机130部件。
综上所述，本发明通过360度环柱形屏幕和形成360度投影通道的多个投影机提供了一个360°全覆盖的圆形大厅式空中交通管制360度视觉仿真装置，用于对空中交通管制提供视觉仿真。所以，本发明有效克服了现有技术中的缺点而具有度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：包括：
360度环柱形屏幕，用于360度模拟空中交通管制环境；
环形吊顶，装设于360度环柱形屏幕顶部；
多个投影机，呈环形阵列装设于所述环形吊顶上形成360度投影通道，用于通过所述360度投影通道向360度环柱形屏幕投射对应的空中交通管制环境影像，以360度模拟空中交通管制环境。
2.根据权利要求1所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述360度环柱形屏幕包括至少两个拼接成圆柱形的柱形子屏幕。
3.根据权利要求2所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：每一所述柱形子屏幕包括可卷成圆筒形的平面半刚性增强玻璃和支撑所述平面半刚性增强玻璃的支撑结构。
4.根据权利要求2所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述支撑结构包括多个支撑杆和由所述支撑杆支撑的用于装设所述平面半刚性增强玻璃的支撑板。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述360度环柱形屏幕半径范围为4米～10米；所述360度环柱形屏幕的高度范围为3米～5米；所述投影机数量为10个～20个。
6.根据权利要求2至4任一权利要求所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述平面半刚性增强玻璃表面涂覆有具有减少光反射的涂层。
7.根据权利要求5所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述投影机为光直射模式投影机。
8.根据权利要求5任一权利要求所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述360度环柱形屏幕中设有至少一扇供用户进出的门结构。
9.根据权利要求1所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述的空中交通管制360度视觉仿真装置还包括与各所述投影机和一图像生成器相连，用于控制各所述投影机的投影机控制系统；所述投影机控制系统包括控制各所述投影机且装设有自动校准投影画面的投影校准系统的主控制设备和与所述主控制设备交互的手持遥控器。
10.根据权利要求1或9所述的空中交通管制360度视觉仿真装置，其特征在于：所述的空中交通管制360度视觉仿真装置还包括多个呈环形阵列装设于所述环形吊顶上的音箱，各所述投影机分别对应装设于所述音箱中。
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