CN114220316A - 通用型飞行模拟器视景系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通用型飞行模拟器视景系统，涉及飞行模拟技术领域，包括控制中心，所述控制中心通信连接有数据导入模块、数据处理模块、飞行仿真模块、场景显示模块以及场景更新模块；通过设置场景更新模块，获得根据控制中心所发送的操作指令产生的调节信号的内容，对飞行模拟器的飞行姿态进行预测，并获得预测后的飞行模拟器的飞行状态，根据获得的飞行状态对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新，从而使得飞行模拟器在进行模拟飞行的过程中，三维虚拟空间内的场景只需要对飞行模拟器视角范围内的场景对应的数据进行更新，从而降低了飞行模拟器在三维虚拟空间内飞行的过程中，三维虚拟空间内的场景更新范围，进而达到减少数据计算的效果。

Description

通用型飞行模拟器视景系统

技术领域

本发明涉及飞行模拟技术领域，具体是通用型飞行模拟器视景系统。

背景技术

飞行器仿真就是人工模拟真实的飞行器驾驶效果，飞行员虽然不是驾驶的真实飞行器，但是看到的场景，以及身体的感受跟都可以在一定程度上达到真实飞行器驾驶的效果，高端飞行模拟器给使用人员提供的效果可以与真实的飞行器驾驶相媲美；飞行模拟器是多学科综合的结果，包括数学、物理学、流体力学、计算机科学、图形学等等。

现有的飞行器仿真技术在进行操作时，当飞行模拟器在虚拟场景里面发生变化时，则整个虚拟场景的数据均会进行的动态更新，这个过程对系统计算负荷和存储负荷均有极高的要求，如何使得飞行模拟器仿真正常使用的同时，降低系统负荷，是我们需要解决的问题，为此，现提供通用型飞行模拟器视景系统。

发明内容

本发明的目的在于提供通用型飞行模拟器视景系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：通用型飞行模拟器视景系统，包括控制中心，所述控制中心通信连接有数据导入模块、数据处理模块、飞行仿真模块、场景显示模块以及场景更新模块；

所述数据导入模块用于将地形数据进行导入，根据导入的地形数据配置地形，并对地形进行定义；

所述数据处理模块用于根据所导入的地形数据构建模拟飞行场景，

所述飞行仿真模块用于建立飞行器模型，并进行飞行场景模拟；

所述场景显示模块用于接入外部数据输入端，用户通过外部数据输入端输入操作指令对三维虚拟空间内的飞行模拟器进行操作，通过场景更新模块对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新。

进一步的，所述数据导入模块进行地形数据导入的过程包括：

设置全局地形选项集，并在全局地形选项集内根据需求建立地形对象，将所有的地形对象进行汇总生成地形对象组；所述地形对象可编辑和读取，通过对同一个地形对象组内的各个地形对象进行编辑，从而地形对象组的设置；完成地形对象组的设置后，根据地形对象组配置地形，并对地形进行定义和导入。

进一步的，对地形进行定义的过程包括：

获取地形的配置属性，并输入配置属性的参数，获得模拟地形；

将模拟地形组织成四叉树结构，根据四叉树结构中的每个节点将模拟地形划分为相应的地形块；根据地形块的轮廓对模拟地形进行视域裁剪获得对应地形块的地形网络。

进一步的，所述数据处理模块构建模拟飞行场景的过程包括：

根据所导入的地形对象组，生成相应的地形地貌，并对所生成的地形地貌进行配置；获取模拟地形的地形网络，并对地形网络进行渲染，获得场景地形块；设置连接器，通过连接器将不同场景地形块进行拼接，获得场景地形图；建立三维虚拟空间，并将所获得的场景地形图映射至三维虚拟空间内；在三维虚拟空间内设置不同的方向光，获得不同方向光下的场景地形图；将所获得的场景地形图进行初始化。

进一步的，所述方向光可进行人为调整光照参数，所述光照参数包括光照强度以及光照方向，当光照强度或光照方向发生变化时，则相应的场景地形图产生相应变化。

进一步的所述飞行仿真模块进行飞行场景模拟的过程包括：

通过多边形建模技术建立飞行器模型；将所获得的飞行模拟器导入三维虚拟空间，并将飞行模拟器与三维虚拟空间内的所有模拟地形通过连接器进行连接；对飞行模拟器在三维虚拟空间内的任意位置进行动态模拟运行，获得飞行模拟器在三维虚拟空间内的不同位置的不同姿态的场景地形图的变化；将所有场景地形图的变化情况进行汇总，获得视景模型数据库。

进一步的，所述飞行器模型的建立过程包括：

获取飞行器的三视图；通过多边形建模技术获得飞行器模型的骨架图，并将所获得的骨架图进行标记；建立UV坐标图，并将飞行器模型的骨架图映射至UV坐标图内；

获得UV坐标图中的骨架图的每个像素点的UV坐标，并对骨架图进行UV坐标展开；并对骨架图进行UV展开后的图形进行烘焙，获得烘焙图像；

通过绘图软件根据烘焙图像获得绘制图；获得绘制图的图形纹理，根据绘制图的图形纹理，对骨架图进行上色。

进一步的，所述场景更新模块对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新的过程包括：

根据操作指令获取调节信号，根据调节信号获得飞行模拟器在三维虚拟空间内的飞行轨迹以及飞行模拟器在飞行轨迹上的每个点的飞行姿态；

获取飞行轨迹上的每个点的飞行姿态对应的视角范围；将所获得的视角范围对应的三维虚拟空间内的场景进行组合，获得动态场景；

将调节信号向控制中心进行反馈，则控制中心按照操作指令对模拟飞行器进行控制，在飞行模拟器按照操作指令进行飞行的过程中，将所获得动态场景对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新，同时将飞行模拟器视角以外的场景进行初始化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置场景更新模块，获得根据控制中心所发送的操作指令产生的调节信号的内容，对飞行模拟器的飞行姿态进行预测，并获得预测后的飞行模拟器的飞行状态，根据预测后的飞行模拟器的飞行状态对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新，从而使得飞行模拟器在进行模拟飞行的过程中，三维虚拟空间内的场景只需要对飞行模拟器视角范围内的场景对应的数据进行更新，从而降低了飞行模拟器在三维虚拟空间内飞行的过程中，三维虚拟空间内的场景更新范围，进而达到减少数据计算的效果。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

如图1所示，通用型飞行模拟器视景系统，包括控制中心，所述控制中心通信连接有数据导入模块、数据处理模块、飞行仿真模块、场景显示模块以及场景更新模块；

所述数据导入模块用于将地形数据进行导入，具体过程包括：

设置全局地形选项集，并在全局地形选项集内根据需求建立地形对象，将所有的地形对象进行汇总生成地形对象组；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述地形对象在实际使用过程中，能够进行编辑和读取，通过对同一个地形对象组内的各个地形对象进行编辑，从而地形对象组的设置；

完成地形对象组的设置后，根据地形对象组配置地形，并对地形进行定义和导入。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，对地形进行定义的过程包括：

获取地形的配置属性，并输入配置属性的参数，从而获得模拟地形；

将模拟地形组织成四叉树结构，并将四叉树结构中的每个节点进行标记；

根据四叉树结构中的每个节点将模拟地形划分为相应的地形块；

根据地形块的轮廓对模拟地形进行视域裁剪，从而获得对应地形块的地形网络；

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，将地形数据进行导入后，将所导入的地形数据上传至数据处理模块，通过数据处理模块根据所导入的地形数据构建模拟飞行场景，所述数据处理模块构建模拟飞行场景的具体过程包括：

根据所导入的地形对象组，生成相应的地形地貌，并对所生成的地形地貌进行配置；

获取模拟地形的地形网络，并对地形网络进行渲染，获得场景地形块；

设置连接器，通过连接器将不同场景地形块进行拼接，获得场景地形图；

建立三维虚拟空间，并将所获得的场景地形图映射至三维虚拟空间内；

在三维虚拟空间内设置不同的方向光，获得不同方向光下的场景地形图；

需要进一说明的是，在具体实施过程中，所述方向光可进行人为调整光照参数，所述光照参数包括光照强度以及光照方向，当光照强度或光照方向发生变化时，则相应的场景地形图产生相应变化；

将所获得的场景地形图进行初始化，并将初始化的场景地形图上传至飞行仿真模块。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，场景地形图初始化后，则场景地形图转化为对应的地形网络，且消除相应的方向光以及方向光对场景地形图的影响，通过飞行仿真模块进行飞行场景模拟，所述飞行仿真模块进行飞行场景模拟的具体过程包括：

通过多边形建模技术建立飞行器模型；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，多边形由处在同一平面的一组顶点和顶点之间的连线构成，物体的面由多边形的集合构成，由于操作多边形比就是在操作一组点集，所以操作多边形比操作单独的点效率更高，因此，多边形建模可以建立结构复杂的模型；而多边形建模方法就是通过对可编辑多边形的点、边、边界、多边形、元素各层级进行编辑修改，从而制作出模型，其构成的基础是顶点，多边形模型的构造实质上是一系列顶点的连接；

所述飞行器模型的建立过程包括：

获取飞行器的三视图，需要进一步说明的是，在具体实施过程中，通过三维制图软件制作是飞行器的三维模型图，再获得三维模型图的三视图；所述三视图包括前视图、左视图以及顶视图；

通过多边形建模技术获得飞行器模型的骨架图，并将所获得的骨架图进行标记；

建立UV坐标图，并将飞行器模型的骨架图映射至UV坐标图内；

获得UV坐标图中的骨架图的每个像素点的UV坐标，根据骨架图的每个像素点的UV坐标，对骨架图进行UV坐标展开；

获取骨架图进行UV展开后的图形，并对获取骨架图进行UV展开后的图形进行烘焙，获得烘焙图像；

通过绘图软件根据烘焙图像绘制相应图形，并将绘制的图形标记为绘制图；

获得绘制图的图形纹理，根据绘制图的图形纹理，对骨架图进行上色，从而获得飞行模拟器。

将所获得的飞行模拟器导入三维虚拟空间，并将飞行模拟器与三维虚拟空间内的所有模拟地形通过连接器进行连接；

对飞行模拟器在三维虚拟空间内的任意位置进行动态模拟运行，获得飞行模拟器在三维虚拟空间内的不同位置的不同姿态的场景地形图的变化；

将所有场景地形图的变化情况进行汇总，获得视景模型数据库。

所述场景显示模块用于接入外部数据输入端，用户通过外部数据输入端对三维虚拟空间内的飞行模拟器进行操作，并将飞行模拟器在三维虚拟空间内的运行状态实时进行显示，具体过程包括：

通过外部数据输入端选择三维虚拟空间的模拟条件，所述模拟条件包括温度、光照角度、光照强度、风速以及飞行模拟器的类型；

根据所选择的飞行模拟器，获得该飞行模拟器的视角范围；

通过外部数据输入端输入飞行模拟器的操作指令，并将操作指令发送至控制中心；

所述控制中心在接收到外部数据输入端所发送的操作指令后，根据操作指令对飞行模拟器进行控制；

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，控制中心在对飞行模拟器进行控制之前，控制中心根据所接收到的操作指令生成相应的调节信号，并将调节信号发送至场景更新模块；

所述场景更新模块用于根据调节信号的内容，对飞行模拟器的飞行姿态进行预测，并获得预测后的飞行模拟器的飞行状态，根据预测后的飞行模拟器的飞行状态对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新，具体过程包括：

获取调节信号，根据调节信号获得飞行模拟器在三维虚拟空间内的飞行轨迹以及飞行模拟器在飞行轨迹上的每个点的飞行姿态；

获取飞行轨迹上的每个点的飞行姿态对应的视角范围；

将所获得的视角范围对应的三维虚拟空间内的场景进行组合，获得动态场景；

将调节信号向控制中心进行反馈，则控制中心按照操作指令对模拟飞行器进行控制，在飞行模拟器按照操作指令进行飞行的过程中，将所获得动态场景对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新，同时将飞行模拟器视角以外的场景进行初始化。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.通用型飞行模拟器视景系统，包括控制中心，其特征在于，所述控制中心通信连接有数据导入模块、数据处理模块、飞行仿真模块、场景显示模块以及场景更新模块；

所述数据导入模块用于将地形数据进行导入，根据导入的地形数据配置地形，并对地形进行定义；

所述数据处理模块用于根据所导入的地形数据构建模拟飞行场景，

所述飞行仿真模块用于建立飞行器模型，并进行飞行场景模拟；

所述场景显示模块用于接入外部数据输入端，用户通过外部数据输入端输入操作指令对三维虚拟空间内的飞行模拟器进行操作，通过场景更新模块对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新。

2.根据权利要求1所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，所述数据导入模块进行地形数据导入的过程包括：

设置全局地形选项集，并在全局地形选项集内根据需求建立地形对象，将所有的地形对象进行汇总生成地形对象组；所述地形对象可编辑和读取，通过对同一个地形对象组内的各个地形对象进行编辑，从而地形对象组的设置；完成地形对象组的设置后，根据地形对象组配置地形，并对地形进行定义和导入。

3.根据权利要求2所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，对地形进行定义的过程包括：

获取地形的配置属性，并输入配置属性的参数，获得模拟地形；

将模拟地形组织成四叉树结构，根据四叉树结构中的每个节点将模拟地形划分为相应的地形块；根据地形块的轮廓对模拟地形进行视域裁剪获得对应地形块的地形网络。

4.根据权利要求3所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，所述数据处理模块构建模拟飞行场景的过程包括：

根据所导入的地形对象组，生成相应的地形地貌，并对所生成的地形地貌进行配置；获取模拟地形的地形网络，并对地形网络进行渲染，获得场景地形块；设置连接器，通过连接器将不同场景地形块进行拼接，获得场景地形图；建立三维虚拟空间，并将所获得的场景地形图映射至三维虚拟空间内；在三维虚拟空间内设置不同的方向光，获得不同方向光下的场景地形图；将所获得的场景地形图进行初始化。

5.根据权利要求4所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，所述方向光可进行人为调整光照参数，所述光照参数包括光照强度以及光照方向，当光照强度或光照方向发生变化时，则相应的场景地形图产生相应变化。

6.根据权利要求5所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，所述飞行仿真模块进行飞行场景模拟的过程包括：

通过多边形建模技术建立飞行器模型；将所获得的飞行模拟器导入三维虚拟空间，并将飞行模拟器与三维虚拟空间内的所有模拟地形通过连接器进行连接；对飞行模拟器在三维虚拟空间内的任意位置进行动态模拟运行，获得飞行模拟器在三维虚拟空间内的不同位置的不同姿态的场景地形图的变化；将所有场景地形图的变化情况进行汇总，获得视景模型数据库。

7.根据权利要求6所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，所述飞行器模型的建立过程包括：

获取飞行器的三视图；通过多边形建模技术获得飞行器模型的骨架图，并将所获得的骨架图进行标记；建立UV坐标图，并将飞行器模型的骨架图映射至UV坐标图内；

获得UV坐标图中的骨架图的每个像素点的UV坐标，并对骨架图进行UV坐标展开；并对骨架图进行UV展开后的图形进行烘焙，获得烘焙图像；

通过绘图软件根据烘焙图像获得绘制图；获得绘制图的图形纹理，根据绘制图的图形纹理，对骨架图进行上色。

8.根据权利要求7所述的通用型飞行模拟器视景系统，其特征在于，所述场景更新模块对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新的过程包括：

根据操作指令获取调节信号，根据调节信号获得飞行模拟器在三维虚拟空间内的飞行轨迹以及飞行模拟器在飞行轨迹上的每个点的飞行姿态；

获取飞行轨迹上的每个点的飞行姿态对应的视角范围；将所获得的视角范围对应的三维虚拟空间内的场景进行组合，获得动态场景；

将调节信号向控制中心进行反馈，则控制中心按照操作指令对模拟飞行器进行控制，在飞行模拟器按照操作指令进行飞行的过程中，将所获得动态场景对飞行模拟器的视角范围内的场景进行更新，同时将飞行模拟器视角以外的场景进行初始化。

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