CN117221734A - 飞行模拟器全景背投球幕视景系统 - Google Patents
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Abstract
飞行模拟器全景背投球幕视景系统，能够提供全视场连续无缝的高度沉浸感视景图像，可用于空战模拟训练视景仿真环境的全景生成和显示，能够为战术模拟训练系统、训练模拟器提供视景仿真环境，满足歼击机基本驾驶技术、空中加油、近距编队、目标探测、空对空以及空对地等飞行模拟训练场景应用需求。视景仿真生成分系统生成训练的视景，经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上，再由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正，最终生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面，夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整，以便保证夜航效果。
Description
技术领域
本发明涉及飞行仿真的技术领域，尤其涉及一种飞行模拟器全景背投球幕视景系统。
背景技术
在飞行仿真模拟器领域里，视景显示系统是其重要组成部分，现有的飞行仿真模拟器视景显示系统主要面对直升机、客机及运输机等视场角需求较小机型的训练，战斗机飞行员在训练时，受视场角限制，无法观察到机翼及后方飞机情况。因此迫切需要一款高精度，全景视景显示方法及系统以满足战斗机编队等特殊训练需求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其能够提供全视场连续无缝的高度沉浸感视景图像，可用于空战模拟训练视景仿真环境的全景生成和显示，能够为战术模拟训练系统、训练模拟器提供视景仿真环境，满足歼击机基本驾驶技术、空中加油、近距编队、目标探测、空对空以及空对地等飞行模拟训练场景应用需求。
本发明的技术方案是：这种飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其包括：全景背投球幕、视景仿真生成分系统、视景图像校正融合分系统、投影器及光学反射分系统、夜航光学融合机构；
视景仿真生成分系统生成训练的视景，经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上，再由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正，最终生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面，夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整，以便保证夜航效果。
本发明通过视景仿真生成分系统生成训练的视景，经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上，再由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正，最终生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面，夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整，以便保证夜航效果，因此能够提供全视场连续无缝的高度沉浸感视景图像，可用于空战模拟训练视景仿真环境的全景生成和显示，能够为战术模拟训练系统、训练模拟器提供视景仿真环境，满足歼击机基本驾驶技术、空中加油、近距编队、目标探测、空对空以及空对地等飞行模拟训练场景应用需求。
附图说明
图1是根据本发明的飞行模拟器全景背投球幕视景方法的流程图。
图2是根据本发明的飞行模拟器全景背投球幕视景系统的视景仿真生成分系统的原理图。
具体实施方式
这种飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其包括：全景背投球幕、视景仿真生成分系统、视景图像校正融合分系统、投影器及光学反射分系统、夜航光学融合机构；
视景仿真生成分系统生成训练的视景，经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上，再由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正，最终生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面，夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整，以便保证夜航效果。
本发明通过视景仿真生成分系统生成训练的视景，经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上，再由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正，最终生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面，夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整，以便保证夜航效果，因此能够提供全视场连续无缝的高度沉浸感视景图像，可用于空战模拟训练视景仿真环境的全景生成和显示，能够为战术模拟训练系统、训练模拟器提供视景仿真环境，满足歼击机基本驾驶技术、空中加油、近距编队、目标探测、空对空以及空对地等飞行模拟训练场景应用需求。
优选地，所述全景背投球幕由背投幕主体和顶盖组成，背投幕主体由变厚度航空级有机玻璃板在相应的成形模具中负压热弯成形。
优选地，在成形的背投幕主体的内部进行打磨、抛光后，采用机器人分多次喷涂不同作用的散射层。为了保证背投幕能有较高的解像力，会在成形的球幕内部进行打磨、抛光后，分多次喷涂不同作用的散射层，散射层主要有吸光层、散射层等不同种类的漆组成，由于该背投幕尺寸较大，且喷涂均匀性要求较高，故采用机器人进行喷涂。
优选地，为了防止喷雾对漆面的影响，喷涂时还配有专用废漆回收系统。
优选地，视景仿真生成分系统由数据源、数据库生成系统、视景数据库、图形工作站、网络服务器、显示系统组成；数据源是由飞控系统发送提供；数据库生成系统对接收的数据源进行处理；视景数据库执行地形信息和人文特征的模拟；图形工作站作为视景仿真生成分系统的核心由11台计算机组成，实时渲染视景图像，并将渲染图像输出给显示系统；视景驱动模块对视景数据库进行调用，并接收网络服务器的交联数据，实时渲染图像，并将图像转换为视频信号输送到显示系统，在全景背投球幕上显示实时、连续的图像。
优选地，校正融合系统由校正融合计算机、专业校正融合图形卡以及校正融合模块组成。
优选地，投影器及光学反射分系统由激光工程投影器、专业光学平面反射镜以及组合机构组成，组合机构使平面反射镜、投影器进行姿态微调。
优选地，夜航光学融合机构由电机、导轨、行程开关、玻璃安装框架、玻璃以及专业减透膜组成，模拟飞行昼夜模式的转换，玻璃安装框架装有不同透射率的光学透光膜，根据投影器融合情况进行选择，以期融合带的亮度与两侧画面一致，当执行夜间训练时，玻璃安装框架通过电机移动到投影器镜头前面。
还提供了一种飞行模拟器全景背投球幕视景方法，其包括以下步骤：
(1)视景仿真生成分系统生成训练的视景；
(2)经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上；
(3)由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正；
(4)生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面；
(5)夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整。
优选地，所述步骤(3)中，融合校正内置融合卡为嵌入式开发，针对标准图形库开发，其分辨率自行定义，支持投影器原生分辨率；校正融合采集显卡生成的framebuffer加入变形参数后渲染输出，此工作由GPU完成，计算机渲染输出的图像稳定在60帧；投影器支持60HZ的刷新率，从而保证投影器、融合系统、图形计算机帧率一致。在后续研制过程中对多通道融合进行进一步试验，明确软硬融合效果。在校正融合后，使用激光经纬仪于眼点处测量，合格标准为：5°一格，同一格内误差＜1°，相邻格之间误差＜1.5°。
战斗机在编队飞行的过程中，各架战机之间必须保持规定的距离，间隔和高度差，所以对视景显示系统分辨率有比较高的要求，分辨率低就无法保证飞行员对目标有清晰的判断，如果不是全视场角，就无法观察前面战机及后面战机的运动状态，完成既定的编队训练。
战斗机的机动半径大，在连续攻击同一个目标时，其必须在空中来回盘旋，所以全景背投球视景运动模糊低，长期使用无眩晕的特点会大大提升飞行员的训练时间与准确性，不会因为视景的原因带来实际飞行中不存在的不利因素，保证驾驶体验的真实性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：其包括：全景背投球幕、视景仿真生成分系统、视景图像校正融合分系统、投影器及光学反射分系统、夜航光学融合机构；
视景仿真生成分系统生成训练的视景，经过投影器及光学反射分系统将画面投射到全景背投球幕上，再由视景图像校正融合分系统将投射的画面进行融合校正，最终生成飞行员在座舱的位置可观察的清晰的仿真训练画面，夜航光学融合机构在夜航训练时对融合带进行修整，以便保证夜航效果。
2.根据权利要求1所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：所述全景背投球幕由背投幕主体和顶盖组成，背投幕主体由变厚度航空级有机玻璃板在相应的成形模具中负压热弯成形。
3.根据权利要求2所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：在成形的背投幕主体的内部进行打磨、抛光后，采用机器人分多次喷涂不同作用的散射层。
4.根据权利要求3所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：喷涂时还配有专用废漆回收系统。
5.根据权利要求4所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：视景仿真生成分系统由数据源、数据库生成系统、视景数据库、图形工作站、网络服务器、显示系统组成；数据源是由飞控系统发送提供；数据库生成系统对接收的数据源进行处理；视景数据库执行地形信息和人文特征的模拟；图形工作站作为视景仿真生成分系统的核心由11台计算机组成，实时渲染视景图像，并将渲染图像输出给显示系统；视景驱动模块对视景数据库进行调用，并接收网络服务器的交联数据，实时渲染图像，并将图像转换为视频信号输送到显示系统，在全景背投球幕上显示实时、连续的图像。
6.根据权利要求5所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：校正融合系统由校正融合计算机、专业校正融合图形卡以及校正融合模块组成。
7.根据权利要求6所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：投影器及光学反射分系统由激光工程投影器、专业光学平面反射镜以及组合机构组成，组合机构使平面反射镜、投影器进行姿态微调。
8.根据权利要求7所述的飞行模拟器全景背投球幕视景系统，其特征在于：夜航光学融合机构由电机、导轨、行程开关、玻璃安装框架、玻璃以及专业减透膜组成，模拟飞行昼夜模式的转换，玻璃安装框架装有不同透射率的光学透光膜，根据投影器融合情况进行选择，以期融合带的亮度与两侧画面一致，当执行夜间训练时，玻璃安装框架通过电机移动到投影器镜头前面。
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