飞行仿真模拟训练系统-飞行模拟器系统
系统架构设计
飞行模拟器系统包括:球幕、投影仪、视景计算机、图像融合系统、夜航系统、飞行视景引擎、地景数据库、座舱、飞控系统、教员系统、其他辅助设备。
其中,飞行模拟器视景系统的渲染成像系统由飞控计算机、主控真计算机、成像计算机与其他计算机协同工作实现,每台视景仿真计算机负责生成一路三维视景;联网时设定一台视景计算机作为主视景,负责同步各路视景的图像生成及显示;其中各计算机之间采用千兆位以太网线直连,以降低传输延迟,所有视频信号均采用高品质高带宽数字信号进行传输。成像计算机根据飞控计算机发送的飞机位置、姿态等信号,加载相应的地景库和特效数据,解算出三维视椎图像,并对外输出给视景成像投影系统。成像计算机通过上电自启动、远程关机命令的方式分别实现远程开机和关机,投影仪直接通过网络命令进行开关机操作。
视景系统架构设计
系统组成
根据用户已有的系统结构,本系统总体组成包括:视景引擎、地景数据库、视景计算机系统(IG)、球幕视景成像系统、教员控制系统、飞控系统、座舱等。其中,球幕视景成像系统包括:投影仪、图像融合校正系统、球面投影幕、信号传输系统、网络及相关附件等几部分共同构成的一个完整的飞行仿真训练软硬件系统环境。系统组成结构如下图:
信号流程设计
系统使用过程中,IG生成的“视景”信号经过数字图像融合处理后,输出给11通道投影系统并投射在直径8米、240/135度(视场角)的球面投影屏幕上,形成连续一体化、无畸变的沉浸式飞行视景图像,同时接入三维立体声音响和飞行座舱,最终为飞行员提供一个身临其境的飞行仿真模拟训练与体验环境。
光路设计案例
以11通道飞行视景系统为例,为保证系统的三维成像无变形无失真,我们通过采用图形学中的“三维对称视椎”旋转变换实现多通道成像,相邻相机视椎的重叠部分就是多通道柱面投影系统的融合区,具体融合区域的大小可根据需要设定,从而有效避免图像失真。
三维图形学中 相机视椎的几何模型
1) 光路设计参数
- 激光投影机;亮度:7000流明、分辨率:1920X1200、对比度:100000:1;镜头1.2-1.7:1或1.2-1.5:1
- 半径4米(直径8米),水平视场角: 240度(左右各120度)、垂直弧度,135度(上视场角105度、下视场角30度);
- 通道数量:11通道,部署结构:5+5+1;
- 投影方式:正前投;
- 显示几何失真:小于1像素。
- 投入使用后的系统亮度:≮6ft•la;
- 投入使用后的系统对比度:≮4:1;
2) 光路设计图