飛行視景仿真中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)

姜霞

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院遂寧分院，四川 遂寧 629000）

當(dāng)前飛行器的實(shí)際操作成本相對(duì)較高，同時(shí)很容易受到外部環(huán)境的影響造成一定的危害，很容易導(dǎo)致人身安全事件的產(chǎn)生，因此在當(dāng)前的飛行訓(xùn)練工作推進(jìn)的過(guò)程中，可以結(jié)合虛擬操作技術(shù)的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)飛行視景仿真技術(shù)模型的構(gòu)建，通過(guò)人機(jī)之間的交互反應(yīng)，通過(guò)模擬訓(xùn)練飛機(jī)的實(shí)際操作，觀察飛行仿真系統(tǒng)之中的座椅本身與不同的硬件操作之間的關(guān)系，充分地認(rèn)識(shí)到現(xiàn)階段飛行器操作的基礎(chǔ)工作現(xiàn)狀以更好地適應(yīng)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)工作環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)工作方式在真實(shí)的系統(tǒng)之中實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景形態(tài)建模，以顯示器呈現(xiàn)的方式，將虛擬的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，可以有效地幫助飛行仿真系統(tǒng)的專業(yè)化操作，幫助飛行人員較為容易的掌握飛行操作方式，明確飛行駕駛中需要面臨的多種風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

1 三維云的繪制技術(shù)

1.1 相關(guān)技術(shù)研究分析

三維模型的構(gòu)建主要是通過(guò)外界光線變化的狀態(tài)，通過(guò)系統(tǒng)工作方式的優(yōu)化，加之專項(xiàng)工作技術(shù)的處理和分析，對(duì)當(dāng)前的光照和云層環(huán)境方式進(jìn)行分析，從而全面提升云繪制的質(zhì)量，是現(xiàn)階段云繪制的主要方向。

云層的繪制方式主要是通過(guò)光纖投射的方式和兩步法方式為核心進(jìn)行操作試驗(yàn)，光的折射技術(shù)本身對(duì)光線進(jìn)行跟蹤分析，尤其要從其視覺(jué)空間為基礎(chǔ)，對(duì)每一個(gè)像素內(nèi)容，以回溯的方式進(jìn)行梳理依次按照光學(xué)傳播路徑僅此能夠提升質(zhì)量，最終得到該像素下實(shí)際光照具體情況，按照模型的精度分析，這種方式方法本身的真實(shí)感受相對(duì)較為強(qiáng)烈，但是計(jì)算機(jī)本身的消耗較大，不適合使用飛行視景仿真系統(tǒng)。

兩部分本身就是在云繪制之中廣泛使用的一種基礎(chǔ)的繪制流程。這種繪制方式主要是將光線上的上光照和視線方向上的自然光線環(huán)境進(jìn)行充分的分析觀察，然后對(duì)光照本身的偏差率進(jìn)行計(jì)算，觀察計(jì)算過(guò)程中光照變化情況，然后再是線上進(jìn)一步的加快傳播過(guò)程中的衰減現(xiàn)象，最終將云的形態(tài)繪制成一種計(jì)算機(jī)仿真成像。

1.2 云的光照處理

在以往的光照環(huán)境觀察判斷的過(guò)程中，為了有效的分析光照的環(huán)境狀態(tài)，更多的是通過(guò)物理反應(yīng)的方式進(jìn)行系統(tǒng)的觀察判斷。由于物理結(jié)構(gòu)的判斷本身存在不均性的特點(diǎn)，起本森最終反映的效果差異相對(duì)較大，當(dāng)光照環(huán)境在不同的物質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行變化之后，不可控性也會(huì)相對(duì)較大。而模擬技術(shù)的產(chǎn)生，更多的是將云層環(huán)境的變化狀態(tài)進(jìn)行觀察分析，以不同的模擬環(huán)境進(jìn)行操作，能夠充分的計(jì)算出當(dāng)前的自然環(huán)境下光照環(huán)境的變化特點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)適應(yīng)當(dāng)前的飛行要求。

2 飛行視景仿真技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和最終試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 系統(tǒng)整體環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)規(guī)劃

在當(dāng)前我們所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)模型之中，設(shè)計(jì)的原型系統(tǒng)主要以O(shè)GRE圖形加密性為基礎(chǔ)進(jìn)行渲染，這種軟件系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮拈_(kāi)源圖形引擎，可以通過(guò)底層的渲染環(huán)境構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)支持。配合一些規(guī)范性的開(kāi)發(fā)軟件就能完成新的程序環(huán)境運(yùn)作。不同的引擎環(huán)境對(duì)于飛行器的工作都會(huì)產(chǎn)生不同的影響，只有滿足既定的工作優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)最終的效果將會(huì)比不使用引擎的效果更好。

直線系統(tǒng)本身是基于傳統(tǒng)飛行視景仿真技術(shù)的功能性和性能方面進(jìn)行構(gòu)造的，因此在實(shí)現(xiàn)研究的三維動(dòng)態(tài)云模仿的案例之中使用各種關(guān)鍵點(diǎn)技術(shù)手段，以此完成云模仿工作的質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的構(gòu)建、動(dòng)態(tài)的模擬以及不同光照環(huán)境的展示。正確的實(shí)現(xiàn)不可見(jiàn)飛行要素的三維可視化方案，能夠按照展示的實(shí)際特點(diǎn)，將飛行器在飛行過(guò)程中的實(shí)際形態(tài)功能進(jìn)行充分的展示，同時(shí)有效地利用試驗(yàn)過(guò)程中的飛行運(yùn)作軌跡對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行評(píng)估和計(jì)算。為了有效的保證最終工作的質(zhì)量，所有的工作程序都應(yīng)當(dāng)在既定的設(shè)想之內(nèi)進(jìn)行操作，否則最終的工作質(zhì)量不能滿足實(shí)際的工作需求，有效性也會(huì)相對(duì)較低，最終很多操作方式都不能在關(guān)鍵技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)對(duì)圖1的觀察分析可知，不同的模塊下所產(chǎn)生的具體作用之間也有著一定的差異性。一是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)定，主要是為了滿足基礎(chǔ)的工作管理，滿足不基礎(chǔ)的工作設(shè)想。對(duì)于一些基礎(chǔ)的硬件設(shè)備進(jìn)行管理，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行綜合分析，以此開(kāi)展基礎(chǔ)框架構(gòu)建，充分的使用具體的功能，以滿足實(shí)際的飛行視景仿真技術(shù)要求。三是云仿真模塊，這項(xiàng)模塊的構(gòu)建是整個(gè)系統(tǒng)的核心，需要通過(guò)實(shí)踐設(shè)計(jì)檢驗(yàn)分析，對(duì)相關(guān)的模擬圖形進(jìn)行綜合分析，以有效的應(yīng)用計(jì)算機(jī)只能管控系統(tǒng)，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)構(gòu)想，對(duì)內(nèi)部的各項(xiàng)模擬圖形進(jìn)行構(gòu)建分析，形成較為完整的管控模式。四是飛機(jī)軌道運(yùn)行模塊，在此過(guò)程中通過(guò)對(duì)不同操作方式下的模擬器工作方式進(jìn)行分析，以具體的評(píng)估數(shù)據(jù)為支撐，以保證飛行軌道的運(yùn)行符合既定的工作需求。

圖1

2.2 整體流程的構(gòu)建

在整個(gè)技術(shù)有效運(yùn)作的過(guò)程中，在初始階段要對(duì)相關(guān)的程序進(jìn)行反復(fù)的觀察分析，不同的操作人員進(jìn)行操作實(shí)踐的過(guò)程中多數(shù)人員對(duì)于數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)有失偏頗，對(duì)于設(shè)備操作的掌握力不足，因此就會(huì)出現(xiàn)失誤的現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)失誤之后，就不能有效的充分的結(jié)合繪制的基礎(chǔ)工作要求，直接對(duì)操作程序進(jìn)行梳理，對(duì)于難以及時(shí)完成啟動(dòng)的狀態(tài)，也要在工作初期之時(shí)就應(yīng)當(dāng)完成初始化的資源配置，對(duì)于整體流程來(lái)說(shuō)，只有構(gòu)建完整的工作體系，才能保證后期各項(xiàng)操作的有效性（如圖2）。

圖2

繪制循環(huán)是整個(gè)程序之中最為重要的部分，在程序運(yùn)作的過(guò)程中，都是通過(guò)啟動(dòng)或關(guān)閉這一命令來(lái)完成技術(shù)操作。在此過(guò)程中，通過(guò)模塊管理器的使用，每一個(gè)模塊都可能會(huì)呈現(xiàn)出多種多樣的變化，需要結(jié)合真實(shí)的仿真感受和飛行軌跡實(shí)現(xiàn)三維可視化的功能。

2.3 基礎(chǔ)框架

對(duì)于原型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)框架本身的簡(jiǎn)約化設(shè)計(jì)能夠有效地提升工作質(zhì)量。一是在啟動(dòng)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)提供相應(yīng)的基礎(chǔ)資源和供圖引擎工作環(huán)境，通過(guò)模塊管理器的有效使用，分析不同框架的實(shí)際結(jié)果。而是在繪制的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)正確的按照繪制循環(huán)的實(shí)際要求進(jìn)行，對(duì)整個(gè)繪制循環(huán)的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，通過(guò)模塊管理器的綜合管理，對(duì)不同的模塊環(huán)境之中的每一幀內(nèi)容都進(jìn)行有效合理的利用。三是在退出之后應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)的資源進(jìn)行清理，以免對(duì)其他的模擬操作者構(gòu)成影響。當(dāng)程序退出之后，要自行清空?qǐng)鼍啊N毀場(chǎng)景，以此有效地提升運(yùn)作質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然針對(duì)飛行視景對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行了全面的參數(shù)分析，但是仍舊觀察出其中所面臨的多種問(wèn)題，因此就應(yīng)當(dāng)加快對(duì)于動(dòng)態(tài)模型的加速升級(jí)，分析加速過(guò)程中如何提升網(wǎng)格分辨率的方法。天空中的自然環(huán)境變化狀態(tài)較快，雖然現(xiàn)在部分的技術(shù)可以通過(guò)粒子系統(tǒng)技術(shù)將天空環(huán)境進(jìn)行模擬，但是如何有效的整合空氣中的氣象數(shù)據(jù)，在實(shí)施飛行視景仿真之中構(gòu)建起一個(gè)較為完整的物理系統(tǒng)，仍舊是未來(lái)我們應(yīng)當(dāng)深入思考的問(wèn)題。在未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展下，飛行視景仿真技術(shù)也會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快而提升，能夠讓飛行器訓(xùn)練的真實(shí)性增加，提升飛行質(zhì)量，滿足飛行要求。