浅谈武警直升机飞行模拟器视景模拟系统获奖科研报告

浅谈武警直升机飞行模拟器视景模拟系统获奖科研报告关键词：直升机；模拟器；视景系统

一、视景模拟系统的基本类型

武警直升机飞行模拟器的视景系统，大致可分为点光源、闭路电视、计算机成像三种类型。

（一）点光源投影视景系统

点光源投影视景系统是发展最早，最为简单，也是最经济的视景模拟方法。它是利用点光源投影成像的原理，再现舱外景象。在这种方法中，主要有一个地景灯、一个画有地面景象的地景盘和一块银幕。假定地景灯的灯丝是一个理想的光点（即其体积为零，而亮度又适中），地景盘的玻璃又非常薄而平，当地景灯照射到地景盘上时，就会将盘上所画的景象透射到银幕上。但由于还要模拟天地线和空中的云彩等景象，所以实际使用的银幕都是垂直地面的，且一般为环形。

这种方法假设观察者的眼睛与地景灯处于同一位置，但实际上这是不可能的，因此飞行员看到的银幕影像必定与从地景灯处所看到的影像不同，这就产生了一些误差。又因为这种方法所占的地面面积较大，而且还要配有复杂的运动控制机构，因此它逐渐被其他视景模拟系统所取代。

（二）闭路电视视景系统

闭路电视视景系统主要由地景盘、光学探头、摄像机、投影器、屏幕等组成。典型的地景盘是采用一块10多米长，4米多高，按1：2000的比例制作的沙盘。摄像的光学探头受随动系统控制，沿地景模型按操作轨迹做上下、左右、前后的移动。通过光学系统把获取的图像投影到飞行员的前方。

这种系统盛行于20世纪六、七十年代，由于它需要很大的建筑场地来放置地景模型，并要配备复杂的机电随动装置，同时不能更改地景中显示的目标，因此随着计算机技术的发展，這种方式的视景模拟系统也逐渐被淘汰。

（三）计算机成像视景模拟系统

计算机成像视景模拟系统，就是利用计算机成像技术，实时生成舱外景象的数字信号，然后通过投影器显示出来的一种视景模拟系统。

计算机成像技术，有时也可以称为计算机生成图像技术，1962年，美国麻省理工学院林肯实验室的Evens&Sutherland发表的一篇博士论文中首次使用了“ComputerGraphics（计算机图形）”这个术语，并证明了交互式计算机图形学的一个可行的、有用的研究领域，从而确立了计算机图形学作为一崭新的独立的科学分支。

随着计算机科学的迅猛发展，目前计算机成像技术在国防、教育、娱乐等各个领域都得到广泛的应用，很好地满足了人们的各种需求。

二、武警直升机模拟器视景系统的基本组成

视景模拟系统包括成像和显示两大部分，分为三个单元。

（1）存储单元，即数据库，用于存储被模拟的地形和目标数据；

（2）成像计算机，用于处理数据以取得正确的透视视景并能实时更新；

（3）显示部分，用于显示模拟的视景。

三、武警直升机模拟器视景系统的基本原理

视景模拟系统的基本原理，就是当模拟器实时运行时，成像计算机接受主计算机传送过来的视点位置和姿态，利用给定的条件和模型，对图像数据进行计算后生成实时图像信号，最后送显示系统显示出来。

为了逼真地模拟地景，首先要根据系统要求确定场景的范围，取得这一场景范围的地形数据或地形图，以及相应的卫星照片、航拍照片等纹理内容，来生成所需要的地形场景；还要针对训练科目的要求进行三维物体、活动目标、特殊效果的建模工作，并将采集到的真实纹理照片通过扫描或摄像方式输入到计算机中进行纹理处理和纹理应用，形成具有真实纹理的全三维模型；其次是在成像计算机上用图像开发系统软件进行场景组织，软件编程链接，进行实时图像生成，提供系统所需要的视景图像信号。这样，当成像计算机系统实时运行时，通过以太网络接受模拟器主控计算机送来的直升机在空中的位置、姿态数据，就可生成相应的图像信号，送给投影显示系统，使得飞行员看到逼真的窗外景象。

四、投影器

投影器的种类很多，这里简单介绍一下常用的液晶处理器和数字光处理器式投影器。

（一）液晶投影器

液晶投影器采用液晶显示技术，简称为LCD投影器，由电子系统和光学系统两大部分组成。电子系统由电源电路、微计算机控制电路、视频信号处理电路、液晶面板驱动电路等组成，光学系统主要由光源、照明光学装置、液晶板以及投影光学系统等组成。

（二）数字光处理式投影器