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飛行仿真模擬器的視景模擬系統

發布時間:2014-12-2 8:11:07

視景模擬系統是飛機仿真模擬器必不可少的裝置,它由兩部分組成,分別為:景象產生與景象顯示兩部分。此系統可以模擬飛行員所看到的飛機外部的景象,從而來判斷飛機現在的飛行速度以及飛機的姿態、外部的天氣狀況等等。視景系統產生與顯示景象的方法很多,因此有很多種類型,但主要有以下幾種:

(1) 電影膠片投影系統

這種系統又稱為畸變電影。它是預先由一架飛機在標準的航線上用攝影機把實際景象拍成電影,拷貝洗印好后,通過一個可由飛行員操縱的裝有光學畸變鏡頭的放映機放映出來。當飛行員操縱模擬器時,若航跡沒有偏差,放映出來的圖像就是拍攝的標準圖像,若航跡有偏差,則通過畸變鏡頭映出的畫面發生畸變,使飛行員所看到的影像也隨之改變。這種系統的優點是體積小,影像的色彩和清晰度都很好,飛機的進場著陸尤為逼真。但最大的缺點是所能模擬的航線范圍很窄,因而機動范圍很小,使用價值有限。

(2) 點光源視景系統

點光源視景系統是發展最早,也是最簡單的一種視景模擬裝置。這種系統主要有一個體積很小、亮度很高且可以活動的小燈泡(稱為點光源),一個按一定比例畫有地面景象的大直徑玻璃盤(稱為地景盤),還有一塊屏幕。當飛行員操縱模擬器時,點光源模擬飛機的運動,光線透過地景盤照射到屏幕上,形成連續運動的景象。這種系統的主要優點是視野廣闊,結構簡單,缺點是模擬誤差較大,地景范圍小。但因其優點突出,因此在模擬器的早期一直用在起落航線、直升機的垂直起落和懸停的模擬上。

(3) 地景模擬/閉路電視系統

這種系統主要由一個很大的按一定比例制作的地景模型、可受飛行員操縱的光學探頭和攝像機、投影器及顯示屏幕等組成。當飛行員操縱模擬器飛行時,攝像機通過光學探頭對地景模型進行攝影,攝像機將光信號變成電信號,再由投影器將電信號變成光信號投影到座艙前的屏幕上。這種視景系統,最大的優點是模擬的景象十分逼真,但是,最大缺點是結構復雜,體積異常龐大,耗電量非常驚人(100千伏安以上),運行費用昂貴,維修困難。但隨著計算機的發展,已逐漸被計算機成像視景系統所代替。

(4) 計算機成像視景系統

計算機成像技術是隨大容量高速度的數字計算機的飛速發展而產生的新型視景技術。它主要由圖像處理計算機、圖像數據庫、圖像生成設備、電視投影器及屏幕等組成。當飛行員在模擬座艙內操縱“飛機”時,其操縱信號經模擬器主計算機的計算,向圖像處理計算機輸送有關飛行位置、姿態等信息,圖像處理計算機則將這些信息進行處理,從圖像數據庫取出有關的圖像信息,經圖像生成設備,送給電視投影器形成實時變化的圖像,使飛行員從屏幕上觀察到飛行中的景象。計算機成像視景系統,由于圖像是由計算機產生的,所以有很大的靈活性,有十分廣泛的模擬能力;借助外存數據庫可以存儲大量不同的景物,比如可以存儲多個機場,甚至上百個機場的圖像。使用者還可以根據自己的需要增加或修改景象的內容。這種系統還有一個突出的優點,就是可用多個顯示器來顯示景象,從而大大地擴展了視野,如水平視場角可達200°以上,使飛行員有全景空間的感覺。這種系統還有體積小,耗電少,便于維護……等優點。因此它已經成為現代飛行模擬器視景系統的主要形式。

視景模擬系統的產生,才有了完整的飛行模擬器,它是飛行仿真模擬器的重要組成部分,也為飛行駕駛者帶來了真實飛行的感覺。

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