某型飞机基本型飞行模拟器视景系统升级

某型飞机基本型飞行模拟器视景系统升
级
1、引言
视景系统模拟飞行时所需的座舱外真实景象,为飞行员提供飞行时所需的连续、高亮度、高对比度、大视场的视觉景象，因此需要高性能的图形计算设备和
显示设备来实现图像的高清晰度、高亮度和沉浸感,利用图形图像技术使飞行员
在训练过程中获得视觉上的参照信息，达到身临其境的效果。

某型飞机基本型飞
行模拟器为了能够很好的提高训练质量、保证飞行训练安全，需要对视景系统进
行一次升级。

2、本文主要介绍某型飞机飞行模拟器视景系统升级改造
该模拟器的视景系统包括视景显示系统，图形生成系统，地形数据库三部分。

视景显示系统，根据动态飞行仿真解算得到的飞行参数结合地形数据库信息
实时渲染生成3通道视景显示图像，经图形融合矫正后，通过数字视频信号发送
至模拟器投影机进行投影显示;图形生成系统，用于加载三维地形数据库，实时
渲染三维图像，包含地形、机场、大气和气象，以及三维海洋等;地形数据库,用
于存储、组织地形高程数据、地形影像数据、人纹地理数据等，高程数据与影像
数据映射，最终形成真实的地形地貌图像。

2.1 视景显示系统升级内容包括更换投影机，改造投影机支架，增加夜航遮
挡片，调整光路，融合升级等部分。

原模拟器使用的 3DP F3+投影机已经全部报废，升级后的视景显示系统采用
三台 Panasonic 公司的 PT-FRZ67C 激光投影机，具有高亮度、高对比度、高分
辨率等特点，三通道图像拼接成视景图像，并进行交叉光路投射到球带幕进行显示。

此套设备采用激光光源具有 20000 小时的长寿命，无需更换灯泡;能够实现
8000流明的高亮度，适用于各种模式的理想白平衡，逼真的还原色彩;能够实现20000:1的高对比度，增强夜场景的逼真度。

投影机支架在原有投影器支架上进行了简单改造。

为保证投影机和夜航遮挡
结构相对位置一致，将两者作为一套整体机构进行调整，上平面将投影机和遮挡
结构固定在一起，下平面与原投影机安装结构相连接。

夜航遮挡机构升级，升级后的视景显示系统，夜航光学融合装置是用多层可
见光滤波器和光衍射方法消除亮带，使观看连续画面时，亮度一致，提高虚拟仿
真质量，增大沉浸感。

该模拟器结构没有进行大的改动,因此升级后的视景显示系统对三台激光投
影机进的行光路设计尽量贴近原有设计。

三台投影机安装在投影机支架上，支架
与安装平台相连接，分布于座舱上方，交叉光路成像，直投于球带幕上，原显示
系统采用的是融合计算机的方式进行图像融合，计算机已经老化，图像质量无法
保证。

升级后的融合方法采用了专用融合系统控制，是专门用于多通道投影系统
几何校正。

边缘融合的产品，3通道投影画面需经过3个融合控制自动完成视景
图像的几何畸变校正和色彩融合处理，输出无任何形变和色彩不均匀的、连续完
整的图像。

2.2 图形生成系统整体升级
该模拟器原来使用的是 Q3D 图形工作站，画面画质，亮度明显不足。

升级
后的图形生成系统采用三通道 BlueskyViewlG，此系统采用专业的视景服务器，
集成多节点的、基于高性能PC架构的图形计算机。

升级后的图形工作站能够根
据飞机位置、姿态和其他参数设置，
调用视景数据库，处理视景环境数据，实时生成指定视点、指定视场范围内
的视觉图像，并传送到显示子系统。

升级后图形生成系统硬件由1台RT计算机，3台 slot 计算机、1台千兆交换机，1台机柜组成，软件包括1套三维图形渲染
引擎软件、1套三维场景管理软件和1 套系统管理软件。

2.3 地形库
由于使用了新的图形生成系统，原数据库数据无法重复利用，因此需要重新
生成一套新的地形数据库和机场模型库。

地形数据库是利用电子高层地形数据和不同精度的遥感影像数据,使用专用
三维地形建模工具，建立特定区域的地景数据库，大地形数据库包含足够图像细
节的昼间、夜间、黄昏或黎明景像，以便识别出可见的地平线、通用地形特征和
周边的主要地标等，包括机场邻近区域内适当的地形和界标，以及城镇、公路、
桥梁、树木、湖泊、河流等，允许驾驶员能够顺利完成目视着陆;当处在运动状
态时,图像显示无明显的量化痕迹和其他扰乱视觉的现象;数据库提供真实的连续
高低起伏变化效果;满足起飞、降落、转场、巡航模拟训练时，对地面纹理的精
度要求。

本次升级使用专业的地形生成工具和三维模型建模工具，对指定的机场
进行建模，模拟生成场景中三维地形地貌以及典型的三维模型实体，地形库的格
式ive。

机场数据库包括地表模型、灯光环境、机场模型及机场建筑物等。

本次升级
采用 Presagis Creator 软件进行三维建模，其中机场模型以及光点系统完全按
照真实数据 1:1制作，逼真模拟机场灯光的分布、色彩和方向性，模拟效果满足
要求。

城市建筑群数据库基于矢量数据进行开发,渲染出三维模型，其模型的几何
数据与真实城市完全一致。

模型库采用 Presagis Creator 软件建立各种目标模型，包括飞机、舰船等，通过引擎动画模块渲染，真实模拟三维目标模型上各种动态特性等，模型的格式
自定义。

3、视景系统升级后该模拟机能够达到如下功能目标:
视景系统的输出图像应能够稳定的以 60帧、1920*1200 像素分辨率持续流
畅运行。

视景系统能够自动完成视景图像的几何畸变校正和色彩融合,处理后各通道
输出的视景图像应无任何形变和色彩不均匀的现象。

视景系统能在原有视景系统功能的基础上，提供更加逼真的机场、地形地貌、光照、气象以及各种视觉效果的模拟。