虚拟仿真飞机座舱系统

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1、第14卷第4期系统仿真学报Vol.14No.42002年4月JOURNALOFSYSTEMSIMULATIONApril2002文章编号：1004-731X(2002)04-0488-05虚拟仿真飞机座舱系统戴树岭，雷小永，梅继红（北京航空航天大学先进仿真技术航空科技重点实验室，北京100083）摘要：首先介绍了一般意义的飞行模拟器与基于VR技术构造的飞行仿真器主要区别，然后系统地阐述了基于VR技术的虚拟仿真飞机座舱系统的系统结构、硬件组成及系统工作原理，讨论了系统实现中的若干关键技术，包括立体显示技术、同步问题及运动预测与平滑等问题。我们认为虚拟座舱将成为今

2、后含人仿真器的一种典型形式。关键词：虚拟现实;虚拟座舱;立体显示;同步;运动预测与平滑中图分类号：TP391.9文献标识码：AVirtualCockpitSystemDAIShu-ling,LEIXiao-yong,MEIJi-hong(Dept.ofAutomaticControl,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China)Abstract:Firstly,themaindifferencesbetweenthetraditionalsimulatorandVR-bas

3、edsimulatoraregiveninthispaper.Thenitintroducessystematicallyaboutthevirtualcockpitsystem,includingitsarchitecture,hardwareandtheprincipleofitworks.Secondly,thepaperdiscussessomekeytechnologiesofitsimplementation,includingstereoscopicdisplay,systemsynchronization,motionpredictionand

4、smooth.Finally,wedrawaconclusionthatinthefuturevirtualcockpitwillbecomearepresentativeformusedinthemannedsimulator'sapplication.Keywords:virtualreality;virtualcockpit;stereoscopicdisplay;synchronization;motionpredictionandsmooth1虚拟现实(VirtualReality)技术为我们提供了一种全1引言新的人机交互方式，它可以使人借助于一定的

5、设备，进入到一般意义的飞行模拟器在实现方式上采用了实物界面数据空间中，与其中的各种物体进行交互。虚拟座舱（Virtual加软件仿真模型的形式。所谓实物界面是指与飞行员直接接Cockpit）就是以VR技术为人机交互方式而构造的飞机仿真触的各类飞机座舱内的设备，如控制仪表面板、操纵机构等，器，由于采用头盔式显示器（HMD）和数据手套（Dataglove）均采用与实际系统在尺寸和外观上完全一样的实物，使得飞取代了常规飞行模拟器的实物座舱及操纵机构，使得虚拟座行员在座舱内的感觉如同进入真实飞机一样；而对于界面舱在结构以及仿真功能上具有较强的柔性，在硬件结构不变“背后”

6、的各分系统，绝大多数采用借助于计算机软件实现的情况下，改变软件及数据库即可实现不同机种或不同仿真的数学模型的形式来模拟其功能。功能的仿真任务，同时虚拟座舱的价格比常规模拟器要低的基于此种途径实现的飞行模拟器，有其自身的优缺点，多。随着VR技术及其设备的发展和进步，虚拟座舱将成为优点主要表现在：今后含人仿真器的一种典型形式。国外同类研究已有一些较为成功的例子。如美国国防(1)系统的真实感强，飞行员在感官上容易产生临场部下属的STRICOM主持开发研制了基于TOPIT（Touched感；ObjectsPositionedInTime）技术的虚拟座舱系统（图1，2(

7、2)飞行员无附加约束，因此训练效果好；所示），其中较有特色的TOPIT技术是由美国计算机图形系(3)能提供多维感觉的仿真，如视觉、力感、触觉等；统公司（ComputerGraphicsSystemsDevelopmentCorporation其缺点是：(CGSD)）研制，该系统于1998年获专利。该系统使用SGI(1)系统造价高，因此加大了飞行员的训练成本；Onyx/RealityEngine2进行成像，比我们使用的通用PC在成(2)系统柔性差，一种模拟器只能对应一种飞机型号，本上要高很多，不利于推广使用。无法实现一机多用；(3)系统庞大，很难适应机动训练；2

8、虚拟座舱系统2.1系统结构收稿日期：2