一种虚实场景结合视景系统及飞行模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种虚实场景结合视景系统及飞行模拟装置，数据处理单元根据飞行员的操纵量、头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成虚拟场景，可以最大限度的模拟飞行训练过程中的虚拟场景。视景生成单元根据虚拟场景以及真实视景生成虚实结合的视景，通过将虚拟视景与真实视景结合，能够显著提高飞行模拟的真实性。通过在训练室内设置仿真的驾驶舱，飞行员在训练室能够体会到操纵真实飞机的感受，且驾驶舱内的部件均会出现在虚实结合的画面中，提高了模拟的仿真性。模拟的仿真性。模拟的仿真性。

【技术实现步骤摘要】
一种虚实场景结合视景系统及飞行模拟装置


[0001]本专利技术涉及飞行模拟显示领域，特别是涉及一种虚实场景结合视景系统及飞行模拟装置。

技术介绍

[0002]飞行模拟器显示系统为达到满足专业飞行员训练要求，座舱内观察外界场景需要很大的可视范围，其垂直方向需要45度到正负90度，水平需要200 度到360度。传统方案是用直径6米以上的球幕投影，或者拼接屏技术。满足这样的训练要求，系统往往需要3台以上，有时多达10～15台甚至更多的高清投影机，拼接屏则达到数十块之多，并配以同样数量的计算机。成本高重量大不说，而且机械安装和光路设计复杂，造成了在许多场合不得不牺牲性能以适应实际的预算和空间限制。VR(Virtual Reality，虚拟现实)眼镜(也叫VR 头盔)的显示方式，与传统的屏幕或投影显示方式相比，VR眼镜技术具有轻便、立体、3D沉浸感强的明显优势，加上头部跟踪技术，能随着佩戴者头部转动实时呈现虚拟场景的变化，使其显示能力进一步增强。目前市场上成熟产品较多，其中HTC VIVE系列产品，双目可视范围达到110度，分辨率达2560*1440，在仿真应用中使用1台计算机生成画面与头位信号结合，能实现全方位无死角显示。
[0003]但是，这种方式存在一个根本性的困难，即无法操纵座舱内的设备。在专业飞行模拟器中，必须配置1:1实物座舱，所有部件设备的外观、质感、力感和空间位置必须与真实飞机一致。在训练中飞行员主要注意力观察座舱外的虚拟场景，同时要分配一定的精力照顾到舱内，根据舱外和仪表指示及时做出相应的设备操作反应，通过反复训练建立正确的条件反射闭环。由于技术结构限制，当人戴上VR眼镜之后，只能看到VR眼镜中的虚拟画面，无法正常看到周围真实世界的任何内容，因此无法正常观察座舱仪表，由于看不到设备的位置和自身肢体，也无法正常操作相应设备。另有一类AR(Augmented Reality，增强现实)产品如微软的hololens系列，采取了透射式屏幕，佩戴者可以在看到显示画面的同时也看到真实世界，但是二者是简单叠加。这样的方式尽管一定程度上达到了同时看到虚拟画面和真实环境的目的，但是真实环境中往往有多余物，如室内布设等，这些对训练环境真实性影响很大；另一方面，虚拟场景与真实场景有些是冲突的，比如虚拟的跑道灯部分会与飞机座舱的仪表板重叠，无法体现实际飞行中座舱实体部分对外界视野的遮挡效果。基于以上缺陷，目前采用VR眼镜交互方式与实际操纵飞机时差异太大，只能用于固定脚本的飞行过程体验，或非专业的游戏，而无法在专业的飞行模拟领域应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种虚实场景结合视景系统及飞行模拟装置，用于提高模拟训练的模拟效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种虚实场景结合视景系统，用于飞行员的飞行模拟训练，包括：
[0007]数据采集单元，用于采集所述飞行员的操纵量以及头部姿态数据；
[0008]数据处理单元，与所述数据采集单元连接，用于根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成左眼虚拟场景，根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成右眼虚拟场景；
[0009]真实视景采集单元，用于采集所述飞行员的左眼真实视景以及右眼真实视景；
[0010]视景生成单元，分别与所述数据处理单元以及所述真实视景采集单元连接，用于根据所述左眼虚拟场景以及所述左眼真实视景生成左眼视景，根据所述所述右眼虚拟场景以及所述右眼真实视景生成右眼视景；
[0011]二屏分屏器，与所述视景生成单元连接，用于根据所述左眼视景以及所述右眼视景生成当前显示画面。
[0012]可选地，所述数据采集单元包括：
[0013]位移传感器，用于采集位移量；
[0014]数据转换模块，分别与所述位移传感器以及所述数据处理单元连接，用于将所述位移量转换为操纵量，并将所述操纵量发送至所述数据处理单元；
[0015]惯导，设置在飞行员的头部，与所述数据处理单元连接，用于采集所述飞行员的头部姿态数据。
[0016]可选地，所述数据处理单元包括：
[0017]第一计算机，与所述数据采集单元连接，用于根据所述操纵量计算飞机的姿态变化量；
[0018]所述第一计算机可以调整计算得频率，进而调整所述第二计算机以及所述第三计算机生成的左、右眼虚拟场景的画面帧数。
[0019]第二计算机，分别与所述数据采集单元、所述第一计算机以及所述视景生成单元连接，用于根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成左眼虚拟场景，并将所述左眼虚拟场景发送至所述视景生成单元；
[0020]第三计算机，分别与所述数据采集单元、所述第一计算机以及所述视景生成单元连接，用于根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成右眼虚拟场景，并将所述右眼虚拟场景发送至所述视景生成单元。
[0021]可选地，所述真实视景采集单元包括：
[0022]第一摄像机，与所述视景生成单元连接，用于采集所述飞行员的左眼真实视景，并将所述左眼真实视景发送至所述视景生成单元；
[0023]第二摄像机，与所述视景生成单元连接，用于采集所述飞行员的右眼真实视景，并将所述右眼真实视景发送至所述视景生成单元。
[0024]可选地，所述视景生成单元包括第一色键与第二色键；
[0025]所述第一色键分别与所述数据处理单元、所述真实视景采集单元以及所述二屏分屏器连接，所述第一色键用于根据所述左眼虚拟场景以及所述左眼真实视景生成左眼视景，并将所述左眼视景发送至所述二屏分屏器；
[0026]所述第二色键分别与所述数据处理单元、所述真实视景采集单元以及所述二屏分屏器连接，所述第二色键用于根据所述右眼虚拟场景以及所述右眼真实视景生成右眼视景，并将所述右眼视景发送至所述二屏分屏器。
[0027]可选地，所述虚实场景结合视景系统还包括数据存储单元，所述数据存储单元与所述数据处理单元连接，所述数据存储单元用于存储设定的偏移值阈值。
[0028]为实现上述目的，本专利技术还提供以下技术方案：
[0029]一种虚实场景结合飞行模拟装置，包括上述虚实场景结合视景系统、模拟室、驾驶舱以及虚拟现实眼镜；
[0030]所述驾驶舱位于所述模拟室内；
[0031]所述虚拟现实眼镜由所述飞行员佩戴，且所述虚拟现实眼镜与所述二屏分屏器连接，所述虚拟现实眼镜用于显示所述当前显示画面。
[0032]可选地，所述驾驶舱包括驾驶杆；所述位移传感器固定在所述驾驶杆上，所述位移传感器用于检测所述驾驶杆的位移量。
[0033]可选地，所述驾驶舱还包括仪表板，所述虚实场景结合视景系统还包括仪表显示驱动模块；
[0034]所述仪表显示驱动模块分别与所述数据处理单元以及所述仪表板连接，所述数据处理单元用于根据所述操纵量计算仪表显示数值，所述仪表显示驱动模块用于驱动所述仪表板显示所述仪表显示数值。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚实场景结合视景系统，用于飞行员的飞行模拟训练，其特征在于，所述虚实场景结合视景系统包括：数据采集单元，用于采集所述飞行员的操纵量以及头部姿态数据；数据处理单元，与所述数据采集单元连接，用于根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成左眼虚拟场景，根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成右眼虚拟场景；真实视景采集单元，用于采集所述飞行员的左眼真实视景以及右眼真实视景；视景生成单元，分别与所述数据处理单元以及所述真实视景采集单元连接，用于根据所述左眼虚拟场景以及所述左眼真实视景生成左眼视景，根据所述所述右眼虚拟场景以及所述右眼真实视景生成右眼视景；二屏分屏器，与所述视景生成单元连接，用于根据所述左眼视景以及所述右眼视景生成当前显示画面。2.根据权利要求1所述的虚实场景结合视景系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：位移传感器，用于采集位移量；数据转换模块，分别与所述位移传感器以及所述数据处理单元连接，用于将所述位移量转换为操纵量，并将所述操纵量发送至所述数据处理单元；惯导，设置在飞行员的头部，与所述数据处理单元连接，用于采集所述飞行员的头部姿态数据。3.根据权利要求1所述的虚实场景结合视景系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：第一计算机，与所述数据采集单元连接，用于根据所述操纵量计算飞机的姿态变化量；第二计算机，分别与所述数据采集单元、所述第一计算机以及所述视景生成单元连接，用于根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成左眼虚拟场景，并将所述左眼虚拟场景发送至所述视景生成单元；第三计算机，分别与所述数据采集单元、所述第一计算机以及所述视景生成单元连接，用于根据所述操纵量、所述头部姿态数据以及设定的偏移值阈值生成右眼虚拟场景，并将所述右眼虚拟场景发送至所述视景生成单元。4.根据权利要求1所述的虚实场景结合视景系统，其特征在于，所述真实视景采集单元包括：第一摄像机，与所述视景生成单元连接，用于采集所述飞行员的左眼真实视景，并将所述左眼真实视景发送至所述视景生成单...

【专利技术属性】
技术研发人员：范贤德，韩彦东，姚嘉陵，孙韶杰，潘鼎奇，范蓉，韩宇，孙铎睿，
申请(专利权)人：北京普德诚科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：