模拟机视景系统的发展与关键技术研究
Development and Key Technology Research of Flight Simulator Visual System
DOI: 10.12677/csa.2024.1412252, PDF,    科研立项经费支持
作者: 张云水, 黄华胜, 郝德月, 王 杰, 伍国靖:珠海翔翼航空技术有限公司,广东 珠海
关键词: 飞行模拟器视景系统关键技术发展趋势Flight Simulator Visual System Key Technology Development Trend
摘要: 模拟机视景系统作为飞行模拟器的重要组成部分,对于提高飞行员的飞行技能、安全意识以及降低训练成本和风险具有重要意义。本文旨在探讨模拟机视景系统的发展历程、关键技术以及未来发展趋势,研究发现基于可见性缓存的可变着色率绘制管线和虚拟纹理技术能有效应对高分辨率渲染带来的挑战,GPU驱动的地形渲染技术有利于提高视景绘制效率,同步渲染技术使得视景在多个通道上高度同步,机场模型智能生成技术能提升机场建模效率。这些关键技术能有效提升模拟机视景系统的逼真度,提升飞行训练质量,为航空工业视景仿真的发展提供有益的参考和借鉴。
Abstract: The visual system of the flight simulator, as an important component of flight simulator, plays a significant role in enhancing pilots’ flying skills, safety awareness, and reducing training costs and risks. This article aims to explore the development history, key technologies, and future trends of the visual system of flight simulators. A rendering pipeline with variable shading rate based on visibility caching and virtual texture technology can effectively address the challenges posed by high-resolution rendering. GPU-driven terrain rendering technology is beneficial for enhancing the efficiency of visual scene rendering. Synchronous rendering technology ensures high synchronization of the visual scene across multiple channels. Intelligent airport model generation technology can improve the efficiency of airport modeling. These key technologies can effectively enhance the realism of the simulator visual system and improve the quality of flight training. Through in-depth research on the visual system of flight simulators, this article will provide valuable references and insights for the development of visual simulation in the aviation industry.
文章引用:张云水, 黄华胜, 郝德月, 王杰, 伍国靖. 模拟机视景系统的发展与关键技术研究[J]. 计算机科学与应用, 2024, 14(12): 180-186. https://doi.org/10.12677/csa.2024.1412252

参考文献

[1] 康风举. 现代仿真技术与应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2001.
[2] Chuck, D. (1994) Tomorow’s Simulation Requirements. Journal of Electronic Defense, 7, 40-48.
[3] Heninger, L. (1987) Human Performance Issues in the Evaluation of a Helmet-Mounted Area-of-interest Projector. Proceedings of the Image IV Conference, Amsterdam, 21-25 April 1987, 321-325.
[4] 张本余. 视景增强系统设计中的人素分析[J]. 国际航空, 1994(1): 61-62.
[5] 游崇林. 飞行模拟器的发展回顾与展望[J]. 航空国际合作与交流, 1994(1): 35-37.
[6] Nash, T. (1991) Visual Systems for Flight Simulators. Military Simulation & Training, 3, 8-19.
[7] Nash, T. (1994) Visual Systems-Value Judgment Rule. Military Simulation & Training, 2, 7-12.
[8] 张昕. 美国直升机模拟发展概况[J]. 模拟技术, 1989(4): 42-44.
[9] 李学国. 飞行训练模拟器的发展[J]. 模拟技术, 1989(4): 42-47.
[10] Thomas, R. (2000) Fighter Aircrew Visual Cue Analysis in Aircrew Terms. 2000 Interservice/Industry Training Simulation and Education Conference Proceedings, Session HF-1, Orlando, 27-30 November 2000.
[11] 梁炳成. 军用仿真技术的发展动向和展望[J]. 系统仿真学报, 2001(1): 18-25.
[12] 董鸿鹏. 飞行模拟器视景系统的设计与实现[J]. 计算机应用, 2018, 38(S1): 228-231+235.
[13] 杨栋. 创造高清3D虚拟世界: Unity引擎HDRP高清渲染管线实战[M]. 北京: 电子工业出版社, 2022: 12-15.
[14] 叶子鹏. 从传统渲染到可微渲染: 基本原理, 方法和应用[J]. 中国科学: 信息科学, 2021, 51(7): 1043-1067.
[15] 陈壮. 大范围三维地形场景快速渲染方法研究[J]. 测绘, 2021, 44(3): 115-117.
[16] 姜展. 基于着色器的LOD纹理混合与反走样平滑过渡关键技术研究[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 2022, 58(1): 113-122.
[17] 杨阳. 一种低延迟多通道视景与飞行仿真同步方法[P]. 中国专利, 2019110238409. 2019-10-25.
[18] 汪瑞. 基于Unity3D的多通道下服务器客户端同步[J]. 现代计算机(专业版), 2015(16): 26-29.
[19] 王杰. 基于神经网络的数字化机场模型构建方法、系统和设备[P]. 中国专利, 2022110158707. 2022-08-24.
[20] 孙建华. 基于NeRF的城市实景高精度三维建模技术[J]. 测绘通报, 2024(4): 129-134.