模擬飛行解決方案0504

1、飛行模擬體驗解決方案模擬飛行虛擬體驗解決方案北京融智經(jīng)緯科技服務(wù)公司2016年04月目 錄1.概述22.公司介紹23.解決方案介紹33.1 飛行模擬系統(tǒng)33.1.1 功能與構(gòu)成33.1.1.1 飛控系統(tǒng)53.1.1.2 操縱系統(tǒng)53.1.1.3 航電儀表仿真系統(tǒng)63.1.1.4 動感系統(tǒng)63.1.1.5 視景系統(tǒng)73.1.1.6 偵察效果仿真系統(tǒng)83.1.1.7 教員控制系統(tǒng)83.1.2 空中對戰(zhàn)模擬系統(tǒng)93.2 虛擬汽車駕駛123.2.1 部件構(gòu)成123.2.2 產(chǎn)品優(yōu)勢124.成功案例135.項目咨詢14141. 概述兒童職業(yè)體驗館是國內(nèi)新興的面對兒童的產(chǎn)業(yè)，自2008年引入中國以來迅速成

2、為國內(nèi)最受歡迎的娛樂體驗中心。兒童職業(yè)體驗的理念深入人心，孩子們充分融入到兒童職業(yè)體驗館模擬社會形態(tài)，被賦予了兒童素質(zhì)成長教育的重任，寄寓著社會、家長的更多厚望。在眾多體驗館中，與現(xiàn)代科技接軌的新型項目成為兒童職業(yè)體驗館鎮(zhèn)館之寶，其中以模擬飛行體驗中心最為普及。模擬飛行體驗中心之所以大受歡迎，一方面得益于其獨特的樂趣性和體驗性，另一方面受其自身基因所影響，緊張、刺激讓人充滿回味，有著更好的用戶體驗和用戶粘性。模擬飛行體驗中心，以軍事裝備博覽和軍旅項目體驗為核心內(nèi)容，集軍事旅游、軍事體驗、青少年軍政訓(xùn)練、軍事特色休閑度假為一體的綜合性軍事主題樂園。高度的飛行駕駛仿真體驗是模擬飛行體驗館大受歡迎的

3、原因所在，將軍事級別的飛行仿真技術(shù)移植到民用領(lǐng)域，為孩子們打造一項充滿樂趣與真實的空中飛行之旅。2. 公司介紹 我們專注于飛行模擬器研發(fā)、兒童職業(yè)體驗館、安全教育體驗館、軍事體驗館、高科技互動體驗館等全案策劃、設(shè)計施工、運營培訓(xùn)及相關(guān)仿真模擬、游樂設(shè)備的軟硬件研發(fā)與推廣的專業(yè)型科技企業(yè)，為兒童職業(yè)體驗館、主題樂園、軍事體驗館、高科技互動體驗館等策劃打造最具創(chuàng)意和趣味性的虛擬仿真多媒體互動參與系統(tǒng)，集策劃、設(shè)計、科技布展、系統(tǒng)集成、工程施工于一體的綜合服務(wù)專業(yè)公司，同時是國內(nèi)多家科技館、軍事館及大部分成功運營的兒童職業(yè)體驗館的優(yōu)秀合作伙伴。 3. 解決方案介紹3.1 飛行模擬系統(tǒng)飛行模

4、擬器是一種可以在地面模仿飛機的飛行狀態(tài)、飛行條件和環(huán)境的特殊裝置，他由計算機、模擬駕駛艙、操縱負荷系統(tǒng)和視景系統(tǒng)等組成，是現(xiàn)代航空科研、教學(xué)、試驗、飛行員訓(xùn)練等不能缺少的技術(shù)設(shè)備。其可對飛機和任務(wù)環(huán)境進行逼真（精準）地模擬。模擬訓(xùn)練器通過重建聲響、運動、視覺景象、儀表顯示以及其他系統(tǒng)來模擬一個逼真的飛行訓(xùn)練環(huán)境。飛行員在訓(xùn)練器里可以模擬在正常、不利或緊急情況下進行起飛、著陸、武器發(fā)射、夜間飛行、編隊飛行、座艙操作等訓(xùn)練。模擬器可根據(jù)得到的實際飛行數(shù)據(jù)或有經(jīng)驗飛行員的信息輸入來模擬(代表)真實的飛機操作特性，實時、逼真、可靠。圖 1 軍事飛行模擬器我們利用自身的技術(shù)優(yōu)勢，緊貼實際訓(xùn)練為國內(nèi)飛機產(chǎn)

5、商等軍用客戶提供研發(fā)新一代的飛行模擬器，具有國際三級飛行模擬器標準水平，可達到飛機性能、火控系統(tǒng)及儀表指示與被模擬對象實際情況相同。同時結(jié)合民用需求，為各類模擬飛行體驗館提供娛樂級的飛行體驗?zāi)M器。3.1.1 功能與構(gòu)成1. 模擬飛機二個自由度的運動，包括俯仰、左傾右傾運動；2. 模擬飛機各種飛行條件的變化引起的運動，如大氣擾動等；3. 模擬著陸接地姿態(tài)和碰撞以及使用剎車時出現(xiàn)的運動；4. 模擬在接近真實飛機頻率處的振動和抖振以及大氣紊流在對應(yīng)自由度上引起的抖振。 飛行模擬器系統(tǒng)可模仿空中或地面訓(xùn)練，模擬特殊情況的設(shè)置和處理能力的訓(xùn)練。由以下七個系統(tǒng)構(gòu)成：圖 2 娛樂級飛行模擬器組成3.1.1

6、.1 飛控系統(tǒng)飛行模擬器的核心系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)實現(xiàn)對飛機動力學(xué)模型和系統(tǒng)仿真模型的建模。動力學(xué)模型采用六自由度非線性全量運動方程，氣動彈性的影響可采用在運動方程中增加彈性自由度，或者用 修正系數(shù)法在氣動系數(shù)中計入。模型具有高階多變量非線性時變特性。系統(tǒng)仿真模型包括發(fā)動機系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、自動飛行系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等的各種邏輯控制模型。圖 3 飛行系統(tǒng)組成原理圖3.1.1.2 操縱系統(tǒng)用來模擬駕駛員所感覺到的操縱力的人感系統(tǒng)。同時它還要完成操縱機構(gòu)終端的位移或偏角的實時模擬。座艙環(huán)境仿真采用逼真的前艙設(shè)備，包括儀表指示燈按鈕照明設(shè)備等；操縱力感仿真采用先進的電動操縱負荷系

7、統(tǒng)，為使用人員提供貼近真實的操作環(huán)境和近似真實的狀態(tài)變化操縱桿力。飛機的操縱系統(tǒng)由主操縱系統(tǒng)和輔助操縱系統(tǒng)組成。前者包括控制升降舵的縱向操縱系統(tǒng)、控制副翼的橫向操縱系統(tǒng)和控制方向舵的方向操縱系統(tǒng)等三部分；后者包括前輪轉(zhuǎn)彎、起落架收放、減速板收放、機輪剎車裝置、發(fā)動機油門桿等的操縱。模擬器中安裝各操縱系統(tǒng)中直接與駕駛員相接觸的操縱部件，如駕駛桿、腳蹬、剎車把手等，其它部件和環(huán)節(jié)則用模擬部件或計算機代替，可逼真地復(fù)現(xiàn)飛機在不同飛行條件下和不同操縱模式下如自動、手動、應(yīng)急操縱等的靜態(tài)和動態(tài)特性。3.1.1.3 航電儀表仿真系統(tǒng)基于ARINC 661 定義可用于所有類型的飛機駕駛艙顯示的標準界面，包括

8、：1) 座艙顯示系統(tǒng)（CDS）的定義； 2) 儀表顯示和管理航空電子功能的用戶應(yīng)用程序（UA）之間的通信。圖 4 飛行模擬器航電儀表顯示系統(tǒng)3.1.1.4 動感系統(tǒng)將駕駛艙的物理模型嵌入六自由度電動運動平臺上，配合自控技術(shù)和伺服技術(shù)使您身臨其境。 六自由度電動運動平臺技術(shù)指標：Ø 設(shè)備由高可靠性的供應(yīng)商提供，采用模塊化設(shè)計，定制運動平臺接口 Ø 控制精度高Ø 設(shè)計壽命20 年 Ø 基本免維護、無污染、無噪音 Ø 最大負載14 噸，最大慣量達 90 噸平方米圖 5 六自由度運動平臺3.1.1.5 視景系統(tǒng)采用強大的圖像生成系統(tǒng)和全球數(shù)據(jù)庫，配合多

9、通道實像顯示系統(tǒng)，為使用人員提供可視的實時窗外景象；可提供專業(yè)的圖像生成、數(shù)據(jù)傳輸交換、系統(tǒng)控制、投影顯示等一體化解決方案，圖像生成系統(tǒng)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，具有如下特點：Ø 多個象素級光源，增強場景的真實性 Ø 支持物體由前往后的視景優(yōu)先級功能Ø 完整的凹凸紋理（BumpTexture）解決方案Ø 高效的幾何處理能力實現(xiàn)硬同步技術(shù)，保證多通道視景達到像素級拼接Ø 多通道渲染合成技術(shù)，解決單通道復(fù)雜場景無法渲染的難題Ø 實現(xiàn) CIGI3.0 標準視景管理控制，使產(chǎn)品升級方便快捷Ø 擁有一套全球地景數(shù)據(jù)庫Ø 獨立機場可以

10、隨時加載到全球地景數(shù)據(jù)庫中，無須重新編譯數(shù)據(jù)庫Ø 極高的圖像質(zhì)量和全屏子象素反走樣能力Ø 大容量的紋理內(nèi)存Ø 獨有的超級紋理（SuperTextureTM）特性Ø 多紋理的三維云層Ø 獨有的持續(xù)紋理（ContinuousTextureTM）功能Ø 多個象素級光源，增強場景的真實性 Ø 支持物體由前往后的視景優(yōu)先級功能 Ø 完整的凹凸紋理（BumpTexture）解決方案 Ø 高效的幾何處理能力圖 6 軍事飛行模擬器3.1.1.6 偵察效果仿真系統(tǒng)紅外夜視模塊可以模擬紅外環(huán)境和夜視環(huán)境，實現(xiàn)紅外及夜視模式下

11、的飛行模擬訓(xùn)練及武器訓(xùn)練。紅外夜視模塊需與可見光視景模塊配套使用，以滿足多種訓(xùn)練需求。3.1.1.7 教員控制系統(tǒng)用于教員驅(qū)動模擬器的控制，供教員監(jiān)控學(xué)員飛行訓(xùn)練及模擬器運行情況。圖 7 不同類型飛機體驗場景3.1.2 空中對戰(zhàn)模擬系統(tǒng)空中對戰(zhàn)模擬系統(tǒng)，在飛行模擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)上主要增加了戰(zhàn)場環(huán)境仿真系統(tǒng)和綜合航電火控仿真系統(tǒng)。整個飛行訓(xùn)練模擬器由主飛行仿真系統(tǒng)、戰(zhàn)場環(huán)境仿真系統(tǒng)、座艙系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、綜合航電火控仿真系統(tǒng)、操縱負荷系統(tǒng)、動感模擬系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、聲音仿真系統(tǒng)和教員控制臺組成。 考慮整個飛行訓(xùn)練模擬器網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系和戰(zhàn)場環(huán)境仿真的特性要求， 戰(zhàn)場環(huán)境由三個主要部分組成，作戰(zhàn)仿真引擎（V

12、RSim）、二維態(tài)勢顯示與操控（VRGUI）和通信接口，如圖 8所示。圖8 戰(zhàn)場環(huán)境仿真系統(tǒng)總體設(shè)計方案示意圖其中作戰(zhàn)仿真引擎是戰(zhàn)場環(huán)境仿真的核心，通過VRSim的運行，完成艦空、地空、空空對抗環(huán)境的仿真，同時負責 MAK RTI 的運行和管理；二維態(tài)勢顯示與操控是戰(zhàn)場環(huán)境與操作員的人機接口，完成以電子航圖為背景的戰(zhàn)場二維態(tài)勢顯示，接收操作員對CGF實體的創(chuàng)建、指揮以及作戰(zhàn)計劃和命令編寫、調(diào)用等，同時可以完成態(tài)勢的記錄與回放；通信接口是戰(zhàn)場環(huán)境與模擬器的接口，負責接收和解算模擬器及其武器信息，并將其引入戰(zhàn)場環(huán)境中，同時將戰(zhàn)場環(huán)境的藍方作戰(zhàn)實體、事件交互和電磁環(huán)境信息以相應(yīng)的形式發(fā)送給模擬器，以

13、用于模擬器完成相應(yīng)的訓(xùn)練任務(wù)。圖9空中對戰(zhàn)模擬效果圖通過相應(yīng)的三維戰(zhàn)場環(huán)境圖形圖像庫，包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)地場景、各種武器裝備和作戰(zhàn)人員等，為使用者創(chuàng)造一種險象環(huán)生、幾近真實的立體戰(zhàn)場環(huán)境。用戶通過必要的設(shè)備可與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真實環(huán)境的感受和體驗，在視覺和聽覺上真實體驗戰(zhàn)場環(huán)境?；诜植际椒抡鎸崿F(xiàn)多個飛行模擬器之間的對抗訓(xùn)練系統(tǒng)構(gòu)建。對抗訓(xùn)練系統(tǒng)特點與優(yōu)勢如下：Ø 支持DIS、HLA1.3、HLA1516、HLA Evolved等分布式協(xié)議的態(tài)勢數(shù)據(jù)輸入Ø 支持局部、大規(guī)模、全球范圍的作戰(zhàn)戰(zhàn)場Ø 支持分布式、多通道的渲染

14、方式Ø 提供尾跡、彈道、傳感器、毀傷等多種效果Ø 逼真的戰(zhàn)場音響、音效Ø 逼真的天空、云彩、降雨降雪、光照等環(huán)境效果Ø 提供多視角的觀察方式，增強戰(zhàn)場可視化的展示和分析能力Ø 提供多種控制節(jié)點的繪制，以更有效的展示作戰(zhàn)計劃和意圖3.2 虛擬汽車駕駛4D動感汽車模擬器系列作為我司自主研發(fā)的動態(tài)賽車、飛行模擬器，其高仿真動感平臺、真實立體環(huán)繞聲、超清晰模擬影像，讓駕駛者在駕駛（賽車、飛機、云霄飛車等）過程中如臨其境，能帶來更完整、更真實、更具趣味性的感官體驗。另外，企業(yè)根據(jù)客戶需要，4D動感系列產(chǎn)品均可量身定制投幣機，便于商用。它是一個固定基座搭載

15、高仿真動感平臺以及駕駛者，可以擬真在電玩或者動態(tài)電影中搭乘交通工具的動作，整體上給駕駛者帶來更完整、更真實以及更具趣味的感官體驗。一部優(yōu)秀的模擬器，會創(chuàng)造出一個可以讓駕駛者專注于該項模擬的環(huán)境，對于許多寫實的模擬器而言，若能制造出越多元素的模擬即表示越逼近真實，電玩游戲能給予日漸真實的聲音及影像模擬，而4D動感系列汽車模擬器則給予動作及動力學(xué)上的模擬。 4D動態(tài)模擬器的性能：4D動態(tài)模擬器為二自由度動態(tài)模擬器，能夠支持：前后傾斜Pitch：±20°、左右翻轉(zhuǎn)Rol：±20°。具有優(yōu)越的動態(tài)性能（速度>50°/s，加速度>100°/s2），極佳的位置重復(fù)精度（誤差<0.1°），強大的負載能力(>175公斤)，結(jié)構(gòu)簡潔，可靠性高。最大負荷下工作的功率為1200W。3.2.1 部件構(gòu)成圖 10 汽車駕駛模擬器構(gòu)建組成3.2.2 產(chǎn)品優(yōu)勢動感座椅能讀取游戲中的力反饋數(shù)據(jù)，動態(tài)反映到駕駛者身上，可以實現(xiàn)真車的離心力，推背，搖晃，顛簸，各種路況的狀態(tài)還原，讓玩家能感覺身處駕駛艙中，體驗賽車物理帶來的視覺和觸覺沖擊。圖 11 汽車駕駛游戲級效果4. 成功