三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)解決方案

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在娛樂、軍事國(guó)防、室內(nèi)設(shè)計(jì)、房產(chǎn)開發(fā)、工業(yè)仿真等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在軍事國(guó)防工業(yè)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以三維視景仿真演示系統(tǒng)與虛擬界面為主要實(shí)現(xiàn)手段，目的是為相關(guān)仿真及試驗(yàn)過程提供三維視景顯示、虛擬儀表仿真、手柄操作等模擬控制、動(dòng)態(tài)參數(shù)顯示及態(tài)勢(shì)顯示，用于監(jiān)控整個(gè)試驗(yàn)過程，并為用戶提供真實(shí)清晰的可視范圍，以及逼真的地形、地貌和紋理。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)解決方案旨在為用戶提供一個(gè)更加逼真的試驗(yàn)環(huán)境，滿足各種仿真及試驗(yàn)需求。目前，該方案已廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器等行業(yè)。

　　解決方案

　　三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用硬件與軟件組合實(shí)現(xiàn)，主要硬件部分組成如下圖所示：

　　• 圖形工作站上運(yùn)行視景驅(qū)動(dòng)軟件，接收實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的仿真圖像，再將圖像輸出給立體影像分離器

　　• 立體影像分離器把一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成左、右眼信號(hào)，分別輸出給兩臺(tái)投影機(jī)，實(shí)現(xiàn)將一個(gè)視點(diǎn)信號(hào)自動(dòng)調(diào)整為左右兩個(gè)視點(diǎn)信號(hào)

　　• 投影機(jī)一般采用DLP投影機(jī)加偏振鏡頭，或者采用具有立體投影特性的LCD投影機(jī)

　　• 投影機(jī)將圖像映射到高增益的金屬硬幕上，金屬幕能保持對(duì)光線的偏振性。當(dāng)佩戴偏振眼鏡觀看時(shí)，通過偏光眼鏡，用戶的左右眼都只能看見各自的圖像，進(jìn)而產(chǎn)生立體的圖像視覺

　　• 視景驅(qū)動(dòng)軟件基于最新的實(shí)時(shí)三維虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具與圖形化的專用儀表設(shè)計(jì)工具開發(fā)研制

　　• 軟件實(shí)時(shí)生成動(dòng)態(tài)連續(xù)的仿真圖像，并提供良好的人機(jī)交互界面

　　主要特點(diǎn)

　　• 利用投影技術(shù)實(shí)現(xiàn)視景實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫面的三維立體顯示與二維平面顯示

　　• 能較真實(shí)的模擬紅外傳感器與電視傳感器的成像

　　• 提供逼真的地形、場(chǎng)景和紋理

　　• 視景畫面的多通道顯示與切換

　　• 爆炸、尾焰、音響等特效的實(shí)現(xiàn)

　　• 良好的人機(jī)交互界面

　　• 系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，靈活實(shí)現(xiàn)虛擬儀表、虛擬座艙以及二維態(tài)勢(shì)圖的顯示

　　應(yīng)用案例

　　1.系統(tǒng)在某綜合性能設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用

　　中國(guó)兵器某所采用三維視景仿真演示系統(tǒng)提供航彈攻擊目標(biāo)的過程中三維動(dòng)態(tài)顯示。視景系統(tǒng)通過以太網(wǎng)或光纖反射內(nèi)存網(wǎng)與實(shí)時(shí)仿真機(jī)相連接，在線接收仿真控制指令和仿真數(shù)據(jù)，以驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景中航彈模型的運(yùn)動(dòng)。視景系統(tǒng)生成的三維圖像通過投影儀投到大屏幕進(jìn)行顯示。

　　• 主要功能

　　♦ 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈從載機(jī)分離、飛行、攻擊全過程的三維視景顯示

　　♦ 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)文本顯示與可控舵面的動(dòng)作顯示

　　♦ 實(shí)現(xiàn)視景系統(tǒng)中攻擊場(chǎng)景的俯視圖顯示及側(cè)視圖顯示

　　♦ 實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境音響、導(dǎo)彈飛行及爆炸音響

　　♦ 實(shí)現(xiàn)通信方式的選擇以及通信地址配置，支持導(dǎo)彈模型與載機(jī)模型的擴(kuò)充

　　2. 虛擬儀表在某控制計(jì)算機(jī)測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　航空某所建設(shè)基于動(dòng)態(tài)模型激勵(lì)的測(cè)試方法，系統(tǒng)利用飛行手柄模擬飛行操縱，利用虛擬儀表模擬襟縫翼檔位及超控操作，支持對(duì)飛控的簡(jiǎn)圖頁面顯示、襟縫翼位置的模態(tài)切換、飛行狀態(tài)信息和告警信息的顯示監(jiān)控、視景及二維態(tài)勢(shì)顯示等。

　　• 主要功能

　　♦ 實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行虛擬操縱、襟縫翼控制

　　♦ 實(shí)現(xiàn)飛機(jī)座艙儀表虛擬仿真，如PFD、EICAS、MFD等

　　♦ 實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行視景以及二維態(tài)勢(shì)顯示

　　♦ 實(shí)現(xiàn)各類視景及儀表信息的動(dòng)態(tài)顯示

　　♦ 實(shí)現(xiàn)不同工作模態(tài)的切換顯示

　　♦ 實(shí)現(xiàn)完整且逼真的人在環(huán)試驗(yàn)