[发明专利]一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统及仿真方法

说明书

本发明公开了一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统及仿真方法，三维虚拟仿真系统包括：硬件平台，底层支撑模型库，数据管理模块，生物力学仿真模块，三维虚拟视景模块和后处理模块。三维虚拟仿真方法包括：数据管理模块接收用户输入的数据和配置参数；并将配置参数管理传递给生物力学仿真模块和三维虚拟视景模块，得到生物力学仿真数据再分别传递给后处理模块和三维虚拟视景模块，开展三维虚拟视景仿真并保存结果；综合对比三维虚拟视景仿真数据以及生物力学仿真数据，向用户展示分析飞行员的训练损伤评估结果。解决了传统实验研究的不可重复性和高风险性的缺点，具有高效率、可重复性和低成本的特点。

技术领域

本发明属于计算机仿真应用技术领域，具体涉及一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统及仿真方法。

背景技术

目前，舰载机飞行员所面临的复杂飞行环境及对飞行员生理健康的影响日益凸显，例如，航母舰载机起降距离较短，使得在起降过程中作用在飞行员脊柱系统和视觉系统的载荷，与普通飞机飞行员相比明显增大，会增加飞行员头颈部和视觉的损伤风险。由于人体是一个非常复杂的系统，舰载机飞行员在复杂起飞、着舰和机动飞行时，飞行员损伤部位的损伤机理及防护措施的效果，仅靠实验手段和临床研究无法得到全面的认识，而且目前飞行员训练损伤评估还缺少有效的分析平台。

目前，国内已有的舰载机视景仿真工作集中在对舰载机着舰和起飞过程的视景仿真研究，但是缺少对飞行员训练相关内容的关注。

比如，文献1：李航.2012.航母舰载机着舰视景仿真研究[D].哈尔滨工程大学，从舰载机着舰过程的位姿和着舰点分布两个方面进行分析，利用基于三维视景软件MultiGenVega和三维建模软件Multigen Creator的视景仿真技术完成了虚拟场景的搭建和模型的建立工作，对舰载机着舰钩索制动和复飞两个过程开展了视景仿真研究。

文献2：李娟,边信黔,夏国清,王宏健.2008.基于HLA的舰载机飞行仿真可视化研究[J].系统仿真学报,20(9):2352-2356；和文献3：李娟,边信黔,夏国清,王宏健.2008.舰载机飞行仿真可视化研究[J].计算机仿真,25(2):294-298；基于HLA的体系结构和基于成员的设计思想，利用MultiGen Creator、MultiGen Vega和VC++开发了虚拟现实仿真平台，实现了舰载机飞行仿真全过程的可视化。

文献4：梁焕.2010.基于MultiGen Vega的舰载机降落视景仿真[D].哈尔滨工程大学；是基于MultiGen Vega开展了舰载机降落飞行数据处理和降落过程的三维视景仿真。运用MultiGen Creator的各种图形工具，以Creator的层级结构，完成了对舰载机、航空母舰及地形的建模和纹理的使用，通过读入飞机位置、速度等参数，对舰载机、航空母舰和海洋环境等进行实时驱动。通过场景、观察者、运动模型对象的设置及引入碰撞检测，由控制程序实现舰载机飞行、降落和复飞过程的视景仿真。

文献5：杨大光,胡维多,曹栋,刘畅,孙晨.2012.舰载机着舰视景系统设计与实现[J].系统仿真技术与应用,14:495-450；是基于Creator/GL Studio/Vega Prime实现了舰载机视景系统的视景数据库、座舱平显仪表的开发。

以上文献中软件的缺点在于都只能展示舰载机飞行过程的视景，无法显示飞行员的视景，也无法展示飞行员的动力学响应，无法进一步评估飞行员的损伤情况。

发明内容

本发明针对上述缺点，提出了一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统及仿真方法。

一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统，包括六个模块：硬件平台，底层支撑模型库，数据管理模块，生物力学仿真模块，三维虚拟视景模块和后处理模块。