[发明专利]一种空中漫游系统的构建方法

说明书

一种空中漫游系统的构建方法，涉及虚拟现实技术领域，包括如下步骤：(1)、任一空中漫游单元均针对该单元内的飞行动力学模型进行实时解算；(2)、利用底层网络通信将若干空中漫游单元连接为一个整体，实现多人实时漫游；(3)、创建支持多种操作方式的人机交互系统；(4)、搭建后台数据库系统。本发明通过建立多个大型的三维场景及飞行器三维模型，扩展Unity的HLAPI内置组件，实现了多用户协同仿真的功能；建立完整的人机交互系统，使仿真系统操作简单、可视化，为用户提供沉浸式体验；最后为使仿真系统更加完整，增加后台数据库的支持，可以让用户对机型、机翼、场景信息、用户信息等进行查阅及修改。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别是涉及一种空中漫游系统的构建方法。

背景技术

虚拟现实技术别名灵境技术，作为上世纪出现的一门着力于虚拟场景再现的综合性技术，在对不同技术领域的应用方面具有很大的覆盖范围，主要包括网络通信技术，图像处理技术，三维建模技术以及传感技术等。其主要目标是使用户通过身体感官与虚拟场景进行互动，从而实现人机统一，创造出一种身临其境的感觉。

美国作为世界上的最发达国家，同样地在虚拟现实领域的研究应用也处于领先地位。在上世纪70年代末期，美国军方首次将虚拟现实技术与军事仿真项目联系起来，进行一种“飞行头盔”的研究。时隔不久，美国国防部的项目组设计出了第一个虚拟战场系统SIMNET用于陆军坦克编队的训练，同时期，美国宇航局也将虚拟现实技术加入到研究计划中，到目前为止，在虚拟空间站的建立以及针对太空维护的虚拟训练系统的设计等方面都取得了较大的成功。在世界上的其他一些发达国家也同样很重视虚拟现实的应用，特别是在虚拟战场系统方面，计划共同着力于建立一个集合海陆空战以及各国兵力的庞大虚拟战场系统。

在我国，虚拟现实技术起步较晚，相比于一些国家仍存在不小的差距。但随着计算机技术的进步，VR技术在军事仿真领域、教育领域以及医学和工业等领域的优异表现已经引起了我国的广泛重视，已经有相当一部分研究单位投入到了这一领域并开展具体研究工作。在上世纪90年代，以北京航空航天大学计算机系为首的多家单位共同建立了一个基于真实环境的分布式虚拟战场系统，并利用该系统成功完成了多次异地协同作战训练。同时期国内其他高校在军事仿真模拟训练方面也都各有建树，如西北工业大学设计开发的鱼雷视景仿真系统以及第二炮兵工程学院开发的导弹发射模拟训练系统等。

典型的全动飞行模拟器由核心仿真计算机、六自由度运动平台、视景系统、音响系统、操纵负荷系统、教员系统等组成。它能够满足两大航空目标：

第一，模拟飞机空中飞行与地面运行，对飞行员进行起飞、爬升、巡航、进近、着陆、机动飞行等训练，也可用于对飞机飞行性能、操纵品质、机载系统性能进行分析研究；同时，良好逼真的飞行器仿真软件能够对飞行器结构参数、飞行性能、机动动作等进行测试并进一步优化，减少设计定型时间，避免真实飞行中导航仪故障、功率损失、飞机失控等危险情况发生；第二，在民用航空公司，使用教员系统提供虚拟飞行训练，对飞行员业务能力进行周期性考核，展开从飞行员的培养教育到商业飞行员执照早期的培训课程。

当前，结合虚拟现实与飞行仿真技术，针对空中漫游的研究过程中，形成挑战、制约其发展的关键问题主要有如下两个方面：

(1)空中漫游系统中的飞行仿真模块大多只使用简单的牛顿定律来模拟飞行，并没有使用飞行动力学模型，与真实世界差距较大；

(2)空中漫游系统大多以显示器进行显示，无法给人真实的沉浸体验感；若使用大型仿真设备，成本高，可扩展性低。

发明内容

本发明提供了一种空中漫游系统的构建方法，该方法所构建的空中漫游系统是通过飞行动力学建模，并实时解算，更接近真实体验，通过HTC Vive头盔显示器克服普通显示器缺乏真实感的缺陷，使操作者得到沉浸式的飞行体验。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：