三维虚拟现实技术解决方案

　　虚拟现实技术在娱乐、军事国防、室内设计、房产开发、工业仿真等领域有着广泛的应用。在军事国防工业上，虚拟现实技术以三维视景仿真演示系统与虚拟界面为主要实现手段，目的是为相关仿真及试验过程提供三维视景显示、虚拟仪表仿真、手柄操作等模拟控制、动态参数显示及态势显示，用于监控整个试验过程，并为用户提供真实清晰的可视范围，以及逼真的地形、地貌和纹理。三维虚拟现实技术解决方案旨在为用户提供一个更加逼真的试验环境，满足各种仿真及试验需求。目前，该方案已广泛应用于航空、航天、兵器等行业。

　　解决方案

　　三维虚拟现实技术采用硬件与软件组合实现，主要硬件部分组成如下图所示：

　　• 图形工作站上运行视景驱动软件，接收实时驱动数据产生动态的仿真图像，再将图像输出给立体影像分离器

　　• 立体影像分离器把一路信号转换成左、右眼信号，分别输出给两台投影机，实现将一个视点信号自动调整为左右两个视点信号

　　• 投影机一般采用DLP投影机加偏振镜头，或者采用具有立体投影特性的LCD投影机

　　• 投影机将图像映射到高增益的金属硬幕上，金属幕能保持对光线的偏振性。当佩戴偏振眼镜观看时，通过偏光眼镜，用户的左右眼都只能看见各自的图像，进而产生立体的图像视觉

　　• 视景驱动软件基于最新的实时三维虚拟现实开发工具与图形化的专用仪表设计工具开发研制

　　• 软件实时生成动态连续的仿真图像，并提供良好的人机交互界面

　　主要特点

　　• 利用投影技术实现视景实时动态画面的三维立体显示与二维平面显示

　　• 能较真实的模拟红外传感器与电视传感器的成像

　　• 提供逼真的地形、场景和纹理

　　• 视景画面的多通道显示与切换

　　• 爆炸、尾焰、音响等特效的实现

　　• 良好的人机交互界面

　　• 系统扩展性强，灵活实现虚拟仪表、虚拟座舱以及二维态势图的显示

　　应用案例

　　1.系统在某综合性能设计验证实验室中的应用

　　中国兵器某所采用三维视景仿真演示系统提供航弹攻击目标的过程中三维动态显示。视景系统通过以太网或光纤反射内存网与实时仿真机相连接，在线接收仿真控制指令和仿真数据，以驱动场景中航弹模型的运动。视景系统生成的三维图像通过投影仪投到大屏幕进行显示。

　　• 主要功能

　　♦ 实现导弹从载机分离、飞行、攻击全过程的三维视景显示

　　♦ 实现导弹运动数据的动态文本显示与可控舵面的动作显示

　　♦ 实现视景系统中攻击场景的俯视图显示及侧视图显示

　　♦ 实现发动机环境音响、导弹飞行及爆炸音响

　　♦ 实现通信方式的选择以及通信地址配置，支持导弹模型与载机模型的扩充

　　2. 虚拟仪表在某控制计算机测试验证系统中的应用

　　航空某所建设基于动态模型激励的测试方法，系统利用飞行手柄模拟飞行操纵，利用虚拟仪表模拟襟缝翼档位及超控操作，支持对飞控的简图页面显示、襟缝翼位置的模态切换、飞行状态信息和告警信息的显示监控、视景及二维态势显示等。

　　• 主要功能

　　♦ 实现飞机飞行虚拟操纵、襟缝翼控制

　　♦ 实现飞机座舱仪表虚拟仿真，如PFD、EICAS、MFD等

　　♦ 实现飞机飞行视景以及二维态势显示

　　♦ 实现各类视景及仪表信息的动态显示

　　♦ 实现不同工作模态的切换显示

　　♦ 实现完整且逼真的人在环试验