[發(fā)明專利]一種用于艦載機(jī)飛行員訓(xùn)練損傷評(píng)估的三維虛擬仿真系統(tǒng)及仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510909728.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105448159B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鳴皋;柳松楊;柯鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院;中國(guó)人民解放軍空軍航空醫(yī)學(xué)研究所;北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/08
• 分類號(hào): G09B9/08
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文利

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于艦載機(jī)飛行員訓(xùn)練損傷評(píng)估的三維虛擬仿真系統(tǒng)及仿真方法，三維虛擬仿真系統(tǒng)包括：硬件平臺(tái)，底層支撐模型庫(kù)，數(shù)據(jù)管理模塊，生物力學(xué)仿真模塊，三維虛擬視景模塊和后處理模塊。三維虛擬仿真方法包括：數(shù)據(jù)管理模塊接收用戶輸入的數(shù)據(jù)和配置參數(shù)；并將配置參數(shù)管理傳遞給生物力學(xué)仿真模塊和三維虛擬視景模塊，得到生物力學(xué)仿真數(shù)據(jù)再分別傳遞給后處理模塊和三維虛擬視景模塊，開(kāi)展三維虛擬視景仿真并保存結(jié)果；綜合對(duì)比三維虛擬視景仿真數(shù)據(jù)以及生物力學(xué)仿真數(shù)據(jù)，向用戶展示分析飛行員的訓(xùn)練損傷評(píng)估結(jié)果。解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的不可重復(fù)性和高風(fēng)險(xiǎn)性的缺點(diǎn)，具有高效率、可重復(fù)性和低成本的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于艦載機(jī)飛行員訓(xùn)練損傷評(píng)估的三維虛擬仿真系統(tǒng)及仿真方法。

背景技術(shù)

目前，艦載機(jī)飛行員所面臨的復(fù)雜飛行環(huán)境及對(duì)飛行員生理健康的影響日益凸顯，例如，航母艦載機(jī)起降距離較短，使得在起降過(guò)程中作用在飛行員脊柱系統(tǒng)和視覺(jué)系統(tǒng)的載荷，與普通飛機(jī)飛行員相比明顯增大，會(huì)增加飛行員頭頸部和視覺(jué)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。由于人體是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，艦載機(jī)飛行員在復(fù)雜起飛、著艦和機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，飛行員損傷部位的損傷機(jī)理及防護(hù)措施的效果，僅靠實(shí)驗(yàn)手段和臨床研究無(wú)法得到全面的認(rèn)識(shí)，而且目前飛行員訓(xùn)練損傷評(píng)估還缺少有效的分析平臺(tái)。

目前，國(guó)內(nèi)已有的艦載機(jī)視景仿真工作集中在對(duì)艦載機(jī)著艦和起飛過(guò)程的視景仿真研究，但是缺少對(duì)飛行員訓(xùn)練相關(guān)內(nèi)容的關(guān)注。

比如，文獻(xiàn)1：李航.2012.航母艦載機(jī)著艦視景仿真研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，從艦載機(jī)著艦過(guò)程的位姿和著艦點(diǎn)分布兩個(gè)方面進(jìn)行分析，利用基于三維視景軟件MultiGenVega和三維建模軟件Multigen Creator的視景仿真技術(shù)完成了虛擬場(chǎng)景的搭建和模型的建立工作，對(duì)艦載機(jī)著艦鉤索制動(dòng)和復(fù)飛兩個(gè)過(guò)程開(kāi)展了視景仿真研究。

文獻(xiàn)2：李娟,邊信黔,夏國(guó)清,王宏健.2008.基于HLA的艦載機(jī)飛行仿真可視化研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),20(9):2352-2356；和文獻(xiàn)3：李娟,邊信黔,夏國(guó)清,王宏健.2008.艦載機(jī)飛行仿真可視化研究[J].計(jì)算機(jī)仿真,25(2):294-298；基于HLA的體系結(jié)構(gòu)和基于成員的設(shè)計(jì)思想，利用MultiGen Creator、MultiGen Vega和VC++開(kāi)發(fā)了虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了艦載機(jī)飛行仿真全過(guò)程的可視化。

文獻(xiàn)4：梁煥.2010.基于MultiGen Vega的艦載機(jī)降落視景仿真[D].哈爾濱工程大學(xué)；是基于MultiGen Vega開(kāi)展了艦載機(jī)降落飛行數(shù)據(jù)處理和降落過(guò)程的三維視景仿真。運(yùn)用MultiGen Creator的各種圖形工具，以Creator的層級(jí)結(jié)構(gòu)，完成了對(duì)艦載機(jī)、航空母艦及地形的建模和紋理的使用，通過(guò)讀入飛機(jī)位置、速度等參數(shù)，對(duì)艦載機(jī)、航空母艦和海洋環(huán)境等進(jìn)行實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)場(chǎng)景、觀察者、運(yùn)動(dòng)模型對(duì)象的設(shè)置及引入碰撞檢測(cè)，由控制程序?qū)崿F(xiàn)艦載機(jī)飛行、降落和復(fù)飛過(guò)程的視景仿真。

文獻(xiàn)5：楊大光,胡維多,曹棟,劉暢,孫晨.2012.艦載機(jī)著艦視景系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用,14:495-450；是基于Creator/GL Studio/Vega Prime實(shí)現(xiàn)了艦載機(jī)視景系統(tǒng)的視景數(shù)據(jù)庫(kù)、座艙平顯儀表的開(kāi)發(fā)。

以上文獻(xiàn)中軟件的缺點(diǎn)在于都只能展示艦載機(jī)飛行過(guò)程的視景，無(wú)法顯示飛行員的視景，也無(wú)法展示飛行員的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，無(wú)法進(jìn)一步評(píng)估飛行員的損傷情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出了一種用于艦載機(jī)飛行員訓(xùn)練損傷評(píng)估的三維虛擬仿真系統(tǒng)及仿真方法。

一種用于艦載機(jī)飛行員訓(xùn)練損傷評(píng)估的三維虛擬仿真系統(tǒng)，包括六個(gè)模塊：硬件平臺(tái)，底層支撐模型庫(kù)，數(shù)據(jù)管理模塊，生物力學(xué)仿真模塊，三維虛擬視景模塊和后處理模塊。