[發(fā)明專利]在交通工具模擬器中提供虛擬平視顯示器的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610912541.0
• 申請(qǐng)日: 2016-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN106932902B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·F·貝爾;戴維·M·拉切克;尼古拉斯·R·弗雷德里克;斯蒂芬·M·拉伯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01;G09B9/02
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;陳鵬

本發(fā)明涉及在交通工具模擬器中提供虛擬平視顯示器的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法包括交通工具模擬器。交通工具模擬器包括：視覺投影儀，該投影儀包括視覺系統(tǒng)光學(xué)件；虛擬平視顯示器(VHUD)投影儀，被安裝在視覺投影儀的視覺系統(tǒng)光學(xué)件內(nèi)；以及投影屏幕，配置為投射由視覺投影儀和VHUD投影儀生成的圖像。所述交通工具模擬器還包括安裝在交通工具模擬器內(nèi)的VHUD眼基準(zhǔn)框架，該VHUD眼基準(zhǔn)框架被配置為允許通過其觀察被投射的圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容總體上涉及虛擬平視顯示器(virtual heads up display)(VHUD)，并且更具體地，涉及用于交通工具模擬器(尤其是飛行模擬器)的VHUD。

背景技術(shù)

為了操作飛機(jī)可進(jìn)行培訓(xùn)練習(xí)。這些培訓(xùn)練習(xí)用來教導(dǎo)飛行員怎樣操作飛機(jī)，包括針對(duì)有關(guān)操作飛機(jī)的不同的戰(zhàn)略和策略來培訓(xùn)飛行員。例如，可在飛機(jī)中培訓(xùn)飛行員，以提高技能以及對(duì)不同的事件和情況的反應(yīng)。

可在地面上使用培訓(xùn)設(shè)備(諸如使用飛行模擬器)進(jìn)行大量的培訓(xùn)。典型的飛行模擬器是用于復(fù)制或模擬駕駛飛機(jī)的經(jīng)歷并且旨在模仿真實(shí)的飛行經(jīng)歷的系統(tǒng)。飛行模擬器的范圍可從室內(nèi)的控制并顯示到安裝在致動(dòng)器上的座艙完全等大的復(fù)制的范圍變動(dòng)，所述致動(dòng)器響應(yīng)于由飛行員采取的行動(dòng)移動(dòng)所述座艙。這些模擬器提供教授飛行員和/或其他機(jī)組人員操作各種飛機(jī)系統(tǒng)并應(yīng)對(duì)不同事件的能力。

一些包括飛行模擬器的交通工具模擬器配備有廣角校準(zhǔn)窗外視覺系統(tǒng)。在這些傳統(tǒng)的交通工具模擬器中，為了提供平視顯示器(HUD)操作或能力，真實(shí)的HUD系統(tǒng)被安裝在所述模擬器中，以便調(diào)整廣角校準(zhǔn)視覺系統(tǒng)。將真實(shí)的HUD集成進(jìn)交通工具模擬器要求HUD投影儀安裝硬件，該硬件被設(shè)計(jì)為專用于以偏擺、滾動(dòng)和俯仰旋轉(zhuǎn)將HUD視軸與視覺系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)，以便在飛行員的眼基準(zhǔn)點(diǎn)容納路徑視覺系統(tǒng)光學(xué)坐標(biāo)。必須在HUD電子中調(diào)整額外的失真校正，以便迫使HUD圖像與視覺圖像一致。這個(gè)傳統(tǒng)的布置增加了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，而且在兩個(gè)視覺系統(tǒng)之間產(chǎn)生了不同視差。

因此，在傳統(tǒng)的模擬器視覺系統(tǒng)中，諸如寬視場(chǎng)模擬器視覺系統(tǒng)，當(dāng)提供HUD時(shí)，要求復(fù)雜的安裝組件和真實(shí)的HUD設(shè)備。另外，當(dāng)真實(shí)的HUD被集成進(jìn)模擬器中時(shí)，不能提供幾何一致性和相關(guān)聯(lián)的視差。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種交通工具模擬器，該模擬器包括視覺投影儀，該投影儀包括視覺系統(tǒng)光學(xué)件；虛擬平視顯示器(VHUD)投影儀，安裝在視覺投影儀的視覺系統(tǒng)光學(xué)件內(nèi)；以及投影屏幕，被配置為投射由視覺投影儀和VHUD投影儀生成的圖像。所述交通工具模擬器還包括VHUD眼基準(zhǔn)框架(VHUD eye reference frame)，其被安裝在所述交通工具模擬器內(nèi)，所述VHUD眼基準(zhǔn)框架被配置為允許通過其觀察被投射的圖像。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了包括機(jī)艙的交通工具模擬器系統(tǒng)該機(jī)艙被配置為在其內(nèi)容納人，所述機(jī)艙包括至少一個(gè)窗戶和視覺光學(xué)器件系統(tǒng)，視覺光學(xué)器件系統(tǒng)被配置為投射視覺圖像和由模擬器生成的虛擬平視顯示器(VHUD)，該顯示器可由所述人通過所述機(jī)艙的至少一個(gè)窗戶進(jìn)行觀察。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了用于生成模擬器的模擬圖像的方法。該方法包括在視覺投影儀的視覺系統(tǒng)光學(xué)件中安裝VHUD投影儀，在模擬器中安裝一個(gè)或多個(gè)VHUD眼基準(zhǔn)框架，以及使用VHUD投影儀和視覺投影儀生成圖像。該方法還包括顯示所述圖像，以便通過所述一個(gè)或多個(gè)VHUD眼基準(zhǔn)框架進(jìn)行觀察。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)實(shí)施方式的交通工具模擬器系統(tǒng)的視圖。

圖2是根據(jù)實(shí)施方式的圖像生成系統(tǒng)的方框圖。

圖3是根據(jù)實(shí)施方式的虛擬平視顯示器眼基準(zhǔn)系統(tǒng)的示圖。

圖4是示出根據(jù)實(shí)施方式的投影系統(tǒng)的示圖。

圖5是示出根據(jù)實(shí)施方式的類飛行系統(tǒng)的示圖。