[發明專利]一種空中漫游系統的構建方法

在審

• 申請號: 202111085489.3
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113778231A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 劉詩雅;樊養余;劉曦春;段昱
• 申請（專利權）人: 星鯊信息技術（上海）有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A63F13/52
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

一種空中漫游系統的構建方法，涉及虛擬現實技術領域，包括如下步驟：(1)、任一空中漫游單元均針對該單元內的飛行動力學模型進行實時解算；(2)、利用底層網絡通信將若干空中漫游單元連接為一個整體，實現多人實時漫游；(3)、創建支持多種操作方式的人機交互系統；(4)、搭建后臺數據庫系統。本發明通過建立多個大型的三維場景及飛行器三維模型，擴展Unity的HLAPI內置組件，實現了多用戶協同仿真的功能；建立完整的人機交互系統，使仿真系統操作簡單、可視化，為用戶提供沉浸式體驗；最后為使仿真系統更加完整，增加后臺數據庫的支持，可以讓用戶對機型、機翼、場景信息、用戶信息等進行查閱及修改。

技術領域

本發明涉及虛擬現實技術領域，特別是涉及一種空中漫游系統的構建方法。

背景技術

虛擬現實技術別名靈境技術，作為上世紀出現的一門著力于虛擬場景再現的綜合性技術，在對不同技術領域的應用方面具有很大的覆蓋范圍，主要包括網絡通信技術，圖像處理技術，三維建模技術以及傳感技術等。其主要目標是使用戶通過身體感官與虛擬場景進行互動，從而實現人機統一，創造出一種身臨其境的感覺。

美國作為世界上的最發達國家，同樣地在虛擬現實領域的研究應用也處于領先地位。在上世紀70年代末期，美國軍方首次將虛擬現實技術與軍事仿真項目聯系起來，進行一種“飛行頭盔”的研究。時隔不久，美國國防部的項目組設計出了第一個虛擬戰場系統SIMNET用于陸軍坦克編隊的訓練，同時期，美國宇航局也將虛擬現實技術加入到研究計劃中，到目前為止，在虛擬空間站的建立以及針對太空維護的虛擬訓練系統的設計等方面都取得了較大的成功。在世界上的其他一些發達國家也同樣很重視虛擬現實的應用，特別是在虛擬戰場系統方面，計劃共同著力于建立一個集合海陸空戰以及各國兵力的龐大虛擬戰場系統。

在我國，虛擬現實技術起步較晚，相比于一些國家仍存在不小的差距。但隨著計算機技術的進步，VR技術在軍事仿真領域、教育領域以及醫學和工業等領域的優異表現已經引起了我國的廣泛重視，已經有相當一部分研究單位投入到了這一領域并開展具體研究工作。在上世紀90年代，以北京航空航天大學計算機系為首的多家單位共同建立了一個基于真實環境的分布式虛擬戰場系統，并利用該系統成功完成了多次異地協同作戰訓練。同時期國內其他高校在軍事仿真模擬訓練方面也都各有建樹，如西北工業大學設計開發的魚雷視景仿真系統以及第二炮兵工程學院開發的導彈發射模擬訓練系統等。

典型的全動飛行模擬器由核心仿真計算機、六自由度運動平臺、視景系統、音響系統、操縱負荷系統、教員系統等組成。它能夠滿足兩大航空目標：

第一，模擬飛機空中飛行與地面運行，對飛行員進行起飛、爬升、巡航、進近、著陸、機動飛行等訓練，也可用于對飛機飛行性能、操縱品質、機載系統性能進行分析研究；同時，良好逼真的飛行器仿真軟件能夠對飛行器結構參數、飛行性能、機動動作等進行測試并進一步優化，減少設計定型時間，避免真實飛行中導航儀故障、功率損失、飛機失控等危險情況發生；第二，在民用航空公司，使用教員系統提供虛擬飛行訓練，對飛行員業務能力進行周期性考核，展開從飛行員的培養教育到商業飛行員執照早期的培訓課程。

當前，結合虛擬現實與飛行仿真技術，針對空中漫游的研究過程中，形成挑戰、制約其發展的關鍵問題主要有如下兩個方面：

(1)空中漫游系統中的飛行仿真模塊大多只使用簡單的牛頓定律來模擬飛行，并沒有使用飛行動力學模型，與真實世界差距較大；

(2)空中漫游系統大多以顯示器進行顯示，無法給人真實的沉浸體驗感；若使用大型仿真設備，成本高，可擴展性低。

發明內容

本發明提供了一種空中漫游系統的構建方法，該方法所構建的空中漫游系統是通過飛行動力學建模，并實時解算，更接近真實體驗，通過HTC Vive頭盔顯示器克服普通顯示器缺乏真實感的缺陷，使操作者得到沉浸式的飛行體驗。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：