本發(fā)明涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)模擬設(shè)備，具體涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)座艙工程模擬器采用半物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，一旦制作完成，很難修改。這對(duì)快速收斂用戶(hù)需求，提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間極為不利。

半物理系統(tǒng)的座艙由多個(gè)子系統(tǒng)共同組成并協(xié)同工作。其中，主要部分是座艙中的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)。儀表顯示系統(tǒng)集成機(jī)內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示處理。對(duì)于每個(gè)顯示模塊，在子系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證時(shí)需要制作子系統(tǒng)的模擬設(shè)備，進(jìn)入整體座艙儀表顯示系統(tǒng)后，需要再次進(jìn)行整體測(cè)試驗(yàn)證。座艙系統(tǒng)中以用戶(hù)為對(duì)象的人機(jī)接口是設(shè)計(jì)的核心，往往用戶(hù)在模擬系統(tǒng)或原型系統(tǒng)制作完成后才能開(kāi)始體驗(yàn)和反饋意見(jiàn)，此時(shí)用戶(hù)反饋意見(jiàn)以及測(cè)試模擬出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)于后期修改再設(shè)計(jì)是十分不利的。對(duì)于操作控制系統(tǒng)等其他座艙系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也具有同樣問(wèn)題。因此，傳統(tǒng)座艙工程模擬器無(wú)法真正為設(shè)計(jì)、用戶(hù)反饋，設(shè)計(jì)改進(jìn)，以及后續(xù)的仿真、驗(yàn)證等開(kāi)發(fā)工作帶來(lái)高效率的服務(wù)。在投入使用時(shí)受到空間和資源限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題。

如果存在一套體積小、應(yīng)用范圍廣、并支持快速開(kāi)發(fā)的輕型座艙工程模擬器，使得座艙系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)初始階段時(shí)即可進(jìn)行用戶(hù)仿真體驗(yàn)，便可為開(kāi)發(fā)者與用戶(hù)之間建立起快速閉環(huán)迭代過(guò)程，為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)帶來(lái)效率和品質(zhì)的大幅提升。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器，實(shí)現(xiàn)座艙的快速設(shè)計(jì)、仿真和評(píng)估。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器，包括：虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備，所述虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備用于根據(jù)計(jì)算平臺(tái)發(fā)送的座艙模型進(jìn)行顯示；虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備，所述虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備用于向計(jì)算平臺(tái)輸入虛擬現(xiàn)實(shí)操作信息；所述計(jì)算平臺(tái)，所述計(jì)算平臺(tái)分別與所述虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備、所述虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備和后述運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)連接，所述計(jì)算平臺(tái)用于生成座艙模型，所述計(jì)算平臺(tái)還用于對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真信息進(jìn)行評(píng)估并向用戶(hù)反饋評(píng)估結(jié)果，所述計(jì)算平臺(tái)還用于根據(jù)用戶(hù)針對(duì)所述評(píng)估結(jié)果調(diào)整模型參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)者與用戶(hù)(Designer to Customer,D2C)之間進(jìn)行閉環(huán)快速迭代以調(diào)整所述座艙模型，所述計(jì)算平臺(tái)還用于響應(yīng)所述虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備并輸出動(dòng)力學(xué)參數(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)，所述運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)上設(shè)置有座椅，所述運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)與所述計(jì)算平臺(tái)連接，以根據(jù)所述計(jì)算平臺(tái)發(fā)送的運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器，利用D2C閉環(huán)快速迭代開(kāi)發(fā)方法實(shí)現(xiàn)了座艙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真、分析評(píng)估、用戶(hù)反饋的鏈?zhǔn)椒?wù)，構(gòu)建高效率的一體化座艙工程模擬器平臺(tái)。本發(fā)明利用座艙設(shè)計(jì)、模擬仿真、分析評(píng)估，使得設(shè)計(jì)者與用戶(hù)互聯(lián)，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。座艙設(shè)計(jì)與用戶(hù)數(shù)據(jù)作為交互數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)者與用戶(hù)間交互，迭代完善座艙設(shè)計(jì)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器，還可以具有如下與D2C閉環(huán)快速迭代開(kāi)發(fā)方法有關(guān)的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述D2C閉環(huán)快速迭代方法包括：接收用戶(hù)輸入的調(diào)整后的模型外觀及功能參數(shù)，并根據(jù)所述調(diào)整后的模型參數(shù)更新所述座艙模型；根據(jù)更新的座艙模型進(jìn)行座艙系統(tǒng)仿真；仿真中用戶(hù)對(duì)更新后的座艙模型進(jìn)行操作并提供最新評(píng)估結(jié)果，如果所述最新評(píng)估結(jié)果不滿(mǎn)足用戶(hù)需求則對(duì)調(diào)整模型參數(shù)至提供最新評(píng)估結(jié)果之間的步驟繼續(xù)迭代，直至最新評(píng)估結(jié)果滿(mǎn)足所述用戶(hù)需求為止；如果所述最新蘋(píng)果結(jié)果滿(mǎn)足用戶(hù)需求，則確定滿(mǎn)足所述用戶(hù)需求的座艙模型為最終座艙模型。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算平臺(tái)包括：座艙框架模型庫(kù)，所述座艙框架模型庫(kù)中存儲(chǔ)有多個(gè)座艙框架模型；設(shè)備外觀設(shè)定模塊，用于設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)的外觀顯示形式；系統(tǒng)功能設(shè)定模塊，用于設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)的功能；反饋信息接收模塊，用于接收用戶(hù)提供的座艙操作反饋信息；信息推送模塊，用于向預(yù)設(shè)用戶(hù)終端推送所述座艙操作反饋信息，以便所述預(yù)設(shè)用戶(hù)終端通過(guò)所述計(jì)算平臺(tái)調(diào)整座艙模型；其中，所述座艙設(shè)計(jì)過(guò)程包括：從所述座艙框架模型庫(kù)中選擇座艙框架模型，然后設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)的外觀顯示形式，以及設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)功能組成座艙模型。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算平臺(tái)還包括模型導(dǎo)入接口，用于導(dǎo)入座艙框架模型。

進(jìn)一步地，所述座艙設(shè)計(jì)模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，CAD)軟件設(shè)計(jì)形成所述多個(gè)座艙框架模型。

進(jìn)一步地，還包括：第三方監(jiān)視模塊，所述第三方監(jiān)視模塊與所述計(jì)算平臺(tái)連接，用于以從第三方視角顯示與所述虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備上的顯示內(nèi)容相應(yīng)的信息。

進(jìn)一步地，所述第三方監(jiān)視模塊還用于顯示所述虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備上的顯示內(nèi)容和相應(yīng)的仿真參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)為六自由度平臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備為3維(Three-Dimension，3D)顯示且視角為360度的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備為數(shù)據(jù)手套。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中使用設(shè)計(jì)者與用戶(hù)閉環(huán)快速迭代方法的示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的硬件平臺(tái)的示意圖；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的軟件功能的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的執(zhí)行過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)作為實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，一種虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器，包括虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備100、虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備200、計(jì)算平臺(tái)300和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)400。

其中，虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備100用于顯示計(jì)算平臺(tái)發(fā)送的座艙模型。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備100可以為3D顯示且視角為360度的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備，其體積小、方便穿戴，克服了現(xiàn)有小型虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器中視角顯示受限的問(wèn)題，可以很逼真地模擬出實(shí)際環(huán)境下試飛場(chǎng)景。且眼鏡中的視景可以根據(jù)需求進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，場(chǎng)景的切換也很方便。全空間的3D視景顯示可以很大程度上提高試飛員等相關(guān)人員的沉浸感。

虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備200用于向計(jì)算平臺(tái)300輸入虛擬現(xiàn)實(shí)操作信息。

進(jìn)一步地，虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備200為高精度數(shù)據(jù)手套。高精度數(shù)據(jù)手套保證用戶(hù)在座艙中對(duì)儀表顯示系統(tǒng)以及操作控制系統(tǒng)的模擬操作更加精準(zhǔn)、靈活、穩(wěn)定。使用VR顯示與高精度數(shù)據(jù)手套相結(jié)合，利用高精度數(shù)據(jù)手套的力反饋、定位、姿態(tài)模擬功能，在VR世界中完全模擬操作過(guò)程與操作感受，取代原有的機(jī)械開(kāi)關(guān)，使得座艙系統(tǒng)的模擬不再需要真實(shí)的設(shè)備，降低座艙模擬器的開(kāi)發(fā)難度與開(kāi)發(fā)周期。

運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)400上設(shè)置有座椅。運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)與計(jì)算平臺(tái)300連接，以根據(jù)計(jì)算平臺(tái)300發(fā)送的運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

計(jì)算平臺(tái)300分別與虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備100、虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備200和運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)400連接。計(jì)算平臺(tái)300用于根據(jù)外部輸入的模型參數(shù)生成座艙模型，所述計(jì)算平臺(tái)還用于D2C之間進(jìn)行閉環(huán)快速迭代以調(diào)整座艙模型，計(jì)算平臺(tái)300還用于響應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備200和輸出動(dòng)力學(xué)參數(shù)。計(jì)算平臺(tái)還用于根據(jù)用戶(hù)針對(duì)所述評(píng)估結(jié)果調(diào)整模型參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)在D2C之間進(jìn)行閉環(huán)快速迭代以調(diào)整所述座艙模型，所述計(jì)算平臺(tái)還用于響應(yīng)所述虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備并輸出動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

進(jìn)一步地，D2C閉環(huán)快速迭代方法包括：接收用戶(hù)輸入的調(diào)整后的模型外觀及功能參數(shù)，并根據(jù)調(diào)整后的模型參數(shù)更新座艙模型；根據(jù)更新的座艙模型進(jìn)行座艙系統(tǒng)仿真；仿真中用戶(hù)對(duì)更新后的座艙模型進(jìn)行操作并提供最新評(píng)估結(jié)果，如果最新評(píng)估結(jié)果不滿(mǎn)足用戶(hù)需求則對(duì)調(diào)整模型參數(shù)至提供最新評(píng)估結(jié)果之間的步驟繼續(xù)迭代，直至最新評(píng)估結(jié)果滿(mǎn)足用戶(hù)需求為止；如果最新蘋(píng)果結(jié)果滿(mǎn)足用戶(hù)需求，則確定滿(mǎn)足用戶(hù)需求的座艙模型為最終座艙模型。

本發(fā)明利用座艙設(shè)計(jì)、模擬仿真、分析評(píng)估三大模塊將設(shè)計(jì)者與用戶(hù)互聯(lián)，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。座艙設(shè)計(jì)與用戶(hù)數(shù)據(jù)作為交互數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)者與用戶(hù)間交互，迭代完善座艙設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，計(jì)算平臺(tái)300包括：座艙框架模型庫(kù)，座艙框架模型庫(kù)中存儲(chǔ)有多個(gè)座艙框架模型；設(shè)備外觀設(shè)定模塊，用于設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)的外觀顯示形式；系統(tǒng)功能設(shè)定模塊，用于設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)功能；反饋信息接收模塊，用于接收用戶(hù)提供的座艙操作反饋信息；信息推送模塊，用于向預(yù)設(shè)用戶(hù)終端推送座艙操作反饋信息，以便預(yù)設(shè)用戶(hù)終端通過(guò)計(jì)算平臺(tái)300調(diào)整座艙模型。其中，座艙設(shè)計(jì)模塊根據(jù)從座艙框架模型庫(kù)中選擇座艙框架模型，設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)的外觀顯示形式，以及設(shè)定座艙的儀表顯示系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)功能，組成座艙模型。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中使用D2C閉環(huán)快速迭代方法的示意圖。如圖2所示，本發(fā)明利用座艙設(shè)計(jì)、模擬仿真、分析評(píng)估將設(shè)計(jì)者與用戶(hù)互聯(lián)，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。座艙設(shè)計(jì)與用戶(hù)數(shù)據(jù)作為交互數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)者與用戶(hù)間交互，迭代完善座艙設(shè)計(jì)。其中，單次閉環(huán)過(guò)程為：以虛擬現(xiàn)實(shí)為硬件基礎(chǔ)的系統(tǒng)將座艙模型通過(guò)模型標(biāo)準(zhǔn)接口直接推送到仿真模塊中，設(shè)計(jì)結(jié)果將被快速構(gòu)建成座艙仿真系統(tǒng)，其中儀表顯示、操作控制設(shè)備根據(jù)模型功能均可進(jìn)行相應(yīng)操作；用戶(hù)通過(guò)仿真系統(tǒng)對(duì)座艙內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行規(guī)范操作，用戶(hù)數(shù)據(jù)通過(guò)仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與用戶(hù)反饋方式得到后，統(tǒng)一送到分析評(píng)估模塊；在分析評(píng)估模塊中，用戶(hù)數(shù)據(jù)通過(guò)不同評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算并生成系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告；最后，設(shè)計(jì)者根據(jù)反饋的評(píng)估結(jié)果對(duì)座艙進(jìn)行改善和再設(shè)計(jì)。該過(guò)程根據(jù)需要進(jìn)行迭代，最終形成完全滿(mǎn)足用戶(hù)需求的座艙系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

座艙框架模型庫(kù)、設(shè)備外觀設(shè)定模塊、系統(tǒng)功能設(shè)定模塊、反饋信息接收模塊和信息推送模塊之間形成了閉環(huán)迭代，實(shí)現(xiàn)了座艙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真、分析評(píng)估、用戶(hù)反饋的鏈?zhǔn)椒?wù)，構(gòu)建高效率的一體化座艙工程模擬器平臺(tái)。

進(jìn)一步地，計(jì)算平臺(tái)300利用VR技術(shù)，模型可視化效果大為提高。利用文件中包含的圖形信息、材質(zhì)信息、動(dòng)畫(huà)信息等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)所見(jiàn)即所得的效果，并可以在模擬器中呈現(xiàn)逼真的模擬設(shè)備。根據(jù)初始設(shè)計(jì)以及迭代反饋信息，可在該編輯模塊中對(duì)顯示功能以及顯示控制功能等進(jìn)行設(shè)計(jì)與編輯，使得顯示信息更精煉、信息內(nèi)容易識(shí)別、更全面等實(shí)時(shí)反應(yīng)座艙系統(tǒng)狀態(tài)。

進(jìn)一步地，計(jì)算平臺(tái)300還包括模型導(dǎo)入接口，用于導(dǎo)入座艙框架模型。

進(jìn)一步地，座艙設(shè)計(jì)模塊通過(guò)CAD軟件設(shè)計(jì)形成多個(gè)座艙框架模型，可以被直接導(dǎo)入至座艙框架模型庫(kù)中，實(shí)際使用時(shí)，僅需在座艙框架模型庫(kù)中選擇合適的座艙框架模型即可。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器還包括第三方監(jiān)視模塊。第三方監(jiān)視模塊與計(jì)算平臺(tái)300連接，用于以從第三方視角顯示與虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備上的顯示內(nèi)容相應(yīng)的信息。現(xiàn)有技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實(shí)只能服務(wù)于頭戴虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備的第一人稱(chēng)操作者，無(wú)法使其他相關(guān)人員實(shí)施參與到模擬仿真中。在設(shè)計(jì)評(píng)測(cè)階段，除了座艙專(zhuān)業(yè)操作用戶(hù)的反饋，還需要其他專(zhuān)業(yè)人員的意見(jiàn)反饋。利用第三方顯示功能，可以從第三方視角的主機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)地看到虛擬場(chǎng)景。

進(jìn)一步地，第三方監(jiān)視模塊還用于顯示虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備上的顯示內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的仿真參數(shù)，以便相關(guān)人員根據(jù)仿真參數(shù)了解仿真情況，對(duì)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)學(xué)平臺(tái)400為六自由度平臺(tái)，可以在六自由度上根據(jù)計(jì)算平臺(tái)300發(fā)送的運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，將通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的硬件平臺(tái)的示意圖。如圖3所示，本發(fā)明硬件系統(tǒng)由VR設(shè)備組成，以實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得的設(shè)計(jì)，快速形成座艙仿真，并可反映真實(shí)用戶(hù)體驗(yàn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的硬件系統(tǒng)由如下設(shè)備構(gòu)建：承載數(shù)據(jù)計(jì)算與VR圖像驅(qū)動(dòng)的計(jì)算平臺(tái)、VR頭戴顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算平臺(tái)，以及可選配VR交互用高精度數(shù)據(jù)手套和六自由度平臺(tái)。

其中，計(jì)算平臺(tái)安裝了支持D2C閉環(huán)快速迭代座艙設(shè)計(jì)功能的軟件，座艙設(shè)計(jì)、仿真、分析評(píng)估功能均可在計(jì)算平臺(tái)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，計(jì)算平臺(tái)具備與VR頭戴顯示設(shè)備、VR高精度數(shù)據(jù)手套、六自由度平臺(tái)互聯(lián)的能力，實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)、處理設(shè)備交互數(shù)據(jù)。該計(jì)算平臺(tái)擁有強(qiáng)大的圖像處理能力，支持VR圖像的生成與驅(qū)動(dòng)，以及仿真過(guò)程中第三方監(jiān)視器中圖像生成與驅(qū)動(dòng)。

VR頭戴顯示設(shè)備，具有高沉浸感的3D顯示功能且視角顯示為全空間的360°顯示，其體積小、方便穿戴，克服了現(xiàn)有小型虛擬模擬器中視角顯示受局限的問(wèn)題，可以很逼真的模擬出實(shí)際環(huán)境下試飛場(chǎng)景。且眼鏡中的視景可以根據(jù)需求進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，場(chǎng)景的切換也很方便。全空間的3D視景顯示可以很大程度上提高試飛員等相關(guān)人員的沉浸感。

飛行模擬器中融入高精度數(shù)據(jù)手套，克服以往數(shù)據(jù)手套精度低、不靈敏、操作不準(zhǔn)確的問(wèn)題。高精度數(shù)據(jù)手套保證用戶(hù)在座艙中對(duì)儀表顯示系統(tǒng)以及操作控制系統(tǒng)的模擬操作更加精準(zhǔn)、靈活、穩(wěn)定。使用VR顯示與數(shù)據(jù)手套相結(jié)合，利用數(shù)據(jù)手套的力反饋、定位、姿態(tài)模擬功能，在VR世界中完全模擬操作過(guò)程與操作感受，取代原有的機(jī)械開(kāi)關(guān)，使得座艙系統(tǒng)的模擬不再需要真實(shí)的設(shè)備，降低座艙工程模擬器的開(kāi)發(fā)難度與開(kāi)發(fā)周期。

座艙模擬器為了更加真實(shí)的模擬座艙環(huán)境，加強(qiáng)用戶(hù)在仿真過(guò)程中的體驗(yàn)感，引入六自由度平臺(tái)，并在平臺(tái)的基礎(chǔ)上安裝了座艙座椅，可以實(shí)時(shí)反饋?zhàn)撛诜抡孢^(guò)程中的姿態(tài)與動(dòng)感，使得用戶(hù)在仿真過(guò)程中體驗(yàn)與在真實(shí)的座艙中一致，以提高沉浸感。

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的軟件功能的結(jié)構(gòu)框圖。如圖4所示，座艙工程模擬器的軟件功能包括三大主要模塊：座艙設(shè)計(jì)、仿真模擬、分析評(píng)估。

其中，座艙設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)了座艙布局布置在線(xiàn)編輯，利用VR技術(shù)，模型可視化效果大為提高。工程模擬器支持模型的導(dǎo)入，即常用CAD工具所生成的模型文件類(lèi)型，可以直接導(dǎo)入本工程模擬器。利用文件中包含的圖形信息、材質(zhì)信息、動(dòng)畫(huà)信息等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)所見(jiàn)即所得的效果，并可以在模擬器中呈現(xiàn)逼真的模擬設(shè)備。根據(jù)初始設(shè)計(jì)以及迭代反饋信息，可在該編輯模塊中對(duì)顯示功能以及顯示控制功能等進(jìn)行設(shè)計(jì)與編輯，使得顯示信息更精煉、信息內(nèi)容易識(shí)別、更全面的實(shí)時(shí)反應(yīng)座艙系統(tǒng)狀態(tài)。

仿真模擬模塊，直接載入設(shè)計(jì)座艙模型，向用戶(hù)顯示逼真座艙。依靠虛擬現(xiàn)實(shí)的模型顯示技術(shù)，讓用戶(hù)在座艙中以第一人稱(chēng)視角360度全方位的觀看座艙環(huán)境，使用數(shù)據(jù)手套作為輸入設(shè)備選擇座艙內(nèi)顯示儀表、操作控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作，以使用并驗(yàn)證設(shè)備功能設(shè)計(jì)。另外，系統(tǒng)模塊圖3中展示了第三方視角顯示的功能，往往虛擬現(xiàn)實(shí)只能服務(wù)于頭戴虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備的第一人稱(chēng)操作者，無(wú)法使其他相關(guān)人員實(shí)施參與到模擬仿真中。在設(shè)計(jì)評(píng)測(cè)階段，除了座艙專(zhuān)業(yè)操作用戶(hù)的反饋，還需要其他專(zhuān)業(yè)人員的意見(jiàn)反饋。利用第三方顯示功能，可以從第三方視角的主機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)的看到虛擬場(chǎng)景。第三方視角的屏幕還可以實(shí)時(shí)的顯示出仿真系統(tǒng)參數(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的軟件功能模塊中，根據(jù)座艙操作安全規(guī)則、座艙模型人機(jī)功效規(guī)范的要求，模擬器的評(píng)估系統(tǒng)可對(duì)座艙使用過(guò)程安全性以及人機(jī)接口效能進(jìn)行分析評(píng)估。對(duì)于座艙模型，評(píng)估系統(tǒng)對(duì)于工程設(shè)計(jì)、人機(jī)功效，根據(jù)采集數(shù)據(jù)中能夠體現(xiàn)設(shè)計(jì)完好性的參數(shù)進(jìn)行分析評(píng)估，對(duì)其中可能存在的潛在問(wèn)題提出評(píng)判，工程師根據(jù)評(píng)估反饋進(jìn)而對(duì)座艙工程設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)與性能提升等再設(shè)計(jì)。對(duì)于用戶(hù)反饋部分，評(píng)估系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)反饋信息數(shù)據(jù)，推送給設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員根據(jù)反饋的重要程度進(jìn)行再設(shè)計(jì)。根據(jù)分析評(píng)估和測(cè)試內(nèi)容的不同，可在線(xiàn)增加和減少掛接的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)建模方法，針對(duì)需求的設(shè)計(jì)流程需要引入數(shù)學(xué)規(guī)劃、多目標(biāo)優(yōu)化和泛函分析等數(shù)學(xué)工具，形成可仿真、可分析評(píng)估的數(shù)學(xué)模型。如圖5所示。座艙設(shè)計(jì)相關(guān)人員連同用戶(hù)一起使用本平臺(tái)完成座艙工程設(shè)計(jì)、仿真模擬、分析評(píng)估三項(xiàng)主要功能。首先在工程設(shè)計(jì)階段，利用通用CAD軟件設(shè)計(jì)座艙設(shè)備模型，將其導(dǎo)入本系統(tǒng)模型庫(kù)中，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)讀取這些模型，進(jìn)行外形、功能上的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果可通過(guò)座艙展示進(jìn)行查看；之后將形成的座艙模型導(dǎo)入仿真模塊，進(jìn)行座艙系統(tǒng)仿真，過(guò)程中將儀表顯示系統(tǒng)與操作控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過(guò)聯(lián)機(jī)查看的方式形成第三方監(jiān)視功能；最后將采集的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從評(píng)估算法庫(kù)中得到相應(yīng)的算法進(jìn)行計(jì)算，最終將評(píng)估計(jì)算結(jié)果通過(guò)評(píng)估報(bào)告的方式進(jìn)行輸出。工程設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶(hù)試用反饋，與系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)結(jié)合，得到具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善方案，以便快速的進(jìn)行設(shè)計(jì)的迭代與需求的收斂。

使用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定義接口，可以以本系統(tǒng)為基礎(chǔ)為特殊座艙的工程項(xiàng)目進(jìn)行工具擴(kuò)展與定制式開(kāi)發(fā)。根據(jù)具體情況可進(jìn)行的擴(kuò)展有：模型交互的定制，設(shè)備功能的定制、采集數(shù)據(jù)的定制、第三方監(jiān)視數(shù)據(jù)的定制、分析評(píng)估算法定制、評(píng)估報(bào)告的定制等。本發(fā)明中各部分硬件設(shè)備可以根據(jù)具體需求增加，主機(jī)之間利用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，可以實(shí)時(shí)的相互通信和傳輸數(shù)據(jù)，以便形成聯(lián)網(wǎng)式的交互式開(kāi)發(fā)與評(píng)估環(huán)境。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙工程模擬器的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

參照本發(fā)明實(shí)施例的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。