这项重要技术可以提升飞行员飞行水平,我国是全球第三个!

彩虹科技 2023-06-21
1934 字丨阅读本文需 5 分钟

6月20日,2023珠海飞行安全研讨会暨「南航—腾讯」航空安全与仿真研究实验室成立挂牌仪式在广东省珠海举行,并正式发布我国首个完全自研“全动飞行模拟机视景系统”。

该视景系统包含“虚像显示系统全套解决方案”以及“超写实视景引擎”“智能化视景建模”两个国产工业级软件,项目成果整体处于国际先进水平,实现了国产自研视景系统关键技术突破。基于自研游戏引擎和自研虚像显示技术等一系列技术能力,我国成为全球第三个能独立自主研发完整视景系统的国家。

我国民航飞行员的职业生涯内,要通过1000个小时以上的模拟训练,提升应对极端天气情况或突发飞行状况的能力。他们进行飞行训练的地方,是可以模拟真实飞行情况的全动飞行模拟机。

全动飞行模拟机,通常由模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统及教员控制台等五大部分组成。“当训练场景与真实环境越接近,飞行员的训练效果就越好,所以,能够模拟飞机座舱外环境的视景系统,成为模拟机的关键模块。” 南航旗下珠海翔翼航空技术有限公司(以下简称南航翔翼)总经理周易之说。

以往,视景系统主要采购自国外产品,成本高。且市面主流视景系统仍未解决建模效率低、飞行体验不真实、训练场景不够丰富等问题。

针对此,南航翔翼和腾讯跨界开展合作。“飞行员70%的信息来自于视觉,要求看到的整个地形要清晰、真实。所以我们拟真地做了整个地形的适配,让飞行员能够完全沉浸于真实的体验中去处理各种飞行情况。” 腾讯集团高级副总裁马晓轶介绍,基于自研游戏引擎,他们引入了地球级数字资产渲染能力,以及PBR材质渲染技术,以准确重建世界自然地理环境、还原物理真实的细节。

研发过程中,双方首次尝试把资产制作流程和PCG程序化内容生成技术和AIGC,用于民用航空领域的数据资产生成,实现了数字资产快速自动化生成。

团队自研的12K多通道融合算法,完成了视景系统搭载飞行模拟机使用的最后一环,让多张4K高精画面在多块显示屏上,仍能实现毫秒级的无缝拼接,解决了过去影像在曲面屏上拉伸、扭曲和偏色等常见问题。

同时,配合南航最新研发的高光学性能虚像技术,系统可以解决模拟驾驶舱曲面屏影像形变和运行加载的问题,让飞行员获得更接近现实的飞行体验。

模拟机中的超高分辨率画面,用到了高精度的多投影仪融合校准技术,该技术只掌握在世界上少数公司手中。为突破此技术,双方团队在实验室搭建了一个由多台投影仪组成的测试环境,经过反复试错、研究、探讨、再试错,开发出一套完整的融合校准技术解决方案。

此次发布的新一代视景系统,半天就能重建1000平方公里城市,3天就能“造”1个机场,数字资产制作效率提升10倍以上,多边形生成与渲染能力提升380倍,使我国全动飞行模拟机于全球范围内率先实现代际升级。且视景系统可模拟出不同天气和数百种极端情况。

“为了让飞行员能够在模拟机训练中体验国内更多机场的仿真场景,后续将充分利用相关技术创新,去构建更大规模的城市场景重建,争取覆盖全国所有的机场。” 南航股份公司总飞行师、南航翔翼公司董事长王仁杰透露,除视景仿真系统外,航空安全与仿真研究实验室还将在飞行安全防控、飞行大数据、飞行仿真等领域进行技术攻关。

什么是视景系统?

视景系统是一种用于展示虚拟现实场景的技术,它可以通过计算机图形学、三维建模、渲染等技术手段,将用户带入一个虚拟的环境中,让用户感受到身临其境的感觉。

视景系统通常由多个部分组成,包括硬件设备、软件平台和内容制作。其中,硬件设备包括头戴式显示器、手柄控制器等,软件平台则包括操作系统、驱动程序和应用程序等,而内容制作则包括场景设计、模型制作、动画制作等。

视景系统的应用范围非常广泛,可以用于游戏、教育、医疗、工业设计等领域。在游戏领域中,视景系统可以让玩家身临其境地体验游戏世界;在教育领域中,视景系统可以为学生提供更加生动的学习体验。

在医疗领域中,视景系统可以帮助医生进行手术模拟等操作;在工业设计领域中,视景系统可以为设计师提供更加直观的设计效果。

飞行模拟机经济效益

我国民航市场发展空间广大,对相关模拟机的市场需求也十分巨大。随着国产化进程的不断加快,我国的模拟机也有望获得更多的应用场景。

根据民航局相关报告,我国飞行员和客机数量每年都在稳步增长,飞行训练市场需求量极大。截至2022年底,中国民航驾驶员有效执照总数为81430本,比上年底净增5194本。按我国民航飞行员的模拟机训练标准,81430名民航飞行员1年内至少需要在模拟机上训练195万多小时。

而从中国民航飞行模拟机发展进程来看,我国模拟机和视景系统技术起步较晚。步入二十一世纪后,随着计算机技术与设备的快速发展,模拟机行业发展迅速。

据介绍,模拟机市场价格高昂,根据等级不同,国际市场上每台模拟机价格大概在1000万美元—2000万美元。而最高等级的D级模拟机,也就是全动模拟机,全球仅有1550台左右,而我国现有D级模拟机大概在228台,全部为进口产品。

随着国产化程度、国产化比例、国产化深度逐渐加深,在训练装备这块儿,尤其是全动模拟机的训练装备方面,会产生极大的效益,会显著降低我们的采购成本。从规模采购的角度来说,产生的经济效益会更加明显。

文章来源: 执着的辰星t2V,光明网,科技日报

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