航天仿真虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)解決方案

本方案由搜維爾VR研究室推出,。虛擬現(xiàn)實(shí) ( Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR) 是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界 (Virtual World) 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。其中虛擬世界為全體虛擬環(huán)境（Virtual Environment)或給定仿真對(duì)象的全體，它是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生,，通過視,、聽、 觸覺等作用,，使用戶產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真,。因此，一個(gè)身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是由包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué),、圖像處理與模式識(shí)別,、多傳感器、語音處理與音像以及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)所構(gòu)成的大型綜合集成環(huán)境,。由于它是一門綜合性極強(qiáng)的信息技術(shù),，目前已在軍事、醫(yī)學(xué),、設(shè)計(jì)和娛樂等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,。例如，波音公司曾利用VR技術(shù)進(jìn)行虛擬座艙的布局,，實(shí)現(xiàn)了完美的實(shí)際座艙布局設(shè)計(jì),。?

眾所周知，航天飛行是一項(xiàng)耗資巨大,、變量參數(shù)很多,、非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，保證其安全,、可靠是航天器設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要問題,。因此，可利用仿真技術(shù)經(jīng)濟(jì),、安全及可重復(fù)性等特點(diǎn),，進(jìn)行飛行任務(wù)或操作的模擬，以代替某些費(fèi)時(shí),、費(fèi)力,、費(fèi)錢的真實(shí)試驗(yàn)或者真實(shí)試驗(yàn)無法開展的場(chǎng)合，從而獲得提高航天員工作效率或航天器系統(tǒng)可靠性等的設(shè)計(jì)對(duì)策,。這樣,，航天仿真研究就成為確保航天器安全、可靠的有效技術(shù)途徑,。然而,，大多數(shù)現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的仿真理論，即針對(duì)所研究的對(duì)象設(shè)計(jì)模型，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案在模型上進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn),，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。其中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模型通常是由相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集合和過程集合構(gòu)成，具有一體化的信息和控制,，因此很難對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改,。此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與處理也十分繁冗,，同時(shí),，也不能直接對(duì)其作出解釋。因而,，隨著仿真技術(shù)向可視化方向的發(fā)展,，將VR技術(shù)與仿真理論相結(jié)合，據(jù)此進(jìn)行航天仿真的研究,，不失為一個(gè)行之有效的方法,。

方案特色：

1、人-機(jī)界面具有三維立體感,，人融于系統(tǒng),，人機(jī)渾然一體,。 以座艙儀表布局為例,，原則上應(yīng)把最重要且經(jīng)常查看的儀表放在儀表板中心區(qū)域，次重要的儀表放在中心區(qū)域以外的地方,。這樣能減少航天員的眼動(dòng)次數(shù),，降低負(fù)荷，同時(shí)也讓其注意力落在重要儀表上,。但究竟哪塊儀表放在哪個(gè)精確的位置,，以及相對(duì)距離是否合適，只有通過實(shí)驗(yàn)確定,。因此利用VR 作為工具設(shè)計(jì)出相應(yīng)具有立體感,、 逼真性高的排列組合方案，再逐個(gè)進(jìn)行試驗(yàn),，使被試處于其中,，仿佛置身于真實(shí)的載人航天器座艙儀表板面前，就能達(dá)到理想客觀的實(shí)驗(yàn)效果,。

2,、繼承了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有高度的靈活性,。 因?yàn)樗鼉H需通過修改軟件中視景圖像有關(guān)參數(shù)的設(shè)置,，就可模擬現(xiàn)實(shí)世界中物理參數(shù)的改變，這樣，隨著任務(wù)的變化,，已有的軟件再經(jīng)修改即可滿足新任務(wù)的要求,，所以十分靈活、方便,。

3,、突破環(huán)境限制。現(xiàn)有航天仿真的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體現(xiàn)不了空間失重環(huán)境,， 而建立虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),，通過虛擬的景象和聲響就可以使被試處于太空飛行中實(shí)際的載人航天器座艙中，據(jù)此展開的相應(yīng)試驗(yàn)研究具有實(shí)際意義,。

4,、節(jié)省研究經(jīng)費(fèi)。改用真實(shí)的航天器進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)研究是不可能實(shí)現(xiàn)的,， 因?yàn)楹馁Y巨大,，經(jīng)費(fèi)條件不允許。而采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),，由于其研制周期較短,，設(shè)計(jì)修改和改型僅通過軟件修改實(shí)現(xiàn)，可重復(fù)使用,，設(shè)備損耗低,，這樣可大大節(jié)省經(jīng)費(fèi)投入。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

一般而言,，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有兩大特點(diǎn)：可以從數(shù)據(jù)空間向外觀察和被試可以沉浸到數(shù)據(jù)空間中,。它是通過對(duì)研究對(duì)象的模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，由計(jì)算機(jī)結(jié)果去控制虛擬世界,，并顯示給被試者,，最終實(shí)現(xiàn)它們之間的交互作用。這樣,，將被試者投入到虛擬環(huán)境中來真實(shí)地注視數(shù)據(jù)以進(jìn)行交換,，與現(xiàn)有的航天仿真方法相比有質(zhì)的提高。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心是通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種如同“身臨其境”的具有動(dòng)態(tài),、聲像功能的三維空間環(huán)境,，而且使操作者能夠進(jìn)入該環(huán)境，直接觀測(cè)和參與該環(huán)境中事物的變化與相互作用,。因此,，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于航天仿真研究，不但可以使得該領(lǐng)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)仿真方法得到完善與發(fā)展,，而且也將大大提高設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的逼真性,、實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性,。

方案核心：

建立一個(gè)完善實(shí)用的航天仿真虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，需要在以下四個(gè)方面取得突破：

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系統(tǒng)集成：

一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)航天仿真系統(tǒng)大致由虛擬環(huán)境產(chǎn)生器,、交互系統(tǒng)兩部分構(gòu)成,。

一、虛擬環(huán)境產(chǎn)生器

一個(gè)能產(chǎn)生虛擬三維世界的軟,、硬件系統(tǒng),，此項(xiàng)是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR） 系統(tǒng)的核心部分。他的主要功能是為用戶構(gòu)建一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境,，使用戶可以完全地沉浸其中,。此部分包括如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

1、如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

推薦服務(wù)器：Quantum3D CatalystSE DBGS 6000虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)服務(wù)器

2,、如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

推薦軟件：Virtools? 5.0--3D 可視化編程開發(fā)平臺(tái),、Unity3D PRO 虛擬現(xiàn)實(shí)、跨平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)引擎,、TechViz Virtual Workbench,。

3、如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

推薦顯示端：多通道立體投影系統(tǒng),、eMagin Z800 3D Visor頭戴立體顯示器,、Virtual Research VR1280 虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器、5DT HMD 800-40 3D 虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器,、

二,、交互部分

它的主要功能是接收被試者相關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息（如頭部、眼,、手等）,，并反饋出觸覺,、壓力等信號(hào),。常用的交互設(shè)備有如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>。

1,、如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

推薦產(chǎn)品：A.R.T.系統(tǒng)解決方案,、Xsens Moven慣性運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)、新版3DSuit慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng),。

2,、如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

推薦品牌：Cyberglove數(shù)據(jù)手套、DGTech數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手套,、5DT數(shù)據(jù)手套,。

3、如需查看更多內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊>>

推薦品牌：HAPTION力反饋設(shè)備,、Sensable力反饋設(shè)備,。

應(yīng)用領(lǐng)域：

適用于航天員訓(xùn)練、交會(huì)對(duì)接、航天環(huán)境控制,、生命保障等等領(lǐng)域,。

相關(guān)方案：

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