使用虚拟现实设备进行的飞行训练方法与流程

本发明涉及一种飞行训练方法，特别是涉及一种使用虚拟现实设备进行的飞行训练方法。

背景技术：

虚拟现实(简称VR)技术在军事与航空领域正在展开丰富的应用，国内外已有相关组织机构正在进行相关的研发活动。例如，训练飞行员，战争模拟演习，空军体验招聘，空军教育与授课，空中加油训练，军医培训等。有多个国家已经投入了虚拟现实与军事的相关研究。然而现有的虚拟现实训练多采用计算机生成图像进行仿真，使用传统训练舱或多显示屏拼接等形式，造价昂贵，画面的真实感也较差，难以做到逼真的沉浸感。或采用旧式VR设备，搭配仿制座舱模型，不但增加了训练成本，且容易因硬件的落后导致眩晕等不适感。而近年来尤其是2016年起，VR头显的制造技术有了很大的发展，目前最新上市的虚拟现实头显在沉浸感方面做得较好，且使用感良好，基本无眩晕。通过特定软件能模拟各种在现实中难以布置的战场环境，并使用户能用双手与周围环境进行自然交互，得到身临其境的感受，以及更自由的活动空间，因此能够大大提高模拟训练的效率和效果，并节约下大笔训练成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种使用虚拟现实设备进行的飞行训练方法，其过虚拟现实设备模拟飞行环境，参与者在逼真的飞行体验中达到飞行训练的目的，取得优秀训练效果的同时节约了训练成本。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种使用虚拟现实设备进行的飞行训练方法，其包括下列步骤：

步骤一，使用全景相机进行拍摄，获取在任意观察点能够提供水平方向上360度、垂直方向上180度自由浏览的全景视图，然后在软件平台中将获取的全景视图还原为全视角的画面内容；

步骤二，在Unity三维引擎中搭建战场环境，将全景相机拍摄的全景图像纹理素材导入到虚拟环境中，并以贴图形式附着在环境模型表面，建立虚拟的全景飞行环境；

步骤三，使用三维建模软件根据需要构建所需的座舱，仪表，控制器模型，然后将这些模型导入到三维引擎中，使模型与全景环境进行融合并进行手部交互接口的匹配，读取模型交互状态并随模型实时改变全景环境状态。

步骤四，使用VR手柄作为输入设备，通过VR手柄上的传感器和外部摄像头捕捉手部的动作，实现对手部动作的信号输入；

步骤五，架设虚拟双目摄像机，在Unity三维引擎中创建两个摄像机，两个摄像机之间的距离近似于人类双眼的间距，通过立体视觉原理，模拟出真实的3D立体影像；

步骤六，在Unity三维引擎中使用双目立体摄像机渲染输出VR图像，输出的VR图像导入计算机平台或高性能手机平台，计算机平台或高性能手机平台模拟飞行状态，通过VR头戴式显示器进行观看。

优选地，所述步骤三中的三维建模软件为3DsMax、Maya、AutoCAD其中任意一种。

优选地，所述步骤四中VR手柄通过按钮方式进行人机交互，并通过震动马达的方式实现反馈。

优选地，所述步骤五中的虚拟双目摄像机通过调节两个摄像机之间的距离增加立体感。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过虚拟现实设备模拟飞行环境，参与者在逼真的飞行体验中达到飞行训练的目的，取得优秀训练效果的同时节约了训练成本。

附图说明

图1为本发明的方法开发流程图。

图2为本发明VR全景交互飞行训练系统开发流程图。

图3为本发明中VR全景交互飞行训练系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明使用虚拟现实设备进行的飞行训练方法，其包括以下步骤：

步骤一，使用全景相机进行拍摄，获取在任意观察点能够提供水平方向上360度、垂直方向上180度自由浏览的全景视图，然后在软件平台中将获取的全景视图还原为全视角的画面内容；

步骤二，在Unity三维引擎中搭建战场环境，将全景相机拍摄的全景图像纹理素材导入到虚拟环境中，并以贴图形式附着在环境模型表面，建立虚拟的全景飞行环境；

步骤三，使用三维建模软件根据需要构建所需的座舱，仪表，控制器模型，然后将这些模型导入到三维引擎中，使模型与全景环境进行融合并进行手部交互接口的匹配，读取模型交互状态并随模型实时改变全景环境状态。

步骤四，使用VR手柄作为输入设备，通过VR手柄上的传感器和外部摄像头捕捉手部的动作，实现对手部动作的信号输入；

步骤五，架设虚拟双目摄像机，在Unity三维引擎中创建两个摄像机，两个摄像机之间的距离近似于人类双眼的间距，通过立体视觉原理，模拟出真实的3D立体影像；

步骤六，在Unity三维引擎中使用双目立体摄像机渲染输出VR图像，输出的VR图像导入计算机平台或高性能手机平台，计算机平台或高性能手机平台模拟飞行状态，通过VR头戴式显示器进行观看。

步骤三中的三维建模软件为3DsMax、Maya、AutoCAD其中任意一种，这样避免了固定软件三维建模的局限性。

步骤四中VR手柄通过按钮方式进行人机交互，并通过震动马达的方式实现反馈，这样增强使用者的沉浸感。

步骤五中的虚拟双目摄像机，通过调节两个摄像机之间的距离增加立体感，提高人眼看四周的模拟效果。

本发明目的在于研发一种全景VR飞行训练方法，使飞行员带上VR头戴式显示器后，获得真实感极强的沉浸式的飞行体验。VR图像来源于全景相机空中实拍，通过三维引擎处理后，飞行员能360度实时观察机身内外景观，并能用手势模拟操控座舱，获得绝佳的飞行体验，提高飞行员的战斗水平。

飞行视景全景仿真就是对人眼在战场环境中所看到的景象进行仿真，是虚拟现实技术的重要表现形式。本发明将实拍的全景环境作为输入，采用计算机图形技术，再现真实的飞行环境，同时使用手柄让士兵参与到虚拟飞行环境的交互，从而达到非常逼真的沉浸式效果。VR技术应用于模拟飞行系统是未来飞行仿真技术的发展方向。VR通过计算机图形显示技术为核心的新技术，在计算机中生成逼真的视，听，触觉一体化的特定范围的虚拟环境。用户可以使用必要的硬件设备，如VR眼镜及头戴式显示器等，自然的与虚拟环境中的客体进行交互，相互影响，产生亲临现场的感受和体验。人作为一个环节参与到飞行模拟系统中，接受仿真系统提供的各种感官信息，经过判断和决策对系统进行操纵和控制。

本发明具有以下的三个创新点：

一，全景：在虚拟飞行中，通过再现全景立体飞行环境图形图像，包括天气背景、地形环境、飞机设备等，可为使用者创造一个立体飞行环境，增强临场感。

二，交互：使用者可以使用双手对虚拟的飞机设备等进行操作，这些虚拟设备能够及时做出回应。而不是像观看三维动画那样，只能被动地接受信息或仅仅作为一个旁观者。

三，沉浸：虚拟系统将参与者置于一种隔离的环境中，使其与现实世界彻底隔绝。参与者在虚拟飞行中，一切感觉都是极其的逼真。用户可以对飞机设备产生感性认识和理性认识。

综上所述，本发明通过虚拟现实设备模拟飞行环境，参与者在逼真的飞行体验中达到飞行训练的目的，取得优秀训练效果的同时节约了训练成本。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。