一种飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法与流程

1.本发明属于飞行模拟机仿真技术领域，尤其涉及一种飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法。


背景技术：

2.随着科技的进步，飞行员培训的方法和理念也在不断转变和完善，特别是高级模拟机的出现，使培训理念从传统的基于科目和飞行经历的训练逐步演化出基于情景的训练、基于能力的训练理念，目前为了进一步提高运输航空公司飞行员训练质量，icao又在推广基于循证训练(evidence-based training，ebt)的理念和方法。飞行员的飞行技术需要适应特定的天气条件。无论是下雪，下雨还是其他天气条件，飞行员都需要适应。由于我们无法控制天气，无法在现实世界中创建这样的场景，因此，在飞行模拟机搭建天气模拟刻不容缓，使飞行员在面对极端，恶劣天气时，有一定的心理预期，提高飞机安全及飞行效率。
3.但是，现在的飞行模拟机涉及的天气场景相对单一，原始设备制造商只能提供针对全球地域的天气设置，而且受模拟机设备制造商设置限制，模拟机训练中只能在同一时刻进行单一天气设置。而在真实环境中，飞行员一般会在航线飞行中遭遇多变天气场景的情况，如果可以构建随机多变天气的训练场景，对将来飞行员遇到真实不利天气非常有利，能提供快速处置策略及从容应对心态，所以为提高训练效率，起飞和降落场景将设置不同天气，即区域天气。因此，本领域技术人员目前急需解决的技术问题是如何在飞行模拟机上模拟区域天气场景，来提高飞行员培训效率。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法，该方法通过在飞行计划中设置云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性来模拟真实多变区域天气场景，使飞行员能够在飞行模拟机中针对雷雨季节中复杂特殊天气情况进行专项训练，提高飞行员在雷雨天气情况下的飞行效率。
5.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法，
6.步骤1、飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场筛选出最优飞行方案，并将用户根据最优飞行方案制定的飞行计划回传至主控计算机，主控计算机解析飞行计划获取起飞机场跑道、降落机场跑道、飞行计划中各航路点信息，并将飞行计划显示在教员台上；
7.步骤2、根据飞行计划中各航路点信息，通过主控计算机设置云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性，实现区域天气场景设置；
8.步骤3、根据设置的云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性，飞行模拟机上的视景系统、航电系统、运动系统、声音系统联合呈现区域天气场景；
9.所述视景系统包括图像生成系统和图像显示系统，所述图像生成系统的实时计算机在设定的区域天气显示位置上调用内置模型数据库中天气模型，并将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行数据处理，再将处理后的区域天气场景数据发送图像显示系统进行显示；
10.所述航电系统的气象雷达探测雷暴天气，并将探测的雷暴模型显示在驾驶舱指示系统上，供用户选择是否绕路飞行；
11.当用户选择不绕路飞行时，所述运动系统根据当前雷暴强度产生不同程度、类型的颠簸，所述声音系统根据当前雷雨强度产生不同程度的雷声、雨声。
12.进一步，步骤1中飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场筛选出最优飞行方案，进一步包括，
13.飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场在飞行管理数据库中筛选出最优飞行方案。
14.进一步，所述云、雾、雨、雪的区域天气显示位置可以通过直接设置经度、纬度、高度确定区域天气中心。
15.进一步，所述云、雾、雨、雪的区域天气显示位置可以通过设置与飞机当前位置的x偏移、y偏移、z偏移确定区域天气中心。
16.进一步，所述云的环境属性包括云层是否可用、云层顶部高度、云层底部高度、云层顶部是否显示飘云、云层底部是否显示飘云；
17.所述雾的环境属性包括地面雾是否可用、地面雾高度、能见度、跑道视距；
18.所述雨雪的环境属性包括无降水、小雨、中雨、大雨、冰雹、小雪、中雪、大雪、雨夹雪；
19.所述雷暴的环境属性包括雷暴是否激活、雷暴类型、雷暴激活位置、雷暴强度、雷暴方位、雷暴选择速率、是否激活雨幡、是否激活闪电。
20.进一步，步骤3中将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行数据处理，进一步包括，
21.将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行几何、像素、视频的数据处理。
22.进一步，所述运动系统在飞机滑跑阶段根据不同路面材质产生相应的路面摩擦力效果。
23.进一步，当用户选择绕路飞行时，所述飞行管理计算机在当前飞行计划基础上选择变更当前航路点，实现变更飞行计划使飞机平稳运行。
24.本发明的有益效果为：
25.本发明通过在飞行计划中设置云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性来模拟真实多变区域天气场景，使飞行员能够在飞行模拟机中针对雷雨季节中复杂特殊天气情况进行专项训练，提高飞行员在雷雨天气情况下的飞行效率。而且真实环境中，飞行员一般会在航线飞行中遭遇多变天气场景的情况，所以采用飞行模拟机模拟随机多变天气的训练场景，对于将来飞行员遇到真实不利天气时，能提供快速处置策略及从容应对心态。
附图说明
26.图1为本发明一种飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法的流程图。
27.图2为本发明的飞行模拟机系统的框图。
28.图3为本发明的区域天气场景设置的流程图。
29.图4为本发明的区域天气场景呈现的流程图。
30.图5为本发明的视景系统的工作原理框图。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.如图1至图5所示，本发明提供的一种飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法，
35.步骤1、飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场筛选出最优飞行方案，并将用户根据最优飞行方案制定的飞行计划回传至主控计算机，主控计算机解析飞行计划获取起飞机场跑道、降落机场跑道、飞行计划中各航路点信息，并将飞行计划显示在教员台上；
36.步骤2、根据飞行计划中各航路点信息，通过主控计算机设置云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性，实现区域天气场景设置；
37.步骤3、根据设置的云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性，飞行模拟机上的视景系统、航电系统、运动系统、声音系统联合呈现区域天气场景；
38.视景系统包括图像生成系统和图像显示系统，图像生成系统的实时计算机在设定的区域天气显示位置上调用内置模型数据库中天气模型，并将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行数据处理，再将处理后的区域天气场景数据发送图像显示系统进行显示；
39.航电系统的气象雷达探测雷暴天气，并将探测的雷暴模型显示在驾驶舱指示系统上，供用户选择是否绕路飞行；
40.当用户选择不绕路飞行时，运动系统根据当前雷暴强度产生不同程度、类型的颠簸，声音系统根据当前雷雨强度产生不同程度的雷声、雨声。
41.进一步，步骤1中飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场筛选出最
优飞行方案，进一步包括，
42.飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场在飞行管理数据库中筛选出最优飞行方案。
43.进一步，云、雾、雨、雪的区域天气显示位置可以通过直接设置经度、纬度、高度确定区域天气中心。
44.进一步，云、雾、雨、雪的区域天气显示位置可以通过设置与飞机当前位置的x偏移、y偏移、z偏移确定区域天气中心。
45.进一步，云的环境属性包括云层是否可用、云层顶部高度、云层底部高度、云层顶部是否显示飘云、云层底部是否显示飘云；
46.雾的环境属性包括地面雾是否可用、地面雾高度、能见度、跑道视距；
47.雨雪的环境属性包括无降水、小雨、中雨、大雨、冰雹、小雪、中雪、大雪、雨夹雪；
48.雷暴的环境属性包括雷暴是否激活、雷暴类型、雷暴激活位置、雷暴强度、雷暴方位、雷暴选择速率、是否激活雨幡、是否激活闪电。
49.进一步，步骤3中将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行数据处理，进一步包括，
50.将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行几何、像素、视频的数据处理。
51.进一步，运动系统在飞机滑跑阶段根据不同路面材质产生相应的路面摩擦力效果。
52.进一步，当用户选择绕路飞行时，飞行管理计算机在当前飞行计划基础上选择变更当前航路点，实现变更飞行计划使飞机平稳运行。
53.实施例
54.如图1-图5所示，本发明将提供雷暴模型并与对应航路进行配置安排，形成灵活的、随机的雷暴场景，然后将此雷暴场景集成到环境模型中，最后飞行员验证测试，感受雷暴场景真实性，完成飞行模拟场景闭环。具体实施飞行模拟机上模拟区域天气场景的方法如下。
55.步骤1、飞行管理计算机根据用户设定的起飞机场、目的地机场筛选出最优飞行方案，并将用户根据最优飞行方案制定的飞行计划回传至主控计算机，主控计算机解析飞行计划获取起飞机场跑道、降落机场跑道、飞行计划中各航路点信息，并将飞行计划显示在教员台上。
56.其中，飞行管理计算机将根据起降机场跑道在飞行管理数据库中筛选出可用的离场程序和进场程序；用户选择离场程序和进场程序后，飞行管理计算机将在飞行管理数据库中筛选出最优飞行方案，用户根据该方案制定飞行计划，并将飞行计划回传至主控计算机；主控计算机通过解析飞行管理计算机的输出总线，可以获取起飞机场跑道、降落机场跑道、飞行计划中的各个航路点信息，在教员台上显示飞行计划。
57.步骤2、根据飞行计划中各航路点信息，通过主控计算机设置云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性，实现区域天气场景设置。
58.云、雾、雨、雪的区域天气显示位置可以通过直接设置经度、纬度、高度确定区域天气中心。云、雾、雨、雪的区域天气显示位置还可以通过设置与飞机当前位置的x偏移、y偏移、z偏移确定区域天气中心。
59.云的环境属性包括云层是否可用、云层顶部高度、云层底部高度、云层顶部是否显示飘云、云层底部是否显示飘云；雾的环境属性包括地面雾是否可用、地面雾高度、能见度、跑道视距；雨雪的环境属性包括无降水、小雨、中雨、大雨、冰雹、小雪、中雪、大雪、雨夹雪；雷暴的环境属性包括雷暴是否激活、雷暴类型、雷暴激活位置、雷暴强度、雷暴方位、雷暴选择速率、是否激活雨幡、是否激活闪电。
60.其中，云、雾、雨雪、雷暴的环境属性除了每一项单独设置外，也可以根据民用航空气象规范规定的天气类型进行混合设置。如下表1可预设的天气类型所示。
61.表1、可预设的天气类型
[0062][0063][0064]
步骤3、根据设置的云、雾、雨、雪的区域天气显示位置和云、雾、雨雪、雷暴的环境属性，飞行模拟机上的视景系统、航电系统、运动系统、声音系统联合呈现区域天气场景。
[0065]
视景系统包括图像生成系统和图像显示系统，图像生成系统的实时计算机在设定
的区域天气显示位置上调用内置模型数据库中天气模型，并将待显示区域天气场景数据发送给场景处理器进行数据处理，再将处理后的区域天气场景数据发送图像显示系统进行显示。
[0066]
其中，图像生成系统内置模型数据库，该数据库中预定义了很多天气模型。根据用户在天气设定界面的选择，主控计算机传输相应的控制命令给图像生成系统的实时计算机，实时计算机在所设定的区域天气显示位置上调用天气模型后，将需要显示的场景数据发送给场景处理器，进行几何处理、像素处理、视频数据处理后，场景处理器将输出数据处理后视频信号发送给图像显示系统，图像显示系统负责将图像生成系统渲染完成的视频数据显示出来。
[0067]
航电系统的气象雷达探测雷暴天气，并将探测的雷暴模型显示在驾驶舱指示系统上，供用户选择是否绕路飞行。
[0068]
其中，当飞行员在飞行过程中遭遇雷暴天气。根据气象雷达控制面板的范围设置，会在驾驶舱的指示系统上提供气象雷达显示。气象雷达显示与教员选择的风暴中心活动相关联。根据视景系统的能力，气象雷达与视景系统天气影响相关联并与其融为一体。
[0069]
当用户选择不绕路飞行时，运动系统根据当前雷暴强度产生不同程度、类型的颠簸，声音系统根据当前雷雨强度产生不同程度的雷声、雨声。当用户选择绕路飞行时，飞行管理计算机在当前飞行计划基础上选择变更当前航路点，实现变更飞行计划使飞机平稳运行。
[0070]
其中，当飞行员选择不绕飞，直接进入雷暴场景中，运动系统会根据当前所在的雷暴强度产生不同程度，不同类型的颠簸，为飞行员提供真实的飞行感受。精确模拟飞行场景。
[0071]
其中，声音系统内置很多种环境声音模型。当飞机进入设置的雨、雪、冰雹等区域天气后，会在驾驶舱中听到相应的声音效果。当飞机进入雷暴区域后，除了会根据雷暴强度听到不同程度的雨声，还会随机听到雷声。
[0072]
运动系统在飞机滑跑阶段根据不同路面材质产生相应的路面摩擦力效果。其中，当设置起飞或降落机场天气为下雨时，主控计算机会设置跑道路面材质的变化。比如，结冰跑道，湿跑道，积雪跑道等。飞机在滑跑阶段，运动系统会根据不同的路面材质产生不同的路面摩擦力效果。
[0073]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。