一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统及仿真方法

摘要

本发明公开了一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统及仿真方法，三维虚拟仿真系统包括：硬件平台，底层支撑模型库，数据管理模块，生物力学仿真模块，三维虚拟视景模块和后处理模块。三维虚拟仿真方法包括：数据管理模块接收用户输入的数据和配置参数；并将配置参数管理传递给生物力学仿真模块和三维虚拟视景模块，得到生物力学仿真数据再分别传递给后处理模块和三维虚拟视景模块，开展三维虚拟视景仿真并保存结果；综合对比三维虚拟视景仿真数据以及生物力学仿真数据，向用户展示分析飞行员的训练损伤评估结果。解决了传统实验研究的不可重复性和高风险性的缺点，具有高效率、可重复性和低成本的特点。

主权项

一种用于舰载机飞行员训练损伤评估的三维虚拟仿真系统，其特征在于，包括六个模块：硬件平台，底层支撑模型库，数据管理模块，生物力学仿真模块，三维虚拟视景模块和后处理模块；硬件平台包括计算机组件、显示组件和网络交换机，用于支撑该三维虚拟仿真系统的运行并提供用户接口，方便舰载机飞行员训练单位通过用户接口使用三维虚拟仿真系统；底层支撑模型库包括虚拟视景仿真几何模型和生物力学仿真几何模型，为三维虚拟视景模块和生物力学仿真模块提供模型，根据实际装备和训练人员使用情况设定；数据管理模块接收用户输入的数据：给定载荷和生物力学仿真配置参数，以及三维虚拟视景配置参数；并将给定载荷和生物力学仿真配置参数管理传递给生物力学仿真模块，得到生物力学仿真数据再分别传递给后处理模块和三维虚拟视景模块；同时将三维虚拟视景配置参数传递给三维虚拟视景模块，并保存三维虚拟视景仿真结果；生物力学仿真模块，对给定载荷和生物力学仿真配置参数进行几何建模，并调用有限元分析程序开展生物力学仿真，输入给定载荷下获取生物力学仿真数据：飞行员各个部位的姿态和变形数据；三维虚拟视景模块包括三维视景渲染组件和虚拟环境模型，通过调用并控制底层支撑模型库中的虚拟视景仿真几何模型，按照生物力学仿真数据运动与显示，得到关于飞行员各个部位的姿态和变形数据的三维虚拟视景仿真，并保存到数据管理模块；后处理模块对生物力学仿真数据进行显示、绘制曲线和对图形进行视频渲染，得到关于飞行员各个部位的姿态和变形数据的数值和图表；最后，通过综合运用三维虚拟视景仿真数据以及二维数据、图形和视频方式呈现的生物力学仿真数据，综合开展损伤评估并向用户展示分析飞行员的训练损伤评估结果。