VR航空航天

2015-07-13 10:51:18
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航空航天产业乃当代最尖端、最复杂的领域,集成了所有现代工业之大成,而对于安全性、可靠性、维护性等要求更是严苛。而虚拟现实技术与服务,使飞航器无论在设计、生产、制造、训练、维护或营运均能藉由仿真模拟的方式来大幅提升设计效率和缩短生周期,飞航系统在生产前便能经过完整的流程分析,将风险降至最低、投资效率最大化。

什么是VR航空航天

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虚拟现实下的太空

航空航天产业乃当代最尖端、最复杂的领域,集成了所有现代工业之大成,而对于安全性、可靠性、维护性等要求更是严苛。而虚拟现实技术与服务,使飞航器无论在设计、生产、制造、训练、维护或营运均能藉由仿真模拟的方式来大幅提升设计效率和缩短生周期,飞航系统在生产前便能经过完整的流程分析,将风险降至最低、投资效率最大化。

VR航空航天的意义

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模拟航天情景

1.人-机界面具有三维立体感,人融于系统,人机浑然一体。以座舱仪表布局为例,原则上应把最重要且经常查看的仪表放在仪表板中心区域,次重要的仪表放在中心区域以外的地方。这样能减少航天员的眼动次数,降低负荷,同时也让其注意力落在重要仪表上。

2.继承了现有计算机仿真技术的优点,具有高度的灵活性。因为它仅需通过修改软件中视景图像有关参数的设置,就可模拟现实世界中物理参数的改变。

3.突破环境限制。现有航天仿真的计算机系统体现不了空间失重环境,而建立虚拟现实系统,通过虚拟的景象和声响就可以使被试处于太空飞行中实际的载人航天器座舱中,据此展开的相应试验研究具有实际意义。

4.节省研究经费。改用真实的航天器进行相应的试验研究是不可能实现的,因为耗资巨大,经费条件不允许。而采用虚拟现实技术,由于其研制周期较短,设计修改和改型仅通过软件修改实现,可重复使用。

行业代表

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NASA所使用的虚拟现实头盔

NASA(美国国家航空与宇宙航行局)的好奇号漫步者一直在火星表面工作着,我们也能从漫步者处接收到足够多的火星照片。NASA将Oculus Rift虚拟现实眼镜(或者头戴式设备)与Virtuix Omni虚拟现实滑步机结合到一起创造了新的模拟器,让人们从感官上了解在火星上漫步是怎样的感觉。

NASA似乎一直对Oculus Rift设备情有独钟,第一时间就拿到了开发者套装。他们做的事情其实很简单,比如说将360 由好奇号拍摄的火星照片接合起来,然后在Oculus Rift眼镜中就能看到这些景象,宛如佩戴者就身处火星一样。

NASA甚至还添加了地势的元素,可让受测者使用Xbox 360手柄进行走向的控制。不过随后,NASA将此工程更进一步,在整个系统中加入了Virtuix Omni虚拟现实跑步机,让人真正体会好似在火星表面行走的感觉。虽说地球的重力和火星还是有很大不同,但在体验上已经越来越真实。

VR航空航天应用领域

1.用于训练舱外活动:用于太空行走。

2.用于训练舱外活动简便救援装置(SAFER):模拟宇航员脱离航天飞机的情况。她说这比近期的好莱坞电影《地心引力》里的表现的要更加复杂一些。

3.用于机器人操作。

4.用于训练零重力质量处理训练:帮助宇航员找到零重力环境下的感觉。

5.用于太空旅游

VR航空航天发展现状

目前,美国各大航天中心已广泛地应用VR技术开展相应领域内的研究工作。在VR技术传入我国后,除几所院校建立一些初步的VR系统模型外,尚无在航天仿真领域展开此项技术的应用研究。

VR航空航天前景展望

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虚拟现实头盔模拟未来外星行走

1.虚拟现实技术与现有仿真的区别在于,被试不再是坐在现实世界中通过人机界面去观察分析研究对象的参数,而是沉浸到由计算机创造的一种虚拟世界之中,在这里面如同真实世界一样与周围的虚拟环境事物进行交互作用。因此,针对航天仿真技术的特点,建立虚拟系统,不但设备相对简单、投资少,而且可以真实地模拟空间效应,进而可作训练器,所以它是今后研究中值得推广和应用的技术。

2.从整体水平看,国内在VR研究方面刚刚起步,与国外相比,存在很大差距。为此,我们应充分跟踪美国航宇局和欧空局在载人航天仿真研究中的VR动态,在可行的基础上建立一套虚拟现实仿真系统。另外,在设计视景软件时,应与国际仿真软件的发展趋势接轨。

3.VR系统毕竟是一种虚拟化的事物,不同于真实世界。因此,如何平衡被试的心理负荷,避免操作失误以及焦虑、紧张等状态,让其将VR 技术真正作为一项实用的研究工具,提高工作效率,摆脱不必要的心理负担,这也是航天仿真虚拟现实技术应用中必不可少的一门课题。

4.建立航天仿真用虚拟现实系统,主要的硬件如图像生成计算机和头盔显示器等,由于技术发展速度很快,估计用不了几年时间它们的性能就难以满足研究要求了。为此我们应重点研究人-虚拟世界之间高速交互作用等问题。