卑珊珊

摘要：利用專業(yè)建模工具M(jìn)ultiGen Creator建立一個(gè)飛行視景數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)其中各類模型的特點(diǎn)提出相應(yīng)的優(yōu)化建模方法，結(jié)合地面實(shí)拍數(shù)據(jù)，以某機(jī)場(chǎng)為原型，建立一套完成的機(jī)場(chǎng)視景數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)在模擬機(jī)上驗(yàn)證，該數(shù)據(jù)庫(kù)兼顧了實(shí)時(shí)性和逼真性的要求，完全滿足飛行模擬訓(xùn)練的要求。

關(guān)鍵詞：MultiGen Creator；機(jī)場(chǎng)視景數(shù)據(jù)庫(kù)；模擬訓(xùn)練

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）01-0186-01

0 引言

模擬機(jī)視景數(shù)據(jù)庫(kù)基本是由模擬機(jī)廠家進(jìn)行研發(fā)與制作。國(guó)內(nèi)也有一些公司開(kāi)發(fā)視景數(shù)據(jù)庫(kù)，但大多針對(duì)大型機(jī)場(chǎng)的視景數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)一些特殊機(jī)場(chǎng)、小機(jī)場(chǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)比較少。由于視景數(shù)據(jù)庫(kù)基本由模擬機(jī)廠家和第三方公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因此開(kāi)發(fā)成本比較高，出于節(jié)約公司成本、拓展公司業(yè)務(wù)和提升公司服務(wù)質(zhì)量和能力的目的，在基于公司EP1000視景系統(tǒng)和MUltiGen Creator的基礎(chǔ)上對(duì)視景數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)進(jìn)行研究。

1 MultiGen Creator建模軟件

1.1 MultiGen Creator簡(jiǎn)介

Multigen Creator系列軟件，由美國(guó)Multigen-Paradigm（www.multigen.com）公司開(kāi)發(fā)，它擁有針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用優(yōu)化的OpenFlight數(shù)據(jù)格式，強(qiáng)大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專業(yè)選項(xiàng)及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實(shí)時(shí)三維（RT3D）數(shù)據(jù)庫(kù)，并與后續(xù)的實(shí)時(shí)仿真軟件緊密結(jié)合，在視景仿真、模擬訓(xùn)練、城市仿真、交互式游戲及工程應(yīng)用、科學(xué)可視化等實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域有著世界領(lǐng)先的地位。

1.2 視景數(shù)據(jù)庫(kù)建模中使用MultiGen Creator的基本技術(shù)

（1）基本建模環(huán)境模塊：多邊形建模功能；矢量化建模功能；模型數(shù)據(jù)庫(kù)控制功能；紋理映射和貼圖功能；三維模型格式轉(zhuǎn)換；大面積地形精確生成；多細(xì)節(jié)層次（LOD）建模；多自由度（DOF）建模；支持光點(diǎn)系統(tǒng)模擬。（2）地形建模模塊（參見(jiàn)《Creator可視化仿真建模技術(shù)》）。（3）標(biāo)準(zhǔn)道路建模模塊（參見(jiàn)《Creator可視化仿真建模技術(shù)》）。

1.3 OpenFlight型結(jié)構(gòu)樹(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式

實(shí)時(shí)仿真模型不僅僅要有完整的幾何外觀，還要滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用需要的特質(zhì)，如各獨(dú)立模型的相對(duì)位置，層次關(guān)系，模型單元本身的一些屬性，以及組成模型的部分元素之間的相互關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)等重要信息。

OpenFlight格式的模型數(shù)據(jù)庫(kù)正是為了達(dá)到以上目的而誕生的，它更可以完整地描述一個(gè)三維虛擬場(chǎng)景中包括各種行為和聲音在內(nèi)的所有信息。OpenFlight格式的模型數(shù)據(jù)庫(kù)可以在獲得極高渲染效率的同時(shí)保證實(shí)時(shí)交互的靈活性。

2 視景數(shù)據(jù)庫(kù)建模與加載、調(diào)試

2.1 視景數(shù)據(jù)庫(kù)建模

2.1.1 視景數(shù)據(jù)庫(kù)建模的構(gòu)成

機(jī)場(chǎng)建模由道面相關(guān)建模、光影建模、機(jī)場(chǎng)內(nèi)非道面相關(guān)建筑建模、進(jìn)近過(guò)程中視野范圍內(nèi)非機(jī)場(chǎng)建模、環(huán)境燈光的建模。

2.1.2 視景數(shù)據(jù)庫(kù)模型的建立

（1）背景地面的建模。為了將模型建立在真實(shí)的位置，我們先要將衛(wèi)片放入Creator中，然后將模型放在衛(wèi)片上，最后可以根據(jù)需要來(lái)選擇是否將部分衛(wèi)片刪除。（2）跑道道面（Tops）建模。按照需求可以建立三個(gè)甚至更多的模型，如干跑道模型、濕跑道模型等，二者的區(qū)別是紋理不同，摩擦系數(shù)的不同由模擬機(jī)系統(tǒng)來(lái)配置，和視景數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)關(guān)。（3）路肩（Shoulders）建模。路肩整體分為了三部分：1）Filters（填角）；2）TaxShoulders（滑行道路肩）；3）跑道路肩。路肩的難度在于Filters（填角）。（4）燈光建模。依據(jù)《機(jī)場(chǎng)附件14》來(lái)對(duì)需要建模的燈光進(jìn)行建模。（5）標(biāo)識(shí)牌與停機(jī)位牌。首先我們得有機(jī)場(chǎng)標(biāo)識(shí)牌布局圖，才能確定標(biāo)識(shí)牌位置。（6）建筑物建模。機(jī)場(chǎng)內(nèi)需要精細(xì)建模的建筑有：航站樓；塔臺(tái)；廊橋；燈塔。

2.2 模型的優(yōu)化

2.2.1 調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)層級(jí)結(jié)構(gòu)

模型的渲染過(guò)程，是將視覺(jué)范圍模擬成錐形體，稱為觀測(cè)體（viewing volume），判斷觀測(cè)體和邊界體是否相交，來(lái)確定哪些模型予以顯示，哪些模型不予顯示。

2.2.2 減少多邊形數(shù)量

邊形數(shù)量越少，對(duì)于IG（圖形生成器）的壓力便越小，通過(guò)以下幾種方式來(lái)減少多邊形數(shù)量：

使用LOD（多層次細(xì)節(jié)模型）：通過(guò)模型與視界的距離的不同，選擇不同細(xì)節(jié)層次的模型來(lái)予以顯示，距離越遠(yuǎn)，顯示的越少。

用紋理取代模型細(xì)節(jié)：在不使用更多附加多邊形的情況下，使用紋理可以從視覺(jué)效果上極大的豐富模型細(xì)節(jié)。

刪除佘余多邊形：指的是刪除仿真過(guò)程中始終不會(huì)出現(xiàn)的多邊形，如幾何體內(nèi)部多邊形，地面建筑的底面，兩個(gè)物體的共同面重疊等。

2.3 視景數(shù)據(jù)庫(kù)模型加載、調(diào)試

根據(jù)RC對(duì)于視景數(shù)據(jù)庫(kù)加載過(guò)程的分析，發(fā)現(xiàn)在加載過(guò)程中，視景計(jì)算機(jī)內(nèi)的以下文件與加載過(guò)程有關(guān)：

A、XXX_Clutter.rst（該文件，不同的機(jī)場(chǎng)只是名稱不同，更改名稱即可）；

B、XXX_aircraft_XASC.rst（該文件包含了停機(jī)位內(nèi)的飛機(jī)模型，更改名稱和停機(jī)位經(jīng)緯度即可）；

C、XXX_docking_XASC.rst（該文件設(shè)置docking和Marshallers停機(jī)引導(dǎo)員，不同機(jī)場(chǎng)一樣，更改名稱即可）；

D、XXX_windosocks_XASC.rst（設(shè)置風(fēng)向帶的經(jīng)緯度和WAM即可）；

E、XXX_routes_XASC.rst（不同機(jī)場(chǎng)內(nèi)容一樣，更改名稱即可）。

視景數(shù)據(jù)庫(kù)模型的調(diào)試：

（1）模型位置及重定位的檢查。在機(jī)場(chǎng)細(xì)則中找到機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)，然后算出，或者通過(guò)谷歌衛(wèi)星地圖下載器來(lái)確定跑道頭中點(diǎn)的經(jīng)緯度，在教員臺(tái)中直接輸入該坐標(biāo)，看能否落到跑道頭中點(diǎn)。然后將飛機(jī)調(diào)到3海里位置，看其是否直對(duì)跑道；或者切換到跑道另一頭，看其是否在跑道另一端中點(diǎn)，如果在，說(shuō)明模型位置準(zhǔn)確且五邊重定位準(zhǔn)確。（2）模型完整性檢查。在地面滑行檢查模型時(shí)，著重看模型是否有缺漏，閃爍，所建模型是否不顯示。（3）模型視覺(jué)真實(shí)性檢查。主要檢查L(zhǎng)OD轉(zhuǎn)換過(guò)渡是否平滑自然，紋理是否發(fā)生拉伸變形，燈光顏色、閃爍是否正確。（4）模擬機(jī)飛行檢查。主要檢查飛行過(guò)程中所飛路徑周圍的環(huán)境是否逼真，跑道，滑行道道面標(biāo)識(shí)是否正確，在飛行進(jìn)近過(guò)程中查看導(dǎo)航臺(tái)站的添加是否成功。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)Creator建模軟件的學(xué)習(xí)、研究并隨著第一個(gè)視景數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目的完善，目前已經(jīng)掌握了視景數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的完整流程，也明確了開(kāi)發(fā)過(guò)程中團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)與不足，優(yōu)勢(shì)是團(tuán)隊(duì)中人員術(shù)業(yè)有專攻；缺點(diǎn)是，團(tuán)隊(duì)中離開(kāi)任何人將無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在以后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)注重不同技能的互相學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王乘，周均清，李利軍，Creator可視化仿真建模技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[2] 焦培剛，周以齊，王燦運(yùn)，等.基于Greator可視化仿真建模優(yōu)化方法的探討[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2006，19（02）：86-88.

[3] 洪光，李洪儒，牟建國(guó).基于Greator的三維模型的簡(jiǎn)化研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2004，21（01）：57-58.

Abstract：Using the professional modeling tool MultiGen Creator to build a flight vision database， propose corresponding optimization modeling methods for the characteristics of various models， combined with ground real shot data， and establish a set of completed airport visual database with an airport as the prototype. After verification on the simulator， the database takes into account the requirements of real-time and realistic， fully meeting the requirements of flight simulation training.

Key words：MultiGen creator； airport view database； simulation training