史壯歌 于春海 屈斌

摘 要：文章強(qiáng)調(diào)了飛機(jī)照明數(shù)字仿真技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢以及必要性，在此基礎(chǔ)上，從數(shù)據(jù)仿真工具的合理選用、照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)的搭建以及照明數(shù)字仿真系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建這幾方面為切入點(diǎn)，著重闡述了飛機(jī)照明的數(shù)字仿真實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)，以此促進(jìn)飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的升級(jí)。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)照明;數(shù)字仿真;場景模型

引言：

飛機(jī)設(shè)計(jì)流程繁瑣、整體操作的復(fù)雜性更高。以飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說，以往普遍使用先設(shè)計(jì)后驗(yàn)證的模式，需要完成的工作量更大、效率低且精度有限，難以保證最終設(shè)計(jì)成效?；诖耍仨氁_發(fā)一種新型的飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證模式。

1 飛機(jī)照明數(shù)字仿真技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的過程復(fù)雜水平偏高且周期相對(duì)較長，所產(chǎn)生成本費(fèi)用維持在較高水平，且需要多次反復(fù)驗(yàn)證，繁瑣性明顯。基于這樣的現(xiàn)實(shí)情況，為了進(jìn)一步提升飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的效率以及結(jié)果成效，可以引入數(shù)字仿真技術(shù)，依托真實(shí)仿真環(huán)境的搭建，多次調(diào)整照明設(shè)計(jì)的方案，對(duì)比結(jié)果，完成對(duì)基于不同照明設(shè)計(jì)方案的飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段性能展開驗(yàn)證，為飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供指導(dǎo)。相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來說，基于飛機(jī)照明數(shù)字仿真技術(shù)的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法具有更高的應(yīng)用價(jià)值，且也是當(dāng)前高效展開飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的必然選擇，以此實(shí)現(xiàn)飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的提速增效。

2 飛機(jī)照明的數(shù)字仿真實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)探究

2.1數(shù)據(jù)仿真工具的合理選用

選擇集成多種算法的軟件實(shí)施飛機(jī)照明數(shù)據(jù)仿真，例如SPEOS軟件，其中包含著蒙特羅算法、確定性算法等，不僅可以獨(dú)立使用單一算法進(jìn)行分析，還可以綜合應(yīng)用多種算法完成分析[1]。實(shí)踐中，可結(jié)合仿真的實(shí)際情況在軟件內(nèi)完成仿真算法的適當(dāng)選取，促使計(jì)算結(jié)果精準(zhǔn)程度提升。同時(shí)，在SPEOS軟件內(nèi)還引入了反向追跡功能單元，因此可以在飛機(jī)駕駛艙照明設(shè)計(jì)中發(fā)揮出更高的應(yīng)用優(yōu)勢。另外，在必要的條件下，也可以搭建起照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)，完成對(duì)飛機(jī)照明的數(shù)值仿真。

2.2照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)的搭建

在Windows XP環(huán)境下開發(fā)照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)，融合3DMAX系列工具軟件，對(duì)飛機(jī)照明數(shù)據(jù)仿真展開設(shè)計(jì)。同時(shí)，依托面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法完成對(duì)照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)功能的構(gòu)建，引入計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)，提升照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)的功能性。在應(yīng)用照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)展開的飛機(jī)照明數(shù)字仿真實(shí)踐中，一般主要完成以下幾項(xiàng)操作內(nèi)容：構(gòu)建飛機(jī)照明數(shù)字仿真的數(shù)學(xué)模型，實(shí)施模型轉(zhuǎn)化，形成數(shù)字化的計(jì)算機(jī)仿真模型;搭建關(guān)系數(shù)據(jù)庫;在計(jì)算機(jī)內(nèi)錄入數(shù)字化的計(jì)算機(jī)仿真模型;計(jì)算飛機(jī)照明光量，數(shù)據(jù)結(jié)果;綜合計(jì)算結(jié)果完成對(duì)計(jì)算模型的優(yōu)化;結(jié)合數(shù)據(jù)庫、仿真繪制單元共同形成并輸出仿真圖形;參考計(jì)算結(jié)果進(jìn)行仿真圖形的優(yōu)化，輸出最終結(jié)果;建立文檔。

2.3照明數(shù)字仿真系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

2.3.1 面向?qū)ο蟮娘w機(jī)照明數(shù)字仿真建模方法

第一，真實(shí)性飛機(jī)照明場景的構(gòu)建。在推行飛機(jī)照明數(shù)字仿真的過程中，需要著重強(qiáng)調(diào)場景的真實(shí)感。受到三維渲染現(xiàn)實(shí)要求以及硬件顯示能力的影響，應(yīng)當(dāng)盡可能控制場景的復(fù)雜水平降低，并盡量創(chuàng)設(shè)出更為貼近現(xiàn)實(shí)情況、真實(shí)水平更高的仿真場景。實(shí)踐中，需要對(duì)各個(gè)軟件功能進(jìn)行深入性挖掘與優(yōu)化組合，同時(shí)選用分形算法、程序幾何等相對(duì)高級(jí)的算法。在這一環(huán)節(jié)中，可以應(yīng)用的軟件主要有以下幾種：（1）實(shí)時(shí)三維模型創(chuàng)建軟件，該軟件中配置的數(shù)據(jù)庫格式為公認(rèn)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)“所見即所得”式的三維模擬環(huán)境創(chuàng)建，最終形成更為理想的場景三維模型。（2）實(shí)時(shí)場景管理與驅(qū)動(dòng)軟件，依托該軟件可以實(shí)現(xiàn)聲音仿真、實(shí)施視景仿真等等，且操作的簡單程度更高，在實(shí)施三維場景漫游的過程中幾乎不需要源代碼的支持。（3）紋理處理軟件，對(duì)三維場景模型的細(xì)節(jié)紋理進(jìn)行處理，提升模型的精細(xì)度與真實(shí)感。

第二，全時(shí)空情情境變化的模擬。依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真模擬出飛機(jī)照明的全時(shí)空情境變化，搭建起具備實(shí)時(shí)性的三維視覺效果。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)而言，其中所包含著的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)主要如下：（1）環(huán)境動(dòng)態(tài)模型搭建技術(shù)，對(duì)實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)展開全面提取與匯總，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建起對(duì)應(yīng)環(huán)境場景的虛擬環(huán)境模型。依托CAD技術(shù)（或BIM技術(shù)）以及非接觸式的視覺建模技術(shù)的整合應(yīng)用，可以達(dá)到促進(jìn)實(shí)際數(shù)據(jù)獲取成效進(jìn)一步增高的效果。（2）三維圖像實(shí)時(shí)性生成技術(shù)，促使刷新率的最低數(shù)值為每秒15幀，盡量維持在每秒30幀的條件下，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)“實(shí)時(shí)性生成”的體現(xiàn)[2]。（3）立體顯示及傳感器技術(shù)，依托此基礎(chǔ)提升虛擬現(xiàn)實(shí)交互能力。

2.3.2 飛機(jī)照明數(shù)字仿真數(shù)據(jù)庫的搭建

在構(gòu)建飛機(jī)照明數(shù)字仿真數(shù)據(jù)庫的過程中，可以依托以下流程完成相關(guān)工作：全面收集資料信息，并對(duì)其實(shí)施預(yù)處理;錄入實(shí)體圖形，對(duì)實(shí)體圖形展開數(shù)字化處理;明確屬性編碼、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及文檔格式標(biāo)準(zhǔn)，建立基本圖素、屬性數(shù)據(jù)、附表以及文檔;形成圖形庫、屬性庫以及屬性文檔，對(duì)建立的附表實(shí)施轉(zhuǎn)換入庫處理，并對(duì)建立的文檔進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換;針對(duì)圖形庫、屬性庫展開數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，結(jié)合入庫附表以及完成格式轉(zhuǎn)換的文檔共同實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)庫的搭建。

對(duì)于飛機(jī)照明數(shù)字仿真數(shù)據(jù)庫而言，其主要由多個(gè)子數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，具體包括：（1）關(guān)系數(shù)據(jù)庫。該子數(shù)據(jù)庫主要為某一時(shí)刻條件下關(guān)系模式所對(duì)應(yīng)的關(guān)系合集，保存在其內(nèi)部的關(guān)系一般以文件形式完成存儲(chǔ)，任意關(guān)系均擁有獨(dú)立的對(duì)應(yīng)性數(shù)據(jù)文件，以此確保數(shù)據(jù)在物理與邏輯方面均具備明顯的獨(dú)立性特征，體現(xiàn)出對(duì)數(shù)據(jù)完整程度以及安全性的有效維護(hù)。同時(shí)，由于關(guān)系數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)存在，普遍會(huì)隨之時(shí)間的變化而發(fā)生改變，因此保存于該子數(shù)據(jù)庫之內(nèi)的關(guān)系數(shù)據(jù)需要持續(xù)性更新。

（2）飛機(jī)信息數(shù)據(jù)庫。在該子數(shù)據(jù)庫內(nèi)，保存著的信息參數(shù)主要有飛機(jī)類型、照明等級(jí)、構(gòu)筑物、飛機(jī)材料等方面的信息，整個(gè)飛機(jī)信息數(shù)據(jù)庫屬于描述飛機(jī)屬性特征的數(shù)據(jù)庫、表述其幾何關(guān)系與拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)庫。

（3）飛機(jī)照明信息數(shù)據(jù)庫。在該子數(shù)據(jù)庫內(nèi)，保存著的信息參數(shù)主要有光源數(shù)據(jù)（包括光源種類、功率闡述、色溫、使用年限、色坐標(biāo)等等）、燈具數(shù)據(jù)（包括燈具規(guī)格、材質(zhì)、效率、安裝方法、配光曲線數(shù)據(jù)等等）、飛機(jī)照明方式（包括中心布置、單側(cè)布置、雙側(cè)對(duì)稱、雙側(cè)交錯(cuò)等等）、光源與燈具的維護(hù)數(shù)據(jù)（包括供應(yīng)商、安裝單位與日期、維護(hù)日期等等）、照明數(shù)據(jù)（包括眩光控制等級(jí)、相對(duì)閾值增加量等等）。

（4）飛機(jī)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫。在該子數(shù)據(jù)庫內(nèi)，保存著的信息參數(shù)主要有周邊環(huán)境條件、氣候條件、個(gè)體行為習(xí)慣、照明控制與管理方式、照明安裝與調(diào)試情況、照明安裝的驗(yàn)收情況與評(píng)價(jià)記錄、供電情況（包括距離、位置等）、投資情況（包括電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、安裝費(fèi)等）。與此同時(shí)，為了更好滿足數(shù)字仿真需求，還應(yīng)當(dāng)積極搭建起實(shí)體及實(shí)體庫，如各大企業(yè)應(yīng)用于飛機(jī)照明的光源數(shù)據(jù)庫等等。

總結(jié)：

綜上所述，基于飛機(jī)照明數(shù)字仿真技術(shù)的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法具有更高的應(yīng)用價(jià)值，且也是當(dāng)前高效展開飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的必然選擇，以此實(shí)現(xiàn)飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的提速增效。實(shí)踐中，需要著重關(guān)注數(shù)據(jù)仿真工具的合理選用、照明數(shù)字仿真子系統(tǒng)的搭建以及照明數(shù)字仿真系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，提升飛機(jī)照明仿真模擬的真實(shí)性，為飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更好指導(dǎo)。

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