视景仿真在航空安全中的应用
视景仿真习惯上又被称之为图形仿真,它通过计算机根据要求生成一个与真实环境一样或类似的场景,并控制和计算这个场景中各个物体的姿态和位置,然后根据一个虚拟的观察视点计算形成一个个连续的画面,最终显示在诸如显示器或投影这样的显示设备上。这样一个过程非常像拍电影,一个拍摄场地或是布景,由导演控制的演员和道具,通过摄象机镜头将表演过程录制成一张张胶片。与电影和计算机动画只能够提供不可改变的画面不同的是,视景仿真具有交互的特点,这意味着观看仿真的人可以随时根据要求改变和调整仿真环境中各种物体的位置、姿态和特性。
目前视景仿真已被应用于许多领域,其中在航空领域里众所周知的例子就是固定训练器(FTD)和全任务飞行模拟器(FFS),尤其是FFS能够提供逼真的视景、音响和运动感觉,这样在飞行员训练方面,能够提供更加安全和经济的手段。受到FFS应用的启发,在一些航空事故的调查中,调查人员试图通过FFS再现事故过程,从而发现事故原因。然而这种做法有一个限制,FFS的运动过程是通过各种操纵参数,并考虑设置的外界环境状况参数,根据飞机的性能公式计算得到,它不能够将黑匣子,也就是飞行数据记录器(FDR)和舱音记录器(CVR)记录的有关参数直接输入到FFS,并驱动FFS按照记录器记录的实际过程进行运动,因此从某种意义上讲,使用FFS进行事故调查的方式是一种验证的调查方式。但是在事故调查前期,调查人员面对的是FDR的数据表格或各种参数曲线、CVR的录音等各自独立分散的信息源,因此调查人员更需要的是一种能够将FDR、CVR以及其他可获得的信息如雷达记录等综合起来的系统,在通用的计算机平台上将FDR数据、CVR录音以及其他信息,如机场灯光、云、能见度等集成在三维场景中,并根据这些信息驱动飞机、仪表、灯光等三维模型来仿真再现事故的发生发展过程,从而直观地为调查人员提供更加明确的与事故相关的各种信息,以便更容易更迅速地发现事故原因。美国NTSB曾经调查过这样一起航空事故,一架BB737在洛杉矶机场降落时撞上了一架正在跑道上待命起飞的美多小飞机,B737的驾驶员罹难。事故的直接原因是空管人员的管制错误,但是为什么B737富有经验的机长在晴朗的夜空下看不见美多飞机从而采取相应措施使得调查人员百思不得其解。经过一位驾驶员制作的仿真软件再现当时的飞行过程发现,美多飞机的尾灯混淆在跑道中线灯当中,而美多飞机的翼尖灯只向前方照射,从后方无法看见!因此NTSB不仅对管制程序提出了改进要求,同时也要求仙童公司对美多飞机的翼尖灯进行改进。