视景仿真在航空安全中的应用
几乎所有的视景仿真软件都是基于OpenGL库编制而成。OpenGL库最初是由SGI公司开发的一套图形函数库,并逐渐形成为计算机三维绘图的标准图形库,广泛应用于从 PC/WINDOWS到UNIX/工作站的各种软硬件平台。另外微软公司开发的DirectX库也在一些3D 游戏中得到应用,但由于其在开发上的难度以及操作系统的限制,目前尚未有应用到视景仿真领域的报道。虽然OpenGL库相对于以前大大减轻了软件开发人员的负担,但是直接基于 OpenGL进行飞行视景仿真的开发仍是一项十分艰苦困难的工作。由于视景仿真不断应用到多个领域,一些软件开发公司又在OpenGL的基础上,建立了第三方的开发平台和模板,这些开发平台将通用和基本的三维模型创建和绘制工作进行抽象,并形成新的一组函数库,从而进一步降低了对专业计算机图形软件开发人员的需求、缩短了开发的时间成本以及降低了维护升级的费用等。在使用第三方开发平台的情况下,飞行视景仿真软件的开发主要由三部分组成——飞行数据的处理、三维模型的创建、三维模型驱动软件的编制。
在任何类型飞行视景仿真系统中,尤其是用于再现式的飞行仿真中,真实合理的飞行数据是关键。针对不同的再现式飞行仿真,如用于事故调查、匹配QAR软件的飞行仿真、模拟机评估再现等,其仿真数据的获取及处理方式都不尽相同。在处理飞行事故的飞行数据中,先考虑采用FDR记录的数据、CVR记录的舱音,并可同时参考像飞机接地时的痕迹、最终停留位置和姿态、雷达数据等其他相关信息。在这里,航迹的计算是重要的第一步。十分遗憾的是FDR所记录的参数里并没有能够直接提供飞机精确位置的参数,因此必须通过有关参数计算导出航迹。一般来说,记录器里可选用的参数有空速、地速、气压高度、无线电高度、磁航向、风速、风向、DME、经纬度、加速度等,DME、和经纬度是可以直接确定飞机位置的参数,但是由于其精度太低而不能适用于飞行仿真再现,只可以将其用于大范围地图方式的飞机位置显示。目前通用的航迹算法是将地速根据磁航向投影到X轴和Y轴上,并积分形成航迹在地平面的投影,在计算过程中还要根据风向进行修正;但是像MD82其FDR并没有记录地速,因此只能够用空速替代,而空速一般只在40节以上才记录其数值(40节以下记录 0),因此,落地后的航迹计算要使用轴向加速度进行二次积分。航迹中高度的确定是根据不同的飞行阶段分别采用气压高度和无线电高度,国外如法国事故调查局的做法是全程采用气压高度,但由于飞机快落地时经常出现气压高度大幅度变化的情况,因此笔者认为至少在