飞行模拟视景系统：三天“造”一个机场

　　转自：中国科技网

　　科技日报记者 叶青

　　“眼前这架正在穿过云层的航班，即将降落在深圳宝安国际机场……”飞行员注视着视窗，春笋大厦等深圳地标建筑，宝安机场的航站楼、跑道等，逐渐清晰。其实，飞行员所看到的壮阔画面，都是由飞行模拟机视景系统实时生成出来的。

　　近日，2023珠海飞行安全研讨会暨“南航—腾讯”航空安全与仿真研究实验室成立挂牌仪式在广东省珠海市举行，会上正式发布了我国首个完全自研的全动飞行模拟机视景系统。该视景系统包含虚像显示系统全套解决方案以及超写实视景引擎、智能化视景建模两个国产工业级软件，项目成果实现了国产自研视景系统关键技术的突破。基于自研游戏引擎和自研虚像显示技术等一系列技术能力，我国成为全球第三个独立自主研发完整视景系统的国家。

　　半天重建1000平方公里城市

　　在我国，每位民航飞行员在职业生涯内要通过1000个小时以上的模拟训练，以提升应对极端天气情况或突发飞行状况的能力。而他们进行飞行训练的地方，是可以模拟真实飞行情况的全动飞行模拟机。

　　全动飞行模拟机通常由模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统及教员控制台五大部分组成。“训练场景与真实环境越接近，飞行员的训练效果就越好。所以能够模拟飞机座舱外环境的视景系统是模拟机的关键模块。” 南航旗下珠海翔翼航空技术有限公司（以下简称南航翔翼）总经理周易之说。

　　以往，视景系统主要采购自国外产品，成本较高，且仍未解决建模效率低、飞行体验不真实、训练场景不够丰富等问题。

　　在一次技术分享会上，南航翔翼和腾讯偶然探讨到游戏引擎和视景系统的共通之处，双方一拍即合，开始了跨界合作。

　　“飞行员70%的信息来自于视觉，这就要求系统呈现的整个地形要清晰、真实。所以我们拟真地做了整个地形的适配，让飞行员能够完全沉浸在真实的体验中，并在这种环境下去处理各种飞行情况。” 腾讯集团高级副总裁马晓轶介绍。

　　研发过程中，双方首次尝试把资产制作流程、PCG程序化内容生成技术和AIGC技术，用于民用航空领域的数据资产生成，实现了数字资产快速自动化生成。

　　此次发布的新一代视景系统，半天就能重建1000平方公里城市，3天就能“造”1个机场，与传统视景系统相比，该系统数字资产制作效率提升10倍以上，多边形生成与渲染能力提升380倍，使我国全动飞行模拟机在全球范围内率先实现代际升级，且视景系统可模拟出不同天气和数百种极端情况。

　　尽可能真实还原每一处场景

　　利用最新技术为民航飞行员训练创造更拟真的飞行训练场景是全球民航领域探讨的重要命题之一。近年来计算机图形学技术高速发展，国外飞行模拟机厂商也计划将游戏引擎引入视景系统。

　　开始研发时，团队遇到许多“拦路虎”。“真实的天空大气、日月星辰、雨雪雾、跑道等都需要尽可能真实还原。每重建一座城市和机场，不仅涉及大量的建筑、植被等资产重建，还需要重建精细化的机场地景，资产量相当庞大。”腾讯互娱研发效能部引擎技术中心总监吴羽说，“这个项目也是我们第一次接触软硬件结合的‘硬科技’开发，面临着系统稳定性、可靠性问题。”

　　最终，团队通过自研的12K多通道融合算法完成了视景系统搭载飞行模拟机使用的最后一环，让多张4K高精画面在多块显示屏上仍能实现毫秒级的无缝拼接，该系统解决了过去影像在曲面屏上拉伸、扭曲和偏色等常见问题，让飞行员获得接近现实的实时沉浸体验。

　　同时，配合南航最新研发的高光学性能虚像技术，系统可以解决模拟驾驶舱曲面屏影像形变和运行加载的问题，让飞行员获得更接近现实的飞行体验。

　　模拟机中的超高分辨率画面需要运用高精度多投影仪融合校准技术。为突破此技术，双方团队在实验室搭建了一个由多台投影仪组成的测试环境，经过反复试错、研究、探讨、再试错，团队开发出了一套完整的融合校准技术解决方案。

　　“我也去体验了全新一代视景系统，可以非常清晰地看到山、楼、塔等障碍物，极大提升了飞行安全。”南方股份公司总飞行师、南航翔翼董事长王仁杰表示，为了让飞行员能够在模拟机训练中体验国内更多机场的仿真场景，团队后续将充分利用相关技术重建更大规模的城市场景，争取覆盖全国所有的机场。他透露，除视景仿真系统外，航空安全与仿真研究实验室还将在飞行安全防控、飞行大数据、飞行仿真等领域进行技术攻关。