低成本飞行模拟器什么样？VR/MR飞行训练模拟器已被军方投入使用

飞行模拟器已经有几十年的发展历史，在飞行模拟器中训练飞行员已经是一项非常成熟的技术，最近，美国海军空战中心飞机分部（NAWCAD）开展了一个新项目，让他们的飞行员在载人飞行模拟器（MFS）中以安全且经济的方式进行培训、测试软件和设备、实验、开发飞行包线，甚至调查航空事故。他们对飞行模拟器进行了升级已满足这些需求。

当探索升级现有平台以满足所有必要规范的选项时，NAWCAD的团队了解到他们可以自行开发针对于CMV-22鹗的虚拟现实与混合现实模拟运动平台以及软件，这样能够大幅缩减对于现有运动平台升级的成本，然后再根据需求对其进行定制以用于其他飞机的飞行模拟训练。

“从传统模拟转型到这种虚拟现实模拟有很多好处，”载人飞行模拟器的部门主管Matt Mueller说道。“其中最大的好处是，当你试图把越来越多型号的模拟器放入到一个训练室中时，仅仅使用一套设备即可替代多种模拟器是一种巨大的优势。我们可以在训练室中安装九个模拟器。但是，如果我们使用投影仪显示系统，并将其接入到VR/MR平台，我们就可以安装更多的运动模拟器。它们的维护成本更低，占地面积更小，并能够为我们提供更多功能。”

马里兰州帕塔克森特河海军航空站载人飞行模拟器的新混合现实运动平台模拟器。该运动平台结合了虚拟和混合现实技术，被用于CMV-22鹗飞行员的训练。

载人飞行中的VR/MR运动平台

全新的VR/MR运动平台被安装在曾经是载人飞行办公区的中心小隔间内。平台被放置于地板上，液压活塞向上延伸并连接在驾驶舱座椅下方。计算机服务器和设备隐藏于房间一侧。

飞行员需通过一个短梯子进入座位，一切就位后，飞行员可以戴上虚拟现实头戴式显示器并通过平台上的控制杆与脚踏板对模拟器进行控制。

经过短暂的校准后，飞行员可以环顾四周，查看驾驶舱的内部，以及部署在海上的航空母舰的甲板视图。飞行员可以在航母上练习起飞和降落，而其他人可以在几英尺外的电脑显示器上观察飞行员看到的东西。

在VR/MR运动平台模拟器中飞行员可佩戴的Varjo头戴式显示器看到精心渲染的航母甲板和移动的海洋，体验练习起飞和着陆的真实感受。

面向未来的创新培训

大约18个月前，VR/MR运动平台模拟器安装正式开始，但向虚拟现实技术在模拟器方面的应用其实已经非常完善了。

“大约四年前，当我们的第一个虚拟现实项目接近尾声时，我们的工作人员说他们真的很喜欢虚拟现实所带来的沉浸体验，从那时开始我们致力于开发混合现实概念。”NAWCAD的航空工程师 Robert Calvillo。

“我们让飞行员进入模拟器，戴上虚拟现实头显，他们能够看到真实驾驶舱的挡风玻璃外的一切，看到虚拟环境。模拟器中的驾驶舱内部与真实的世界中一样，飞行员能够看到真实的手部和仪表板。团队中的每个人都开始看到虚拟现实和混合现实巨大的潜力，因此我们决定进一步扩展它。”

新型模拟器的巨大潜力

NAWCAD航空力学部门的飞行动力学旋翼团队负责人James Pritchard于2023年1月首次测试了VR/MR平台，并向团队提供了反馈，称视觉场景和船舶模型呈现得非常准确和可信。

“我们列出了进一步开发所需的项目清单。”Pritchard说，“整体的评估非常优秀。这项新技术有可能彻底改变舰载飞机环境中的建模和仿真训练。”

模拟器使用Unity3D引擎进行开发，该引擎也用于游戏行业这让整个模拟画面非常真实。Calvillo说他们的另一个团队也正在使用虚幻引擎进行开发，这是另一个广泛流行的3D引擎，该引擎被多个游戏制作公司用来做游戏画面渲染。

此外James Pritchard还提到了使用VR/MR技术的好处：

强大的适应性：只有少数硬件组件需要替换，以适应海军航空作战训练中广泛的T/M/S飞行器，而其余的更改只需以软件的形式出现。

高保真度：标准驾驶室模拟器在视觉渲染方面受到限制；在舰载环境中，空勤人员通常会使用非常接近最低点以及光束后面的视觉信息；Varjo头戴式显示器能够以高保真度向空勤人员传达这些信息。

灵活性：MR技术允许工程师以最好的方式显示信息，或者是人工的，或者是虚拟的，或者两者兼有。

VR/XR模拟器的下一个前沿

来自Manned Flight的Matt Mueller表示，联合模拟环境旨在建立仅由混合现实耳机组成的整个设施:“无需传统的投影仪或成组显示系统。”

“我们努力的目标是能够拥有一个由30多个模拟器组成的设施，所有模拟器都可以彼此靠近模拟飞行。” Mueller说道。

“虚拟现实头显的优势和多功能性以及正在取得的进步，将成为更受欢迎的解决方案。”来自NAWCAD的Pritchard说道，他认为模拟器也是一种节约成本的有效措施。

“在海军航空系统指挥部，我们的主要数据来自于飞行测试，这为我们提供了资源密集型的成本和进度。而带有MR头戴式显示器的模拟运动平台有可能扩大，在某些情况下甚至能够取代飞行测试，从而帮助我们在数据收集的关键方面实现显著的成本节约。”Pritchard说道

“对于更大规模的海军舰队技术应用，VR/MR模拟器有潜力为训练、评估提供高保真模拟，并成为海军航空模拟的一个重大突破。”

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