飛機照明數字仿真技術分析

史壯歌 于春海 屈斌

摘 要：文章強調了飛機照明數字仿真技術的應用優勢以及必要性，在此基礎上，從數據仿真工具的合理選用、照明數字仿真子系統的搭建以及照明數字仿真系統模型及數據庫的構建這幾方面為切入點，著重闡述了飛機照明的數字仿真實現要點，以此促進飛機照明系統設計工作的升級。

關鍵詞：飛機照明;數字仿真;場景模型

引言：

飛機設計流程繁瑣、整體操作的復雜性更高。以飛機照明系統設計來說，以往普遍使用先設計后驗證的模式，需要完成的工作量更大、效率低且精度有限，難以保證最終設計成效?；诖耍仨氁_發一種新型的飛機照明系統設計與驗證模式。

1 飛機照明數字仿真技術的應用優勢分析

飛機照明設計的過程復雜水平偏高且周期相對較長，所產生成本費用維持在較高水平，且需要多次反復驗證，繁瑣性明顯?；谶@樣的現實情況，為了進一步提升飛機照明設計的效率以及結果成效，可以引入數字仿真技術，依托真實仿真環境的搭建，多次調整照明設計的方案，對比結果，完成對基于不同照明設計方案的飛機照明系統設計階段性能展開驗證，為飛機照明設計的優化提供指導。相比于傳統的設計方法來說，基于飛機照明數字仿真技術的照明系統設計方法具有更高的應用價值，且也是當前高效展開飛機照明系統設計工作的必然選擇，以此實現飛機照明設計的提速增效。

2 飛機照明的數字仿真實現要點探究

2.1數據仿真工具的合理選用

選擇集成多種算法的軟件實施飛機照明數據仿真，例如SPEOS軟件，其中包含著蒙特羅算法、確定性算法等，不僅可以獨立使用單一算法進行分析，還可以綜合應用多種算法完成分析[1]。實踐中，可結合仿真的實際情況在軟件內完成仿真算法的適當選取，促使計算結果精準程度提升。同時，在SPEOS軟件內還引入了反向追跡功能單元，因此可以在飛機駕駛艙照明設計中發揮出更高的應用優勢。另外，在必要的條件下，也可以搭建起照明數字仿真子系統，完成對飛機照明的數值仿真。

2.2照明數字仿真子系統的搭建

在Windows XP環境下開發照明數字仿真子系統，融合3DMAX系列工具軟件，對飛機照明數據仿真展開設計。同時，依托面向對象的設計方法完成對照明數字仿真子系統功能的構建，引入計算機技術、互聯網技術、仿真技術、人工智能技術，提升照明數字仿真子系統的功能性。在應用照明數字仿真子系統展開的飛機照明數字仿真實踐中，一般主要完成以下幾項操作內容：構建飛機照明數字仿真的數學模型，實施模型轉化，形成數字化的計算機仿真模型;搭建關系數據庫;在計算機內錄入數字化的計算機仿真模型;計算飛機照明光量，數據結果;綜合計算結果完成對計算模型的優化;結合數據庫、仿真繪制單元共同形成并輸出仿真圖形;參考計算結果進行仿真圖形的優化，輸出最終結果;建立文檔。

2.3照明數字仿真系統模型及數據庫的構建

2.3.1 面向對象的飛機照明數字仿真建模方法

第一，真實性飛機照明場景的構建。在推行飛機照明數字仿真的過程中，需要著重強調場景的真實感。受到三維渲染現實要求以及硬件顯示能力的影響，應當盡可能控制場景的復雜水平降低，并盡量創設出更為貼近現實情況、真實水平更高的仿真場景。實踐中，需要對各個軟件功能進行深入性挖掘與優化組合，同時選用分形算法、程序幾何等相對高級的算法。在這一環節中，可以應用的軟件主要有以下幾種：（1）實時三維模型創建軟件，該軟件中配置的數據庫格式為公認的業界標準模式，能夠實現“所見即所得”式的三維模擬環境創建，最終形成更為理想的場景三維模型。（2）實時場景管理與驅動軟件，依托該軟件可以實現聲音仿真、實施視景仿真等等，且操作的簡單程度更高，在實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，對三維場景模型的細節紋理進行處理，提升模型的精細度與真實感。

第二，全時空情情境變化的模擬。依托虛擬現實技術仿真模擬出飛機照明的全時空情境變化，搭建起具備實時性的三維視覺效果。對于虛擬現實而言，其中所包含著的關鍵技術要點主要如下：（1）環境動態模型搭建技術，對實際環境的三維數據展開全面提取與匯總，以此為基礎構建起對應環境場景的虛擬環境模型。依托CAD技術（或BIM技術）以及非接觸式的視覺建模技術的整合應用，可以達到促進實際數據獲取成效進一步增高的效果。（2）三維圖像實時性生成技術，促使刷新率的最低數值為每秒15幀，盡量維持在每秒30幀的條件下，以此實現對“實時性生成”的體現[2]。（3）立體顯示及傳感器技術，依托此基礎提升虛擬現實交互能力。

2.3.2 飛機照明數字仿真數據庫的搭建

在構建飛機照明數字仿真數據庫的過程中，可以依托以下流程完成相關工作：全面收集資料信息，并對其實施預處理;錄入實體圖形，對實體圖形展開數字化處理;明確屬性編碼、元數據標準以及文檔格式標準，建立基本圖素、屬性數據、附表以及文檔;形成圖形庫、屬性庫以及屬性文檔，對建立的附表實施轉換入庫處理，并對建立的文檔進行格式轉換;針對圖形庫、屬性庫展開數據轉換處理，轉換數據格式，結合入庫附表以及完成格式轉換的文檔共同實現矢量數據庫的搭建。

對于飛機照明數字仿真數據庫而言，其主要由多個子數據庫構成，具體包括：（1）關系數據庫。該子數據庫主要為某一時刻條件下關系模式所對應的關系合集，保存在其內部的關系一般以文件形式完成存儲，任意關系均擁有獨立的對應性數據文件，以此確保數據在物理與邏輯方面均具備明顯的獨立性特征，體現出對數據完整程度以及安全性的有效維護。同時，由于關系數據動態存在，普遍會隨之時間的變化而發生改變，因此保存于該子數據庫之內的關系數據需要持續性更新。

（2）飛機信息數據庫。在該子數據庫內，保存著的信息參數主要有飛機類型、照明等級、構筑物、飛機材料等方面的信息，整個飛機信息數據庫屬于描述飛機屬性特征的數據庫、表述其幾何關系與拓撲關系的數據庫。

（3）飛機照明信息數據庫。在該子數據庫內，保存著的信息參數主要有光源數據（包括光源種類、功率闡述、色溫、使用年限、色坐標等等）、燈具數據（包括燈具規格、材質、效率、安裝方法、配光曲線數據等等）、飛機照明方式（包括中心布置、單側布置、雙側對稱、雙側交錯等等）、光源與燈具的維護數據（包括供應商、安裝單位與日期、維護日期等等）、照明數據（包括眩光控制等級、相對閾值增加量等等）。

（4）飛機環境信息數據庫。在該子數據庫內，保存著的信息參數主要有周邊環境條件、氣候條件、個體行為習慣、照明控制與管理方式、照明安裝與調試情況、照明安裝的驗收情況與評價記錄、供電情況（包括距離、位置等）、投資情況（包括電費、維護費、安裝費等）。與此同時，為了更好滿足數字仿真需求，還應當積極搭建起實體及實體庫，如各大企業應用于飛機照明的光源數據庫等等。

總結：

綜上所述，基于飛機照明數字仿真技術的照明系統設計方法具有更高的應用價值，且也是當前高效展開飛機照明系統設計工作的必然選擇，以此實現飛機照明設計的提速增效。實踐中，需要著重關注數據仿真工具的合理選用、照明數字仿真子系統的搭建以及照明數字仿真系統模型及數據庫的構建，提升飛機照明仿真模擬的真實性，為飛機照明系統設計提供更好指導。

參考文獻：

[1]于子淇，周壁和，趙子磊，等.飛機新型頻閃燈控制策略研究[J].科學技術創新，2021（11）：72-75.

[2]林志昆，王宏霞.飛機照明技術及標準現狀分析[J].航空標準化與質量，2018（02）：6-9.