飞机照明数字仿真技术分析

史壮歌 于春海 屈斌

摘 要：文章强调了飞机照明数字仿真技术的应用优势以及必要性，在此基础上，从数据仿真工具的合理选用、照明数字仿真子系统的搭建以及照明数字仿真系统模型及数据库的构建这几方面为切入点，着重阐述了飞机照明的数字仿真实现要点，以此促进飞机照明系统设计工作的升级。

关键词：飞机照明;数字仿真;场景模型

引言：

飞机设计流程繁琐、整体操作的复杂性更高。以飞机照明系统设计来说，以往普遍使用先设计后验证的模式，需要完成的工作量更大、效率低且精度有限，难以保证最终设计成效。基于此，必须要开发一种新型的飞机照明系统设计与验证模式。

1 飞机照明数字仿真技术的应用优势分析

飞机照明设计的过程复杂水平偏高且周期相对较长，所产生成本费用维持在较高水平，且需要多次反复验证，繁琐性明显。基于这样的现实情况，为了进一步提升飞机照明设计的效率以及结果成效，可以引入数字仿真技术，依托真实仿真环境的搭建，多次调整照明设计的方案，对比结果，完成对基于不同照明设计方案的飞机照明系统设计阶段性能展开验证，为飞机照明设计的优化提供指导。相比于传统的设计方法来说，基于飞机照明数字仿真技术的照明系统设计方法具有更高的应用价值，且也是当前高效展开飞机照明系统设计工作的必然选择，以此实现飞机照明设计的提速增效。

2 飞机照明的数字仿真实现要点探究

2.1数据仿真工具的合理选用

选择集成多种算法的软件实施飞机照明数据仿真，例如SPEOS软件，其中包含着蒙特罗算法、确定性算法等，不仅可以独立使用单一算法进行分析，还可以综合应用多种算法完成分析[1]。实践中，可结合仿真的实际情况在软件内完成仿真算法的适当选取，促使计算结果精准程度提升。同时，在SPEOS软件内还引入了反向追迹功能单元，因此可以在飞机驾驶舱照明设计中发挥出更高的应用优势。另外，在必要的条件下，也可以搭建起照明数字仿真子系统，完成对飞机照明的数值仿真。

2.2照明数字仿真子系统的搭建

在Windows XP环境下开发照明数字仿真子系统，融合3DMAX系列工具软件，对飞机照明数据仿真展开设计。同时，依托面向对象的设计方法完成对照明数字仿真子系统功能的构建，引入计算机技术、互联网技术、仿真技术、人工智能技术，提升照明数字仿真子系统的功能性。在应用照明数字仿真子系统展开的飞机照明数字仿真实践中，一般主要完成以下几项操作内容：构建飞机照明数字仿真的数学模型，实施模型转化，形成数字化的计算机仿真模型;搭建关系数据库;在计算机内录入数字化的计算机仿真模型;计算飞机照明光量，数据结果;综合计算结果完成对计算模型的优化;结合数据库、仿真绘制单元共同形成并输出仿真图形;参考计算结果进行仿真图形的优化，输出最终结果;建立文档。

2.3照明数字仿真系统模型及数据库的构建

2.3.1 面向对象的飞机照明数字仿真建模方法

第一，真实性飞机照明场景的构建。在推行飞机照明数字仿真的过程中，需要着重强调场景的真实感。受到三维渲染现实要求以及硬件显示能力的影响，应当尽可能控制场景的复杂水平降低，并尽量创设出更为贴近现实情况、真实水平更高的仿真场景。实践中，需要对各个软件功能进行深入性挖掘与优化组合，同时选用分形算法、程序几何等相对高级的算法。在这一环节中，可以应用的软件主要有以下几种：（1）实时三维模型创建软件，该软件中配置的数据库格式为公认的业界标准模式，能够实现“所见即所得”式的三维模拟环境创建，最终形成更为理想的场景三维模型。（2）实时场景管理与驱动软件，依托该软件可以实现声音仿真、实施视景仿真等等，且操作的简单程度更高，在实施三维场景漫游的过程中几乎不需要源代码的支持。（3）纹理处理软件，对三维场景模型的细节纹理进行处理，提升模型的精细度与真实感。

第二，全时空情情境变化的模拟。依托虚拟现实技术仿真模拟出飞机照明的全时空情境变化，搭建起具备实时性的三维视觉效果。对于虚拟现实而言，其中所包含着的关键技术要点主要如下：（1）环境动态模型搭建技术，对实际环境的三维数据展开全面提取与汇总，以此为基础构建起对应环境场景的虚拟环境模型。依托CAD技术（或BIM技术）以及非接触式的视觉建模技术的整合应用，可以达到促进实际数据获取成效进一步增高的效果。（2）三维图像实时性生成技术，促使刷新率的最低数值为每秒15帧，尽量维持在每秒30帧的条件下，以此实现对“实时性生成”的体现[2]。（3）立体显示及传感器技术，依托此基础提升虚拟现实交互能力。

2.3.2 飞机照明数字仿真数据库的搭建

在构建飞机照明数字仿真数据库的过程中，可以依托以下流程完成相关工作：全面收集资料信息，并对其实施预处理;录入实体图形，对实体图形展开数字化处理;明确属性编码、元数据标准以及文档格式标准，建立基本图素、属性数据、附表以及文档;形成图形库、属性库以及属性文档，对建立的附表实施转换入库处理，并对建立的文档进行格式转换;针对图形库、属性库展开数据转换处理，转换数据格式，结合入库附表以及完成格式转换的文档共同实现矢量数据库的搭建。

对于飞机照明数字仿真数据库而言，其主要由多个子数据库构成，具体包括：（1）关系数据库。该子数据库主要为某一时刻条件下关系模式所对应的关系合集，保存在其内部的关系一般以文件形式完成存储，任意关系均拥有独立的对应性数据文件，以此确保数据在物理与逻辑方面均具备明显的独立性特征，体现出对数据完整程度以及安全性的有效维护。同时，由于关系数据动态存在，普遍会随之时间的变化而发生改变，因此保存于该子数据库之内的关系数据需要持续性更新。

（2）飞机信息数据库。在该子数据库内，保存着的信息参数主要有飞机类型、照明等级、构筑物、飞机材料等方面的信息，整个飞机信息数据库属于描述飞机属性特征的数据库、表述其几何关系与拓扑关系的数据库。

（3）飞机照明信息数据库。在该子数据库内，保存着的信息参数主要有光源数据（包括光源种类、功率阐述、色温、使用年限、色坐标等等）、灯具数据（包括灯具规格、材质、效率、安装方法、配光曲线数据等等）、飞机照明方式（包括中心布置、单侧布置、双侧对称、双侧交错等等）、光源与灯具的维护数据（包括供应商、安装单位与日期、维护日期等等）、照明数据（包括眩光控制等级、相對阈值增加量等等）。

（4）飞机环境信息数据库。在该子数据库内，保存着的信息参数主要有周边环境条件、气候条件、个体行为习惯、照明控制与管理方式、照明安装与调试情况、照明安装的验收情况与评价记录、供电情况（包括距离、位置等）、投资情况（包括电费、维护费、安装费等）。与此同时，为了更好满足数字仿真需求，还应当积极搭建起实体及实体库，如各大企业应用于飞机照明的光源数据库等等。

总结：

综上所述，基于飞机照明数字仿真技术的照明系统设计方法具有更高的应用价值，且也是当前高效展开飞机照明系统设计工作的必然选择，以此实现飞机照明设计的提速增效。实践中，需要着重关注数据仿真工具的合理选用、照明数字仿真子系统的搭建以及照明数字仿真系统模型及数据库的构建，提升飞机照明仿真模拟的真实性，为飞机照明系统设计提供更好指导。

参考文献：

[1]于子淇，周壁和，赵子磊，等.飞机新型频闪灯控制策略研究[J].科学技术创新，2021（11）：72-75.

[2]林志昆，王宏霞.飞机照明技术及标准现状分析[J].航空标准化与质量，2018（02）：6-9.