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一个铝制框架的飞行模拟器,配备了手动油门和摇杆控制装置,一个多功能显示器,拨动开关和复制F16布局的贴纸。
扩展现实飞行模拟器的设计使其能够快速、经济和灵活地建造。|图片:德州农工工程

德州农工大学的学生们建造了一个扩展现实(XR)飞行模拟器,它可能被德克萨斯空军国民警卫队用作一种具有成本效益的飞行员培训工具。该模拟器的设计目的是与德克萨斯州奥斯汀市Passenger Inc.公司开发的混合现实深度沉浸式耳机配合使用。

看完复古火箭模拟器由航空航天工程系和机械工程系的学生创建,客运公司的首席执行官兼创始人罗恩·梅纳德与航空航天工程系的副教授达伦·哈特尔博士联系,关于建造F16 XR飞行模拟器。

虽然哈特尔从事虚拟现实(VR)的工作,但XR对他和他的学生来说是一个新领域。XR是虚拟现实和增强现实(AR)的结合。VR是一种沉浸式体验;想想现在玩家使用的耳机。它使用计算机生成的环境来代替用户正在观看的内容。AR采用计算机生成的视图,并将其覆盖到我们的现实中,例如Snapchat过滤器或Pokémon GO。XR介于两者之间,几乎无缝地融合了虚拟世界和物理世界,允许两者相互作用。

哈特尔说:“当你坐在模拟器里时,我不知道你能不能在视觉上和战术上更接近于你在驾驶F16,就你如何使用和看到你的手和我们所创造的其他体验特征而言。”

设计的物理元素包括拨动开关、功能按钮、HOTAS(手动油门和摇杆)控制、方向舵踏板和一个使用户沉浸在飞行中的振动座椅。还有一个多功能显示器,可以在上面投射不同的VR元素,它可以作为触摸屏。所有这些都是完全触觉的,飞行员在操作每一个时都能看到自己的手。这一切都在学生设计的铝框架内,轻便,便携,模块化。

该模拟器还有一个由手跟踪控制的虚拟起落架杠杆,因此当用户将他们的手放在虚拟杠杆上时,它会相应地移动。学生们还创建了一个虚拟现实地形,配备了用于赛车敏捷性模拟的挂架,飞行员可以发射的导弹,以及飞行员周围完全可见的飞机。

航空航天工程专业的学生杰西·凯特(Jesse Cate)说:“我们的目的是证明我们可以将这种技术应用于任何机身。”“手部跟踪显示,我们甚至可能不需要一个完整的物理座舱,触摸屏也很重要,它表明,如果需要,我们也可以更换物理组件。”

这一设计表明,一个系统可以快速、经济和灵活地建立,使更多的飞行员有机会在不在机场时保持对一系列任务任务的熟练。

飞行模拟器是测试扩展现实概念和人与模拟器交互选项范围的实验原型。|视频:由多功能材料和航空结构优化实验室提供

在项目成果之外,学生们获得了独特的实践经验,提升了他们的领域知识和技术技能。

“在复古火箭项目开始之前,我不知道有这样的事情,但从那时起,我就对这个领域非常感兴趣,所以我想加入这个项目,”航空航天工程专业的学生杰克·施拉斯(Jake Schrass)说。“我们能用虚拟现实做什么?我们可以用混合现实或增强现实做什么?它如何适应航空航天的背景?”

这也为合作创造了机会。当哈特尔第一次接触这个项目时,他联系了安·麦克纳马拉博士,她是研究和创意工作的副院长,也是表演、可视化和美术学院的教授,希望能一起为这个项目提供建议。这为航空航天工程和可视化专业的学生打开了合作的大门,并获得了真实世界的跨学科经验。

“这个项目代表了通过跨学科合作可以实现的卓越;来自航空航天和可视化专业的学生与行业专业人士合作,以最低的预算创造了一个真正卓越的、功能强大的原型。”麦克纳马拉说。“结果令人信服,令人印象深刻,证明了我们德州农工大学学生的高水平。希望这是未来跨学科合作的开始。”

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