本发明涉及飞行模拟仿真，更具体的涉及一种基于vr技术构建的飞行人员视觉功能实时评估方法。
背景技术：
1、虚拟现实技术(virtual reality，vr)，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。通过使用vr头戴设备进行多测的飞行训练，并在每次训练飞行完成与视觉功能恢复训练期间分开测试，得到不同的视觉功能数据，同时再与飞行训练中的飞行轨迹数据进行对比结合，从而准确地获取飞行人员的视觉数据，有助于提高评估的准确性，从而更好地指导飞行人员进行针对性的训练。但这种方案需要多人配合测试，增加了训练时间与拖慢了训练效率。
2、基于vr技术的视觉功能训练平台可以模拟各种实际飞行操控，帮助飞行人员更好地适应不同的飞行条件。现有的飞行模拟主要采用已有的飞行模拟插件，这种插件为了适配所有机型，会对飞机功能进行统一以及降速处理，在实际模拟中会让飞行人员出现飞行缓慢的错觉以及操作不适配飞行人员操作机型等状况，为了训练飞行人员的这种错觉和操作不适，需要飞行人员通过测试多次调整以获取更多需要的飞行数据支撑，增大了开发时间以及bug修改次数。
3、通过对大量飞行人员的飞行轨迹数据进行分析，可以为飞行人员的视觉功能检测与恢复提供研究基础。现有的飞行模拟技术还没对飞行轨迹进行记录的功能，想要确认飞行轨迹时只能通过视频回放的方式，缺乏精确性，想要获得精确的轴向定位需要占用一部分设备运算量，并对硬件以及软件优化有着进一步要求。
4、虚幻引擎(unreal engine，ue)是由epic开发的知名授权开发引擎，ue5为该虚幻引擎的第5代。经医疗专家研究发现飞行人员在执行飞行任务返回后，基于vr技术观测飞行人员视觉在不同的飞行环境时，环境对眼部影响以及后期记录与恢复的科研性飞行模拟，均会出现不同程度视力上的不适与减弱。这种情况在执行完飞行任务后没有医疗人员在旁检测很难即时发现，当拖延到体检后就会发现飞行人员在视力上出现不同程度变化，且没有明确的诱发点作为治疗或预防的依据，想要做到提前预防也没有针对性办法。需要与眼科学家进行交流和收集数据，再将医学研究文档与ue5场景、视觉渲染算法相结合，才能达到预期效果。完成后则需要多次测试；眼结构检查、色觉测试、视野检查、眼动检查等科研指标，这样可以确保测试和数据收集的准确。然而，基于vr技术与ue5的视觉观测方式有相对差别，并不能对研究报告完全采纳，需要依据事实修改。
5、由于飞行过程涉及多种场景且飞行场景包括的范围非常大，在大范围场景中进行不同的场景切换时需要兼顾画面及运行的流畅度，在模拟速度感对视觉功能的影响时，需要飞机用很快的速度在场景中飞行。
6、综上，现有技术中由于过大的场景模拟和高速飞行的飞机在进行不同场景的切换时会占用很多的运算，造成画面延迟以及卡顿，这种延迟和卡顿影响飞行操作，高速飞行会导致飞行员感到不适，最终使得获取的飞行位置定位不准确，影响飞行人员的视觉功能评估。
技术实现思路
1、针对上述领域中存在的问题，本发明提出了一种飞行人员视觉功能评估方法，能够解决由于过大的场景模拟和高速飞行的飞机在进行不同场景的切换时会占用很多的运算，造成画面延迟以及卡顿，这种延迟和卡顿影响飞行操作，高速飞行会导致飞行员感到不适，最终使得获取的飞行位置定位不准确的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本发明公开了一种飞行人员视觉功能评估方法，包括以下步骤：
3、对飞行员在不同环境状态下的飞行进行模拟，以获取模拟的空气动力学数据和动力系统数据；
4、根据模拟的空气动力学数据和动力系统数据，构建复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型；
5、根据复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型，计算飞机的飞行状态；根据飞机的飞行状态，添加飞行环境影响因素，通过对飞机在虚拟场景中的x轴、y轴和z轴的坐标数据进行记录，定位飞机在x轴、y轴和z轴的坐标数据以形成数据列表，并在三维空间中形成飞行轨迹模型，确定飞机在虚拟场景中的位置；
6、根据飞机在虚拟场景中的位置，形成连续性的实时飞行轨迹数；通过实时飞行轨迹数，选择不同的天气场景，对飞行员在不同环境中的多种场景或多种天气下的视觉功能进行模拟，获取视觉功能模拟结果；
7、将视觉功能模拟结果与真实结果进行对比，通过分析光学质量评价指标，对飞行员的视觉功能进行评估。
8、优选地，所述对飞行员在不同环境状态下的飞行进行模拟包括飞行操控模拟、场景模拟、气候模拟和时辰模拟，其中：
9、飞行操控模拟包括起飞、爬升、转向、平飞、下降及降落；模拟起飞，飞行员通过控制飞机的起飞过程，配置起飞所需的参数包括油门控制和飞行速度；模拟爬升，在完成起飞阶段后，飞行员需将飞机引导至预定的飞行高度，需要控制飞机的速度、角度和高；模拟转向，飞行员通过控制飞行控制系统包括方向舵，进行机体的转向操作；模拟平飞，飞行员需维持飞机在指定高度和速度的稳定飞行；模拟下降，飞行员需要控制飞机的下降角度、速度和姿态；模拟降落，飞行员练习掌握如何对准跑道、控制速度和高度，在飞行过程中出现僚机，以固定姿态飞行，并依照当前的飞行状态调整飞行速度；
10、场景模拟包括山地、平原、雪山地和海洋；山地场景，无机场设置；平原场景，设置机场一处，包含机场建筑，用于起飞降落；雪山地场景，不设置机场；海洋场景，将海洋中的船舶作为参照物；
11、气候模拟包括晴天、阴天、多云和大雾；
12、时辰模拟，不同的时辰光线条件不同，对飞行员的空间感知有很大影响；白天的强光使飞行员暂时失明；夜航时，需依赖仪表进行飞行；黄昏时，光线变化迅速，对飞行员的适应能力和精力集中提出更高的要求，其中，在平原场景时，有机场起降任务，机场的灯光作为引导。
13、优选地，所述获取模拟的空气动力学数据和动力系统数据，包括以下步骤：
14、通过虚幻引擎ue5的多光源模拟渲染功能，采用平行光与点光混合渲染并叠加指数雾、粒子云，使光源进一步产生折射或散射；
15、当模拟得到现实环境的复杂光源性后，再次叠加反射场盒子进一步增加环境中的光源方向复杂度；
16、并在场景中留下数值修改接口，使得再邀请飞行员采集环境数据后进行改正。
17、优选地，所述构建复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型，包括以下步骤：
18、采用高清贴图模拟飞机的3d模型，以maya为基础，结合雕模软件zbrush增加通过雕刻模式制作的高面数、多细节的精细雕刻组件和模型精细度，构建复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型；
19、将构建的复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型导入maya中进行拓模操作，通过环形光源将高精度模型上的细节拓展成法线贴图或高度图，模拟在飞行任务中飞行员切换驾驶舱环境与飞行中途径环境。
20、优选地，所述计算飞机的飞行状态为根据空气动力数据与动力系统数据，通过重力、阻力和升力物理代码公式数据计算获得。
21、优选地，所述飞行轨迹模型的形成，包括以下步骤：
22、记录飞行数据以每m秒为间隔，定位飞机的x轴、y轴和z轴坐标数据形成数据列表，并通过把定位的坐标数据在三维空间中标记位置，串联起所有标记位置后形成一个拥有行进方向的三维路线模型的方式在三维空间中形成飞行轨迹模型。
23、优选地，所述连续性的实时飞行轨迹数是通过每帧连续定位飞机位置形成的。
24、优选地，所述获取视觉功能模拟结果，包括以下步骤：
25、通过实时飞行轨迹数，通过虚拟现实技术对飞行员在不同环境中的多个场景或多种天气下的视觉功能进行模拟。
26、优选地，所述真实结果的获取，包括以下步骤：
27、采用卫星地图的高程图、高度图、高清卫星照片进行地图搭建，还原飞行员在飞行过程中的近远景真实度，并完成对视觉功能的反复刺激；
28、在空中使用粒子云、指数雾、环境光、阴影渲染，模拟飞机飞行的所有动作，搭建贴近现实世界环境的拟真过程搭建，获取在环境中的多个场景或多种天气及时间的真实结果。
29、优选地，所述光学质量评价指标包括高阶像差、低阶像差、对比敏感度、点扩散函数、调节力和屈光度，其中：
30、所述低阶像差包括近视、远视和散光；
31、所述高阶像差包括球差、彗差和不规则散光；
32、所述对比敏感度为视觉系统能觉察的对比度阈值的倒数，即对比敏感度＝1/对比度阈值；对比度阈值越低，对比敏感度越高，表明视觉功能好，在某一空间频率，视觉系统有一定的对比敏感度；反之，在同一对比度时，视觉系统有一定的空间频率分辨力；
33、所述点扩散函数为点状物体在视网膜成像的光强度分布；点扩散函数形成的光斑面积越小，视网膜成像质量越好；
34、所述调节力和屈光度通过验光得到。
35、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
36、本发明提出的评估方法能够克服现有技术中由于过大的场景模拟和高速飞行的飞机在进行不同场景的切换时会占用很多的运算，造成画面延迟以及卡顿，这种延迟和卡顿影响飞行操作，高速飞行会导致飞行员感到不适，最终使得获取的飞行位置定位不准确，从而影响飞行人员的视觉功能评估的技术缺陷。该方法通过获取飞行模拟的空气动力学数据和动力系统数据，构建复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型，获取在飞行任务中飞行员切换驾驶舱环境与飞行中途环境，为准确获取飞机的位置信息提供数据支撑依据。根据构建的精细度计算模型计算飞机的飞行状态，通过对飞机在虚拟场景中的x轴、y轴和z轴的坐标数据形成数据列表并进行记录，并在三维空间中形成飞行轨迹模型，为飞行员生成座舱外景象，描述场景中各种实体的几何形状、相对位置和运动关系，能够准确确定飞机在虚拟场景中的位置。通过读取飞参记录数据，模拟不同仿真环境下的实时飞行轨迹，以具有真实感的三维空间运动轨迹模型的形式将过程、飞参数据等实时显示出来，获得的模拟结果更加贴近现实，将模拟结果与真实结果进行对比分析，使得获得的评估结果更加准确。
1.一种飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述对飞行员在不同环境状态下的飞行进行模拟包括飞行操控模拟、场景模拟、气候模拟和时辰模拟，其中：
3.根据权利要求2所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述获取模拟的空气动力学数据和动力系统数据，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述构建复合空气动力学数据和动力推进数据的精细度计算模型，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述计算飞机的飞行状态为根据空气动力数据与动力系统数据，通过重力、阻力和升力物理代码公式数据计算获得。
6.根据权利要求5所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述飞行轨迹模型的形成，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述连续性的实时飞行轨迹数是通过每帧连续定位飞机位置形成的。
8.根据权利要求7所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述获取视觉功能模拟结果，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述真实结果的获取，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的飞行人员视觉功能评估方法，其特征在于，所述光学质量评价指标包括高阶像差、低阶像差、对比敏感度、点扩散函数、调节力和屈光度，其中：
