摘要：当前我国的航空航天领域正处于飞速发展的过程当中，基于图形工作站的塔台管制模拟器能够利用编程技术及图像生成技术，进行机场周边环境的模拟，并在计算机当中模拟飞机的运行轨迹。本文根据对当前空中交通管理当中的方法及模式，对基于图形工作站的塔台管制模拟器的设计及其实现进行了探究，以供参考。
关键词：图形工作站；塔台管制模拟器；三维动画
引言
塔台管制工作的内容较为复杂，在很多航空领域当中，参与塔台管制工作实践之前，都需要使用塔台管制模拟器进行相关操作的熟悉及训练，这种模式有效提升了塔台管制工作的有效性，为航空安全提供了更坚实的安全保障。在当前的空中交通管制当中，塔台管制模拟器具有更为全面的作用，应当加强系统设计的科学性，加大基于图形工作站的塔台管制模拟器系统的研发力度，下面就针对本系统的整体性设计进行简要分析及探讨。
1系统的整体性设计
1.1系统的开发环境
当前已有的系统开发技术是基于SGI IRIS图形工作站Octane这一平台，利用The IRIS Developers Option所提供的SGI平台上开发应用程序的软件支持环境，结合这一环境选择程序设计语言、开发工具、编程接口等。这种开发环境，相比于前期的个人计算机图形系统而言，具有更佳的处理能力、运算速度并获得了更多灵活的功能选择，是当前应用率较高的开发环境，也是本文所提到的塔台管制模拟器的开发环境。此外，在编程方面使用的是Motif所提供的编程接口，包括XLIB、Motif Toolkit等等，使用联合编程的方式，使用c++作为基本的开发语言，共同努力用于开发X-Window客户程序，以Open GL作为图形的处理技术。以上程序为开发提供了基础性支持，在科学编程及系统设计的基础上，即可进行专业软件的研发，且成型的软件能够在Linux体统及Unix系统当中进行共享。
1.2系统的设计
在进行塔台管制模拟器的设计时，应结合塔台管制工作的各项程序进行分析，并对塔台管制员的主要工作内容进行全面的了解，而后结合这些需求，进行用户需求的分析及设计方案的制定。塔台管制的主要工作就是飞机的调配，通过对进场及离场的飞机的顺序的调整及控制，保障飞行的安全性及有序性。为了能够让飞行员及时了解飞行信息，塔台控制方面需要与飞行员保持联系。塔台管制的主要指令包括：进入跑道、起飞、地面等待、空中等待、着陆等。此外，塔台控制系统需要能够对周围的环境因素具有充分的了解，并能够模拟基于现实环境的相应飞行调度路径。需要系统能够具有视景功能，且塔台的视野应稳定而开阔，能够捕捉到动静态两种类型的图像，并将这些图像准确的呈现出来。为了使动态图像的捕捉能够足够清晰，应当采用标准化的飞行及运动路径，采用统一标准进行停机，使动态图像能够为指导实践而服务。这些管制指令是系统设计当中必须考虑的内容，并结合这些工作内容及指令，进行相应的操作程序、管理功能的有效设计，使系统能够实现相应的管制功能。
基于以上分析的基础上，可以选择的方法为静态图像、缓慢运动的图像以及动态图像的分别呈现方式，通过迭加的方式进行显示。其中静态图像应使用清晰度较高的想读，而缓慢运动的图像可以使用存储目标图像序列的方式，模拟运动轨迹，对风、云等情况进行分析及判断。动态图像则可使用实施动态生成的方式，保障飞机运动的动态模拟情况与实际情况相符。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆系统的数据库方面大致可以分为仿真图像及系统图像两个部分，利用仿真数据库及相关参数，来进行情境的模拟，进行标准化飞行、等待等环节的设定。系统图像数据库则用于存储图像生成所需的各类数据包，为真实有效的模拟提供真实数据作为参考。
2三维视景的生成
视景系统的主要功能在于生成与实际环境相同的连续性动态画面，不仅包括了机场当中的飞机、来往车辆等运动路径，而且还能够显示天气、环境等自然现象。利用模拟软件可以进行三维仿真视觉图像效果的制作，在进行软件的开发时，需要建立的模型较为复杂，且软件当中仅有基本的绘制函数，想要建立起能够全面反映塔台控制范围内的全部场景，包括机场、天空、绿地、云、雾等，需要采用半球形包裹矩形平面的方法，进行三维立体模型的建立。软件当中已经有一些较为规则的图形，在进行三维模型的建立时，可以直接使用这些图元来代表各种场景，如用巨型来表示机场等。为了提升三维视景的再现能力，应当对整个场景当中各个物体的参数进行测绘及记录，在机场、飞机等原有的数据信息发生变化后，应及时进行原有数据的调换及修改。由于场景当中的颜色会根据天气等环境因素的变化而变化，所以，在进行颜色的坐标定义时，应当将代表天空的半球体内部标记为天空的颜色，并将内部的明暗处理方式设置为光滑处理，使得半球壳的内部颜色能够进行自然的过度，显示出更为逼真的视觉效果。此外，应当为塔台管制提供更为全面的视角，应当根据实现变化的原理，在模拟器当中进行位置的转化，通过切换大小的方式，来进行视角的切换，达到拓展观察视域的目的。
3飞行动画的实现
飞行动画模拟的是飞机在机场停机、起飞、降落的运动活动，想用实现这一动画效果，应当利用三维建模工具进行飞机的绘制，而后建立起与飞机实体同比例的三维飞机体，而后将这一三维实体按照标准的格式，输出为表面数据文件，而后进行飞机模型各个表面法向量和各个顶点的法向量的计算，并得到归一化向量。为了提升操作方面的便捷性，可以将飞机显示的全部操作集成到同一个PLANE类当中，为后续的数据显示与调整提供便利。在进行三维飞机运动轨迹的设计时，应结合不同类型飞机的飞行模式，实现飞机在空间点当中绕自身轴的相关运动，将飞机的中心或中心移到空间坐标的原点当中，结合不同的飞行路径及飞行方式，选择相应的飞行路径，及飞机自身的翻转、俯仰等动作。最终得出的三维动画，能够将飞机的飞行放置到三维场景当中，使其与周边的环境的动态变化保持时间方面的一致性，展示出较为贴近实际的三维立体动画，实现预期的塔台管制模拟器。
结语
在当前的航天交通当中，对于日常飞行调控的任务艰巨，且任务量较大，为了进一步提升本部分的安全性及可控性，应当从提升塔台管制方面的科学性、有效性方面入手。结合航空中交通管制的工作内容，进行塔台控制功能的整体性设计，使塔台控制工作的效率及效果得以提升，并利用图形工作站上的开发环境，结合塔台管制模拟器的核心技术，进行数据库的建立及模拟系统的进一步设计，生成真实的三维场景，为塔台管制及飞行安全提供帮助。
参考文献
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论文作者:冯千智
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/22
标签：塔台论文; 管制论文; 图像论文; 模拟器论文; 飞机论文; 系统论文; 环境论文; 《防护工程》2019年第1期论文;