飞行器飞行实时仿真系统主要利用飞行数据可视化技术,以三维的形式动态地模拟飞机飞行的实际情况,全面、综合地展现飞机飞行状态及各种综合信息,从而有效地发现和分析飞行中所存在的问题,为进一步的飞行测试提供可靠的依据。因而,飞行实时仿真系统的研究具有重要的现实应用意义。但是,飞行器飞行实时仿真系统需要处理大规模的网格数据,比如飞机造型的虚拟仿真,庞大的地形网格数据等。因此,如何有效地防止数据堵塞或“闪屏”现象,加快系统在计算机上运行的速度,成为飞行实时仿真系统研究领域的一个重要课题。近年来,随着计算机图形显卡硬件的迅猛发展,新一代图形硬件可编程的图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)应运而生。图形处理器作为一个专门的图形处理单元,采用了并行处理以及专注于计算的体系架构,从硬件上对整个图形渲染管线进行加速,具有完整的几何变换、光照和纹理计算等功能。因此,有效地应用最新的图形学可编程GPU技术,对实时仿真系统中大规模网格数据实现GPU硬件加速,成为计算机图形学和实时仿真领域的一个研究热点。传统的曲面渲染方法具有交互性能差、运行时计算成本开销大、光照走样等缺点。为了克服其不足,本文充分利用图形处理器(GPU)的可编程性和高度并行计算特性,在GPU上实现了基于投影网格的视点相关的曲面渲染技术,并将这种渲染技术应用到飞行器飞行实时仿真系统的地形渲染中,为解决大规模地形网格数据的处理提供了一个有效的途径。基于GPU投影网格的曲面渲染技术具有如下优点:第一,方法的紧凑一致性,方便所有的计算都在GPU上进行,运算速度快,大大减轻了CPU的负荷;第二、穿过投影网格的投射光线将自动生成具有不同细节层次的曲面网格,不用在CPU中预先设置好细节层次的结构,并且随着视点的动态移动,实时更新网格的细节层次;第三,每一帧都是仅渲染投影网格的三角形,保证了稳定的帧率,生成与视点相关的曲面。这些优点都归功于GPU不断提高的并行运算处理能力。因此,这种渲染技术具有很好的实时交互性,在工程上有着广泛的应用前景。本文给出了基于GPU投影网格框架的Bezier曲面渲染和地形渲染的具体应用例子。作为这种渲染技术的应用,本文最后介绍了ARJ 21新支线客机飞行实时仿真系统的总体架构。