1.一种具有可扩展性虚拟空间的无人机VR训练方法,其特征在于,包括如下步骤:S1,无人机VR训练准备,无人机VR训练准备包括以下部分:部分一,建立大规模场景的三维模型简称三维场景模型B;对三维场景模型B进行简化处理得到大规模场景的简化三维模型,简称为三维场景模型C;
部分二,水平地面铺设标记图案的矩形定位图,无人机通过下视摄像头采集定位图图像,确定其空间平面坐标,矩形定位图的边界确定了无人机实际最大飞行的水平范围;无人机通过超声波传感器确定其飞行垂直高度,以矩形定位图中心垂直向上定义无人机实际飞行最大高度;通过水平地面的矩形定位图和设定最大飞行高度,确定无人机实际最大飞行空间;
部分三,与无人机实际最大飞行空间相对应的三维场景模型为三维场景模型B中的局部模型A,其中,局部模型A为三维场景模型B中的局部模型;设定三维场景模型B中局部模型B以局部模型A的中心为空间中心,空间范围为局部模型A的27倍;设定三维场景模型C中局部模型C以局部模型A的中心为空间中心,空间范围为局部模型A的8000倍,局部模型B比局部模型A的空间范围大,局部模型C比局部模型B的空间范围大;
部分四,对实际飞行的无人机进行建模,生成三维场景模型中的虚拟无人机模型,地面计算机加载局部模型B、局部模型C和虚拟无人机模型到计算内存中;
S2,无人机VR训练阶段,利用AI程序或飞手控制无人机在实际空间中飞行;无人机通过下视摄像头采集水平地面上带有规则图案的矩形定位图的实时图像,进行视觉计算确定无人机实际飞行的水平位置;无人机通过超声波传感器测量无人机实际飞行高度;
S3,通过地面计算机将局部模型B、局部模型C和虚拟无人机模型实时渲染,分别以无人机的第一视角和第三视角显示在大屏幕上;
S4,通过地面计算机检测虚拟无人机是否飞出局部模型A范围或者与局部模型A中的虚拟物体发生碰撞;
所述步骤S3中,无人机以第一视角显示实时渲染图像顺序如下:第一步,以无人机的前视摄像头方向作为第一视角,第一视角即投影方向,前视摄像头的焦点作为虚拟无人机视点,将局部模型C的三维低分辨率网格模型经过投影产生大范围场景的渲染图像C和深度缓冲区C;
第二步,按照第一步的视点和投影方向,将局部模型B的三维高分辨率网格模型经过投影产生大范围场景的渲染图像B和深度缓冲区B;
第三步,根据渲染图像C、B的深度缓冲区C、B中像素深度值的大小,决定最终渲染图像的像素值,将最终渲染图像显示在大屏幕上;
所述步骤S3中,无人机以第三视角显示实时渲染图像步骤如下:步骤一,以无人机的后上方相应的位置作为视点,视点到无人机中心的方向即投影方向,局部模型C的三维低分辨率网格模型经过投影产生大范围场景的渲染图像C和深度缓冲区C;
步骤二,按照步骤一的视点和投影方向,将局部模型B的三维高分辨率网格模型经过投影产生大范围场景的渲染图像B和深度缓冲区B;
步骤三,按照步骤一的视点和投影方向,将虚拟无人机的三维网格模型经过投影产生虚拟无人机的渲染图像D和深度缓冲区D;
步骤四,根据渲染图像C、B、D的深度缓冲区C、B、D中像素深度值的大小,决定最终渲染图像的像素值,将最终渲染图像显示在大屏幕上。
2.根据权利要求1所述的一种具有可扩展性虚拟空间的无人机VR训练方法,其特征在于,所述步骤S1中,三维场景模型和虚拟无人机模型均采用三角网格模型。
3.根据权利要求1所述的一种具有可扩展性虚拟空间的无人机VR训练方法,其特征在于,所述步骤S1中的部分一里,三维模型的建立通过三维激光扫描获取真实场景的立体点云,再通过建模平台生成大规模真实场景的三维模型,或者直接通过建模平台生成大规模虚拟场景的三维场景模型。
4.根据权利要求1所述的一种具有可扩展性虚拟空间的无人机VR训练方法,其特征在于,所述步骤S4中,检测虚拟无人机是否飞出局部模型A范围或者与局部模型A中的虚拟物体发生碰撞,具体情况分为以下三种:情况一,虚拟无人机飞出局部模型A,地面计算机保存无人机飞出点位置,对应于虚拟无人机刚飞出局部模型A包围盒时的虚拟无人机中心位置;无人机在程序控制下,飞回到实际最大飞行空间的中心;以对应于虚拟无人机刚飞出局部模型A包围盒时的虚拟无人机中心位置为局部模型A的中心,地面计算机加载相应的局部模型A、B、C到计算内存中,转到S2执行;
情况二,虚拟无人机与局部模型A中的虚拟物体发生碰撞,本次无人机VR训练结束,转到S1执行;
情况三,虚拟无人机没有与局部模型A中的虚拟物体发生碰撞,并且虚拟无人机在局部模型A包围盒中,转到S2执行。