一種視景生成器的製造方法
2024-03-05 10:50:15 1
一種視景生成器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種視景生成器，包括伺服器機箱、網絡交換機、KVM控制臺、主管理節點計算機、從節點渲染計算機組和圖像管理計算機。渲染計算機組包括多臺從節點渲染計算機，多臺渲染計算機的渲染單元採用級聯方式連接，實現對圖像的同步渲染，渲染計算機的渲染單元包括同步卡和顯卡，同步卡和顯卡通過連接器相連接。圖像信號經過各個渲染單元渲染輸入到圖像管理計算機，經過圖像管理計算機的邊緣融合和幾何矯正後生成多通道圖像信號輸入到顯示系統，呈現高質量、高穩定性的圖像。採用2U伺服器熱管散熱器保證視景生成器工作環境穩定，視景生成器還採用2U尺寸的機箱進行封裝，減小生成器的佔用空間，也使得視景生成器維護便捷、移動方便。
【專利說明】一種視景生成器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及視景生成器，尤其涉及一種應用於飛機模擬器上的視景生成器。
【背景技術】
[0002]IG,英文全稱:Image Generator,中文全稱:視景生成器。用於飛行員模擬實際飛行任務中的景物環境的圖像處理，視景生成器處理的圖像為駕駛員提供70%以上的有用信息，視景生成器應該具有性能穩定和清晰度高、逼真度強等特點。
[0003]飛行員模擬訓練時對視景系統和視景圖像質量的要求非常高，不但要求其畫面逼真、視場角度大、延時不超過150ms，而且要求能夠產生座艙外的景象，包括機場跑道、燈光、建築物、田野、河流、道路、地形地貌等。在此之上，還應能模擬如氣象條件如能見度、霧、雨、雪等，以及白天、黃昏、夜間的景色和活動目標。總之，視景系統應給飛行員聲臨其境的感覺。這些圖像的顯示都對視景生成器的要求非常高，視景系統的工作性能完全依賴於視景生成器。國外的視景生成器一般都採用4U高機箱，造成視景生成器的體積龐大，日常工作人員對視景生成器的維護也不方便快捷；同時，較長時間的工作會使得視景生成器的溫度環境惡劣；並且國外的視景生成器造價也比較昂貴，後期用戶對視景生成器的維護成本也比較高。如何構建具有低成本、高性能、體積小、散熱好和高穩定性的多通道視景生成器，滿足用戶初、中、高各個級別的可視化仿真訓練的應用需求，是本實用新型需要解決的問題。
實用新型內容
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的在於提出了一種視景生成器，該視景生成器採用多通道圖像渲染模塊即設置了多臺從節點渲染計算機，能夠穩定同步輸出60HZ的高品質圖像，具有低成本、高性能、體積小、散熱好和高穩定性的優點，同時降低用戶的初始投入成本和維護成本。
[0005]本實用新型的技術方案為:
[0006]一種視景生成器，包括:
[0007]KVM控制臺，其用於對人機互動控制信息進行管理和控制；
[0008]主管理節點計算機和多臺從節點渲染計算機，所述主管理節點計算機和多臺從節點渲染計算機均與所述KVM控制臺進行連接，該主管理節點計算機用於對多臺從節點渲染計算機進行管理和控制，所述多臺從節點渲染計算機通過級聯的方式進行連接且所述每臺從節點渲染計算機均包括顯卡和同步卡使多臺從節點渲染計算機進行同步渲染，所述顯卡和同步卡之間通過一連接器進行連接，其中，第一臺從節點渲染計算機為幀同步伺服器，進行幀同步信號發生，其它從節點渲染計算機均為幀同步客戶端；
[0009]圖像管理節點計算機，所述每臺從節點渲染計算機均與所述圖像管理節點計算機連接以使所述圖像管理節點計算機對每臺從節點渲染計算機渲染出的圖像進行實時處理。
[0010]優選的是，所述的視景生成器，還包括網絡交換機，其與所述主管理節點計算機和多臺從節點渲染計算機均連接，負責網絡的聯通及數據的交互傳輸。[0011 ] 優選的是，所述的視景生成器，還包括伺服器機箱，其為2U伺服器機箱，所述KVM控制臺、主管理節點計算機、多臺從節點渲染計算機、圖像管理節點計算機和網絡交換機均設置在所述伺服器機箱中。
[0012]優選的是，所述的視景生成器，還包括渲染節點計算機機箱，所述渲染機箱中最大容納從節點渲染計算機的個數為13個，所述伺服器機箱中設置有3臺從節點渲染計算機。
[0013]優選的是，所述的視景生成器，所述圖像管理計算機包括輸入管理器、幾何矯正器、邊緣融合器和輸出管理器，所述每臺從節點渲染計算機均與所述輸入管理器進行連接，所述輸入管理器、幾何校正器、邊緣融合器和輸出管理器按順序依次連接，所述輸出管理器的輸出端為圖像信號輸出通道，所述輸出管理器的輸出端與顯示系統成像設備連接。
[0014]優選的是，所述的視景生成器，所述同步卡的型號為G-SYNC II，所述顯卡的型號為NVIDA Q5000，所述連接器的型號為SYNC + SDI。
[0015]優選的是，所述的視景生成器，所述渲染節點計算機機箱為2U伺服器機箱。
[0016]優選的是，所述的視景生成器，所述伺服器機箱共分為七層結構，第一層放置KVM控制臺，第二層放置網絡交換機，第三層放置主管理節點計算機，第四至第六層的每層均放置一臺從節點渲染計算機，第七層放置圖像管理節點計算機和熱管散熱器，所述第一層和第二層之間設置有抽屜式隔板，第二層至第七層每層均設置有散熱安裝架。
[0017]優選的是，所述的視景生成器，所述伺服器機箱為2U伺服器機箱，所述熱管散熱器為2U伺服器熱管散熱器。
[0018]優選的是，所述的視景生成器，所述伺服器機箱底部設置有2根圓柱形支腿。
[0019]本實用新型所述的視景生成器，依據飛行員飛行模擬的特點，設計了具有多通道同步圖像渲染的渲染節點計算機組，實現了高穩定性和高質量的60HZ圖像的同步輸出，同時，相對於傳統集群式視景生成器採用的4U機箱，本發明的視景生成器採用的2U伺服器機箱，節省了一半的空間，也加強了維護便捷性；還採用了 2U伺服器熱管散熱器，保證視景生成器的工作穩定性。本發明的視景生成器採用的商用貨架類PC產品:NVIDA Q500顯卡、G-SYNC II同步卡、SYNCI SDI連接器，滿足圖像要求的同時，還降低用戶的初始投入成本和維護成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型所述的視景生成器的側面結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型所述的視景生成器的連接示意圖；
[0022]圖3為本實用新型所述的渲染計算機的渲染單元連接示意圖；
[0023]圖4為本實用新型所述的渲染計算機的渲染單元結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型所述的圖像管理節點計算機的結構示意圖；
[0025]圖6為本實用新型所述的渲染節點計算機機箱的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0027]如圖1所示，是本實用新型所述的視景生成器的側面結構示意圖。包括伺服器機箱17，所述伺服器機箱17共分為七層結構，第一層放置KVM控制臺1，第二層放置網絡交換機2，第三層放置主管理節點計算機3，第四層放置第一渲染節點計算機4，第五層放置第二渲染節點計算機5，第六層放置第三渲染節點計算機6，第七層放置圖像管理節點計算機7和熱管散熱器8，所述伺服器機箱17的第一層與第二層之間設置有抽屜式隔板9，第二層到第七層每相鄰兩層之間設置有安裝架10-15。
[0028]所述網絡交換機通過網線與主管理節點計算機3相連接，所述主管理節點計算機3通過網線與所述第一渲染節點計算機4相連接；所述第一渲染節點計算機4、第二渲染節點計算機5和第三渲染節點計算機6採用級聯方式連接:第一渲染節點計算機4作為幀同步伺服器，進行幀同步信號發生；第二渲染節點計算機5和第三渲染節點計算機6作為幀同步客戶端，第二渲染節點計算機5和第三渲染節點計算機6通過網線分別與第一渲染節點計算機4相連接；所述主管理節點計算機3、第一渲染節點計算機4、第二渲染節點計算機5和第三渲染節點計算機6再分別通過KVM纜線與所述KVM控制臺I相連接，所述KVM控制臺I包括顯示器、鍵盤和滑鼠，所述抽屜式隔板9方便KVM控制臺滑出工作，所述第一渲染節點計算機4、第二渲染節點計算機5和第三渲染節點計算機6分別通過數字視頻接口數據線與圖像管理節點計算機7相連接，所述熱管散熱器8為圖像管理節點計算機7提供良好的散熱環境，提高圖像管理節點計算機7的工作穩定性，伺服器機箱底部設置有2根圓柱形支腿16，使得伺服器機箱放置穩定。
[0029]如圖2所示，一種視景生成器，包括:KVM控制臺、網絡交換機、主管理節點計算機、從節點渲染計算機組和圖像管理節點計算機。KVM控制臺，其用於對人機互動控制信息進行管理和控制，其與主管理節點計算機和渲染節點計算機組相連，用於對整個系統的節點輸入控制數據；網絡交換機，其輸入端為主控信號輸入端，用於網絡的聯通和數據的交互傳輸；主管理節點計算機，其與網絡交換機相連，主管理節點計算機是整個系統的管理節點，用於各種參數設置以及圖形圖像管理和控制；從節點渲染計算機組，其與主管理節點計算機相連，根據視場角的設置，用於各個區域圖像生成及渲染繪製；圖像管理節點計算機，其與渲染節點計算機組相連，用於將渲染節點計算機組所生成的圖形圖像按照顯示系統要求的進行幾何校正和邊緣融合處理，圖像管理節點計算機的輸出端為圖像信號輸出端。渲染節點計算機組還包括多個渲染單元，渲染單元包括同步卡和顯卡，同步卡採用G-SYNC II，顯卡採用NVIDA Q500顯卡，同步卡和顯卡通過連接器相連接，連接器採用SYNC | SDI連接器。
[0030]如圖3所示，是從節點渲染計算機的渲染單元連接示意圖，伺服器機箱中設置有三臺從節點渲染計算機:渲染單元I作為同步伺服器，進行幀同步信號發生；渲染單元2和渲染單元3作為幀同步客戶端，渲染單元2和渲染單元3通過CAT5網線與渲染單元I相連接。
[0031]如圖4所示，是本實用新型所述的渲染計算機的渲染單元結構示意圖。每個渲染單元主要由NVIDIA Q5000顯卡(18)和G-SYC II同步卡(19)組成，NVIDIA Q5000顯卡
(18)插入主板上的PC1-E插槽(20)上，NVIDIA Q5000顯卡(18)與G-SYC II同步卡(19)之間由SYNCl SDI連接器(21)連接起來，固定插件(22)將SYNC | SDI連接器(21)固定在NVIDIA Q5000顯卡(18)和G-SYC II同步卡(19)上，採用6針PC1-E電源插槽(23)或者SATA插槽(24)為顯卡NVIDIA Q5000顯卡(18)供電。
[0032]如圖5所示，是圖像管理節點計算機的結構圖。圖像管理節點計算機包括輸入管理器、輸出管理器、邊緣融合器和幾何矯正器。輸入管理器通過3根DVI數據線分別連接3個渲染單元，輸出管理器的輸出端為圖像信號輸出通道，圖像信號輸出通道為3個數字視頻輸出口。
[0033]如圖6所示，是渲染節點計算機機箱的結構示意圖。當訓練需求增加時，對圖像數量的要求增大時，需要更多的渲染節點計算機配合完成訓練。25為渲染機箱，26為第四渲染節點計算機，27為散熱安裝架，28為第五渲染幾點計算機，29為第N (N不大於16)渲染節點計算機，30為2根圓柱形支腿，使得渲染機箱放置穩定。渲染節點計算機機箱最高可以支持13個渲染節點計算機，渲染機箱中的渲染計算機組也採用級聯方式連接，與伺服器機箱中的3個渲染節點計算機最高可以級聯形成16通道的渲染計算機組，可以滿足更高要求的訓練顯示。
[0034]本實用新型的視景生成器已經在直升機模擬器上進行了應用，具體工作過程為:網絡交換機的輸入端連接直升機模擬器的信號輸出端，直升機模擬器的主控信號輸入到網絡交換機，經過無緩存無阻塞傳輸後輸入到主管理節點計算機，主管理節點計算機是整個系統的管理節點，負責對圖像進行各種參數設置及圖形圖像管理及控制，信號經過主管理節點計算機後進入渲染節點計算機組，渲染節點計算機組按照視場角的設置，各個渲染單元通道對各個區域的圖形圖像進行生成及渲染繪製，主管理節點計算機和渲染節點計算機組的輸入數據控制由KVM控制臺控制，3個染單元生成的圖像信號經過3根數字視頻數據線分別輸入到圖像管理節點計算機的輸入管理器，經過幾何校正器的曲面屏幕校正和邊緣融合模塊的邊緣處理後，生成顯示系統所需要的圖像，再經過輸出管理器生成3通道圖像信號，由數字視頻數據線傳輸至顯示系統或成像設備，如投影儀。此時，在顯示系統上將呈現高質量、高穩定性的60HZ圖像。
[0035]儘管本實用新型的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本實用新型的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本實用新型並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
【權利要求】
1.一種視景生成器，其特徵在於:包括: KVM控制臺，其用於對人機互動控制信息進行管理和控制； 主管理節點計算機和多臺從節點渲染計算機，所述主管理節點計算機和多臺從節點渲染計算機均與所述KVM控制臺進行連接，該主管理節點計算機用於對多臺從節點渲染計算機進行管理和控制，所述多臺從節點渲染計算機通過級聯的方式進行連接且所述每臺從節點渲染計算機均包括顯卡和同步卡使多臺從節點渲染計算機進行同步渲染，所述顯卡和同步卡之間通過一連接器進行連接，其中，第一臺從節點渲染計算機為幀同步伺服器，進行幀同步信號發生，其它從節點渲染計算機均為幀同步客戶端； 圖像管理節點計算機，所述每臺從節點渲染計算機均與所述圖像管理節點計算機連接以使所述圖像管理節點計算機對每臺從節點渲染計算機渲染出的圖像進行實時處理。
2.如權利要求1所述的視景生成器，其特徵在於，還包括網絡交換機，其與所述主管理節點計算機和多臺從節點渲染計算機均連接，負責網絡的聯通及數據的交互傳輸。
3.如權利要求2所述的視景生成器，其特徵在於，還包括伺服器機箱，其為2U伺服器機箱，所述KVM控制臺、主管理節點計算機、多臺從節點渲染計算機、圖像管理節點計算機和網絡交換機均設置在所述伺服器機箱中。
4.如權利要求3所述的視景生成器，其特徵在於，還包括渲染節點計算機機箱，所述渲染機箱中最大容納從節點渲染計算機的個數為13個，所述伺服器機箱中設置有3臺從節點渲染計算機。
5.如權利要求1所述的視景生成器，其特徵在於，所述圖像管理計算機包括輸入管理器、幾何矯正器、邊緣融合器和輸出管理器，所述每臺從節點渲染計算機均與所述輸入管理器進行連接，所述輸入管理器、幾何校正器、邊緣融合器和輸出管理器按順序依次連接，所述輸出管理器的輸出端為圖像信號輸出通道，所述輸出管理器的輸出端與顯示系統成像設備連接。
6.如權利要求1所述的視景生成器，其特徵在於，所述同步卡的型號為G-SYNCII，所述顯卡的型號為NVIDA Q5000，所述連接器的型號為SYNC + SDI。
7.如權利要求4所述的視景生成器，其特徵在於，所述渲染節點計算機機箱為2U伺服器機箱。
8.如權利要求3所述的視景生成器，其特徵在於，所述伺服器機箱共分為七層結構，第一層放置KVM控制臺，第二層放置網絡交換機，第三層放置主管理節點計算機，第四至第六層的每層均放置一臺從節點渲染計算機，第七層放置圖像管理節點計算機和熱管散熱器，所述第一層和第二層之間設置有抽屜式隔板，第二層至第七層每相鄰兩層之間均設置有散熱安裝架。
9.如權利要求8所述的視景生成器，其特徵在於，所述伺服器機箱為2U伺服器機箱，所述熱管散熱器為2U伺服器熱管散熱器。
10.如權利要求3所述的視景生成器，其特徵在於，所述伺服器機箱底部設置有2根圓柱形支腿。
【文檔編號】G06T15/00GK204066193SQ201420520827
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】朱巍, 鄧華, 王文潔, 李志捷 申請人:中航遠景（北京）科技股份有限公司