具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定发明的范围。

请参阅图1-2，本实施例中的一种飞行训练器环境仿真模拟系统，包括音响仿真系统，用以对声音进行处理；飞行仿真系统，用以发送飞行仿真数据；功率放大器；音响，用以播放声音，其中，所述音响仿真系统包括音色库、合成器和音响仿真程序；所述音色库由采集的声音样本制作而成，用以供应程序控制和调用；所述音响仿真程序用以接收来自飞行仿真系统的仿真数据并根据飞机当前的飞行状态和参数向合成器实时发送MIDI消息；所述合成器用以按照MIDI消息播放音色库内的声音样本输出音频信号，。

具体的，音响仿真程序通过以太网接收来自飞行仿真系统的仿真数据并根据飞机当前的飞行状态和参数向合成器实时发送MIDI消息，合成器按照MIDI消息播放音色库内的声音样本输出音频信号，音频信号最终经过功放送至布置在座舱内的音箱。

其中，所述音响仿真系统还包括网络通讯模块、图形显示模块、参数设置模块、时钟模块、数据分析模块、声音生成模块和数据采集模块。

所述网络通讯模块的主要功能是与飞行仿真系统进行数据通讯，该模块接收来自飞行仿真系统的飞行参数及命令并将本地的信息回馈给对方，考虑到实时性，模块采用面向无连接的UDP通信协议，通讯周期10毫秒。

图形显示模块向用户提供可视化的界面，主要功能是实时显示声音的时域波形、频谱和系统参数。

用户通过参数设置模块输入系统运行过程中所需要的参数，该模块允许用户在运行过程中随时修改参数。

时钟模块提供精度为1毫秒的仿真时钟，任务的准确分时调度正是基于此。

数据分析模块用于对音频信号的频谱分析，分析结果通过图形显示模块显示出来以便于观察。

声音生成模块是整个软件的核心，完成从飞行参数到MIDI消息的转换并向声卡实时发送MIDI消息，从而产生特定环境下的声音。

数据采集模块完成音频数据实时采集和保存的任务，以供其它模块使用和离线处理，考虑采集的连续性和实时性，该模块使用了回调函数、双缓冲区等机制。

对于声音样本的采集，首先要对每一种音源采音，录制大量具有代表性的声音样本，并对样本做一些必要的预处理，对每一个特定状态下的样本立音量控制函数和音调控制函数，确定其作用范围，为了弥补音调分辨率低的缺点同时提高仿真逼真度，需要录制尽可能多的状态下的声音样本，特别是要录制处于音调分辨率比较低或人耳比较敏感的状态区间的声音样本，显然，随着声音样本数目的增加，当给定直升机的飞行状态参数时，对声音样本搜索匹配的时间开销要增加，为此，采用二分法或建立哈希表以提高搜索速度，声音样本准备好之后，使用音色库制作软件将这些声音样本按照要求制作成音色库以供应用程序控制和调用。

需要说明的是，音色库中的每种乐器都有很多属性参数，在实际中可根据需要调整这些属性参数的值以改变乐器的音效，针对一些特殊的需要可以将乐器下属的不同声音样本按照键域或力度域进行分层或混合，将不同的音源置于不同的MIDI通道即可实现多音源的混音，最终，应用程序向MIDI设备发送MIDI消息控制声音变化，完成声音的实时生成。

其中，音量控制函数和音调控制函数的建立方法如下：

随着桨片通过频率的升高，旋转噪声的各次谐波频率也随之升高，桨片通过频率的计算式如下：

f_b＝Bn/60

式中：f_b是桨片通过频率(单位：Hz)；B是旋翼桨片数：n是旋翼转速(单位：转/分钟)；

另外，总桨距角的改变会对旋翼噪声场的声压级产生较大的影响；

根据上面的论述，现在设旋翼在某一给定桨片通过频率F_b和总桨距角的条件下(忽略其它因素的影响)的声压时间历程函数为P(f，f_b，)(t为时间)并给定两组参数(f_b1，)和(f_b2，)，f_b1、f_b2均不为零且(f_b2-f_b1)＜ε，ε为给定正数，我们给出如下式：

其中，q＝f_b2-f_b1；a＝f_b2/f_b1；v₁(l，q)为(f_b1，ε)条件下的声压增益函数，v₁(l，q)≥0且满足v₁(0，0)＝1；F{s(t)}表示对s(t)做傅立叶变换，符号“≌”在这里表示相似的关系；

式中的含义是当桨片通过频率在小范围内变动时，认为旋翼在(f_b2，)条件下的声压频谱相似于对(f_b1，)条件下的声压时间历程函数做时间尺度及增益变换后得来的声压频谱，也就是说我们可以利用变音调和改变音量的方法从(f_b1，)条件下的旋翼声音得到近似于(f_b2，)条件下的旋翼声音，如果预先录制旋翼在一系列转速状态下的噪声样本，样本长度为浆片通过周期的整数倍，使用上述方法就可以模拟出旋翼在更多状态下的噪声。

为了能够让用户观察到音频数据的波形和频谱，必须要对声音信号实时采集分析并将其可视化，最终给用户提供更为直观的图形显示，双缓冲技术和回调函数机制在音频数据的采集中起到了关键性的作用，从而确保能够高速、实时和连续地采集音频数据。

音响仿真系统同飞行仿真系统通过以太网相连，数据通讯使用面向无连接的用户数据报协议UDP，和面向连接方式的TCP通讯协议相比，UDP更为简洁快速，为了消除以太网传输时的不确定性，音响仿真系统和飞行仿真系统之间采用点到点的连接方式。

程序内各个任务模块的准确分时调度需要高精度的时钟来支持，在windows平台上使用多媒体定时器可以实现精度为1毫秒的时钟，而且该时钟独立于其它线程，不受其它线程运行情况的干扰。

本发明的飞行训练器环境仿真模拟方法，包括以下步骤：

S1、音响仿真程序通过以太网接收来自飞行仿真系统的仿真数据并根据飞机当前的飞行状态和参数向合成器实时发送MIDI消息；

S2、合成器按照MIDI消息播放音色库内的声音样本输出音频信号；

S3、音频信号最终经过功放送至布置在座舱内的音箱。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被图1中处理器执行。

本发明的一种飞行训练器环境仿真模拟系统及其方法，和通常在频域建模或插值的方法相比，该方法具有处理速度快、计算简单、编程实现容易、能够方便处理大量声音样本等特点，声音仿真在样本点上逼真度高，增加沉浸感，使飞行员身临其境，帮助飞行员从听觉能正确判断出飞机的飞行状态，在高度逼真的环境下飞行员能够身临其境，拥有更好的训练效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。