基于3DS模型的飞行再现设计

该文阐述了调用3DS模型结合OpenGL技术编程的飞行再现软件的实现。该仿真软件由飞机上飞参记录数据解算的参数工程值通过积分运算计算飞行航迹坐标，并确定飞机各时刻的姿态。以飞机姿态、仪表和飞行轨迹等形式显示飞机从起飞到着陆各个阶段的动态运动过程。该软件可调用各种类型飞机的3DS模型进行再现，可指定再现仪表，能显示地景图片并采用分形原理渲染背景天空，可进行双机编队飞行再现，能对飞机姿态进行抓拍。该仿真软件功能强，仿真效果较好，能在当前较低配置的微机上流畅运行。     

捷联惯导系统测试中仿真轨迹的设计与分析

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,而各类导航系统性能测试又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数.针对捷联惯性导航系统进行测试的飞机仿真飞行轨迹的设计方法.方法将飞行轨迹分解成若干任务段,根据实际需要,通过自由组合这些任务段,得到一条完整的飞行轨迹.据此设计了一条仿真轨迹并对该轨迹进行了性能分析,结果表明设计方法不仅能够较好的模拟飞机的实际飞行状态,更能有效的检验捷联惯性导航算法的精确性和可靠性,应用效果令人满意.     

飞机纵向飞行轨迹的优化与实现*

本文研究了飞机纵向飞行轨迹的优化技术,选用质点运动能量状态方程为飞机运动模型,直接操作成本为优化指标函数;飞机纵向飞行剖面被假定分为三个飞行段:爬升、巡航和下降;将能量状态引入指标函数,使其成为哈密顿函数中的独立变量,则由动态变分法和极小值原理得到对各飞行轨迹段的优化算法;尔后用Fibonacci单参数搜索法来予以实现。文中给出了部分仿真结果。     

航模飞机实时定位及飞行轨迹记录方法研究

在航模飞机和其他小型飞行器研发和性能试验过程中,飞行轨迹及运动参数等始终是人们十分关注的问题;提出了一种简便方案,使用呈三角形分布的3台超声波测距仪与计算机相连,按照设定的采样时间间隔,同时从不同方位对飞行目标的空间位置进行测距,计算机通过推算将3个距离转换为空间坐标并按对应的时间顺序记录入数据库,连接这些坐标点就可得到飞行轨迹;利用得到的飞行轨迹可以方便地求解一系列飞行性能参数;该方法对分析飞行性能和优化航模飞机结构具有重要作用。     

基于SQP寻优的飞行轨迹规划方法研究

为了有效降低单位航程的燃油消耗,提出了基于SQP寻优的飞行轨迹规划方法.首先构建了适用于寻优的飞机数学模型和发动机数学模型,确定了寻优的目标函数;然后,以发动机推力范围和迎角等为约束条件,构建了寻优模型,基于SQP方法进行了飞行高度轨迹、飞行速度轨迹的寻优规划.仿真结果表明,SQP方法适用于飞机轨迹寻优规划,可以根据不同飞机起飞重量和飞行条件确定飞行高度轨迹与飞行速度轨迹,并可以明显降低飞行的燃油消耗.     

空战战法训练系统目标机飞行轨迹实现

空战战法训练系统是运用仿真手段对指挥员和飞行员进行空战战法训练的虚拟系统,在该系统中,目标飞机的运动及其飞行轨迹生成是关系到系统成败的关键环节。首先分析确定了生成基于现有战法的目标飞机飞行轨迹的步骤;然后针对敌方飞机数据缺乏的实际状况,结合训练系统设计,在保证系统要求的前提下给出了考虑飞行极限参数的简化目标机仿真模型;根据现代空战特点选定了空战机动动作集,并设计了动作库;最后给出了根据时间步长推算的飞行轨迹简化计算模型。经实际检验,该模型可以有效地满足空战战法训练系统的需要。     

一种寻优的BP神经网络飞行轨迹实时跟踪算法

实时跟踪飞行轨迹可以有效地观测偏离预定航迹的程度,为位姿修正提供了参考。提出了一种寻优的BP神经网略实时跟踪飞机飞行轨迹,基于误差平方和最小化原则确定最优的隐层神经元个数。不同的飞行状态对应不同的位姿、速度等数据,飞行数据和飞行条件可以通过神经网络的权值和阈值来表征。通过仿真结果可以看出,设计的寻优BP神经网络具有可靠、准确及快速跟踪等优点。     

基于约束模型的空对地攻击轨迹生成研究

为了适应任务规划系统规划要求的精细程度同时也满足其规划速度的要求,需要建立适合的飞行轨迹数学模型,同时对空对地攻击轨迹生成进行研究.文中分析并建立了空对地攻击的约束模型,提出了基于约束模型的基本飞行机动分解模型,在分析机动模型控制量的基础上建立了该方法的计算模型,并对某类空对地攻击进行了仿真验证.最终结果证明了该方法符合预期的要求,体现了任务规划系统所需要考虑的要素,有助于今后进一步研究作战飞机任务规划系统.     

指北式捷联惯导系统软件的仿真与测试

传统测试用飞行轨迹侧重于模拟飞机真实的飞行轨迹,其导航算法的局限性使得即使出现大的误差也可能无法察觉.改进了一种解析式测试用飞行轨迹的生成方法,设计了一条飞行仿真轨迹,并对轨迹进行了性能分析,指出了方法与传统的飞行轨迹设计方法的优劣.在指北式捷联惯导系统中,对惯性器件进行了建模并设计了惯导系统仿真软件.用所生成的飞行仿真轨迹对导航系统软件进行了测试.通过仿真比较,有效地验证了导航软件的正确性和可靠性.     

一种新的导航系统仿真轨迹设计方法

飞行轨迹动态参数是验证捷联惯导系统、组合导航系统等算法有效性的重要依据。利用飞行控制原理设计了一种通用的飞机飞行仿真轨迹,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了飞行轨迹仿真软件。该仿真软件产生的数据有效地测试了某型导航系统导航参数的误差精度,验证了捷联惯导算法的正确性。     

可重复使用航天器时间协同飞行轨迹优化

针对可重复使用航天器(RLV)时间协同飞行轨迹优化问题,提出了一种基于Radau伪谱法的轨迹优化方法。方法以再入飞行时间可知性、可控性为目标,使用Radau伪谱法对RLV的飞行时间进行预测,进而协调出多RLV的再入协同飞行时间,以此再入飞行时间为终端约束使用Radau伪谱法生成满足协同飞行要求的再入轨迹。仿真结果表明,上述轨迹优化方法可以得到满足时间协同约束、状态约束和控制约束的飞行轨迹,具有较高的稳定性和较快的求解速度。所提方法满足多架RLV时间协同再入飞行的需求,具有很强的实用价值。     

基于能量状态法的飞机节油轨迹优化及其遗传算法实现

研究了高高空长航时飞机基于能量状态法的节油轨迹优化方法及其遗传算法寻优实现.用能量状态概念简化飞机运动模型,应用最优控制理论进行飞机飞行性能的优化,使用遗传算法进行全局寻优,继而生成最优节油飞行轨迹,并通过Matlab程序进行仿真.仿真结果表明用遗传算法进行全局寻优,程序的寻优效率较高,仿真时间较短,得到的结果也更趋合理,节省了飞机的燃油量,缩短了爬升时间.     

高超声速飞行器飞行轨迹的模糊控制设计

针对高超声速飞行器飞行过程中因干扰造成的飞行轨迹散布问题,提出了采用飞行器飞行轨迹的模糊控制设计方法。方法以高超声速飞行器飞行轨迹线偏差和线偏差变化率作为模糊控制器输入,采用模糊推理设计飞行控制系统。在完成高超声速飞行轨迹控制系统数学建模的基础上,结合自动驾驶仪特点对飞行轨迹模糊控制系统进行了设计。结论通过仿真表明所设计的飞行控制系统满足飞行轨迹及攻角性能要求,验证了方法的正确性。     

一种多约束下无人机编队的模型预测控制算法

针对多无人机在编队飞行过程中需满足机间避碰、通信、避障等约束的问题,设计一种考虑多约束的分布式模型预测控制算法,使无人机编队在满足上述约束的前提下,实现轨迹跟踪、队形保持.首先,在不考虑通信时延、外界干扰、噪声的情况下,以四旋翼为控制对象,建立线性时不变的单机及编队运动模型;然后,在考虑状态约束、输入约束、机间避碰、机间通信、避障等多种约束的情况下,以轨迹跟踪、队形保持为控制目标,基于虚拟领航策略设计一种分布式模型预测控制算法;接着,对优化问题的可行性以及编队系统的渐近稳定性进行分析,其中算法的终端部分设计、相容性约束设计是保证系统稳定的关键;最后,利用6架无人机仿真验证所提出控制算法的有效性.     

三维动态环境下多无人机编队分布式保持控制

针对无人机编队沿参考轨迹飞行时遭遇突发障碍物而发生碰撞的问题, 提出一种可实时避障及机间避碰的分布式编队保持算法. 基于虚拟结构编队策略, 采用非线性模型预测控制(NMPC) 方法设计分布式编队控制器. 为了实现通讯延迟下的机间避碰, 采用基于不同优先级的改进避碰惩罚策略. 仿真结果表明, 所设计的分布式编队控制器能保证编队及时避开环境中的突发障碍物, 且无人机间不发生互碰, 避障后的各编队继续以原队形沿参考轨迹飞行.

     

某飞行训练模拟器飞行轨迹绘制

GDI+(图形设备接口)是Windows操作系统的一个子系统,它把Windows中关于绘制图形的API函数封装在一组类中,在一种与设备无关的环境下提供了一套统一的绘图编程模型,利用GDI+可方便快捷地实现应用程序与图形设备的交互.飞行模拟器的飞行轨迹为教员提供了直观的飞机位置显示,结合某型飞行模拟器的研制,采用GDI+,通过先在内存建立一块"虚拟画布",然后将需要画的图形先画在这块"虚拟画布"上,最后再一次性将整块"虚拟画布"画到真正的窗体上这样的"双缓冲"技术,在Visual C#.Net下对飞行模拟器的飞行轨迹进行了绘制.     

固定翼飞机控制律设计与飞行模拟系统的实现

为了提高机动性能,现代飞机的设计开始向放宽静不稳定乃至静不稳定的方向发展.因此飞行控制律的设计尤为重要.对于控制律的设计.经典控制理论法简单、直观.而且是相当成熟、可靠的控制方法并且广泛应用于实际型号中.提出了某型固定翼飞机飞行控制系统设计方法,并以纵向通道的俯仰角保持控制律设计为例介绍了经典控制理论中根轨迹方法的设计思想及步骤.给出实现某型固定翼飞机飞行模拟仿真系统的实现方案,为验证所设计控制律的正确性.在仿真系统中使用了虚拟视景技术,直观且实时地显示飞行姿态.     

基于群智能-一致性理论的无人机编队全过程飞行航迹规划方法

针对无人机编队执行任务全过程飞行规划问题,提出一种基于多步粒子群优化的无人机编队航迹规划算法.首先,对无人机和执行任务策略进行建模,将编队执行任务全过程划分为编队成形、执行任务、返航、解散和无人机降落5个阶段,设计不同阶段的飞行策略;其次,针对不同的终端约束条件,设计多类多层优化指标,提出多步粒子群算法,并引入模型预测控制滚动优化航路点,得到适用于不同阶段的能严格满足约束条件的航路规划方法;然后,建立旋转坐标系,将航路点信息转换为编队控制律中的理想航向和高度信息,得到能通过航路点的编队控制算法;最后,利用编队控制算法去执行航路规划方法给出的航路点,生成航迹,得到编队航迹规划算法.仿真结果表明,所提规划方法比传统方法更适用于编队飞行,能为编队规划执行任务全过程的平滑航迹,具有良好的通用性.     

基于速度约束的分段轨迹聚类算法

目前的轨迹数据聚类直接对整条轨迹数据聚类,或先分段再对轨迹段聚类。分段聚类法抛弃轨迹段内部点,丢失轨迹局部特征,没有考虑点的速度影响。针对该问题,提出一种基于速度约束的分段轨迹数据聚类方法。该方法将速度约束和two-pass corner detection应用于轨迹分段,在邻域计算中加入速度约束,采用Discrete Fréchet Distance比较轨迹段距离,保留了轨迹段内部特征。用类似DBSCAN的TraDBSCAN算法对轨迹段进行聚类。实验结果表明,该方法考虑速度因素,可以获得更有效的聚类结果。     

基于OpenGL的空战飞机三维飞行轨迹显示

开放图形程序库 Open GL是一种快速、高质量的 3D图形软件 ,用 Open GL与 MFC相结合开发 3D图形 ,可以实现优势互补。概述了 Open GL的特点和实现原理 ,结合空战仿真的需要 ,用 Open GL编写三维飞行轨迹显示程序 ,可以显示飞机的三维飞行轨迹 ,并能实现视点漫游、轨迹上特定点飞行数据读取