低空突防视景系统的三维建模与实时仿真

首先介绍了低空突防视景仿真系统的功能和组成,然后基于标准数字地图,对地形地貌场景进行了三维建模,同时利用碰撞检测技术进行地形匹配和威胁判断,为飞机进行实时定位.最后在PC图形工作站上实现了满足实时性要求的低空突防视景仿真系统.     

基于HLA的分布式作战视景仿真系统开发

随着分布交互仿真体系结构技术的发展,需要开发新一代的基于HLA的视景仿真系统.该文基于实时视景仿真软件平台Vega和HLA仿真支撑平台pRTI设计开发了作战对抗视景仿真系统.该文介绍了作战对抗仿真大系统的总体框架,规划了视景仿真系统的各项功能单元,详细说明了视景仿真系统的联邦设计,并且解决了HLA下视景图像的平滑显示这一关键技术.与作战对抗仿真大系统的联调表明,该系统逼真流畅地演示出仿真系统作战想定的全过程,并且满足系统仿真的实时性要求.     

基于MultiGen和Vega的城市场景仿真技术

虚拟现实技术是近几年来计算机图形学的研究热点.论文针对基于MultiGen Creator/Vega的虚拟场景仿真技术开展研究,介绍了三维视景仿真系统所涉及的关键技术、虚拟场景建模方法,以及在Vega软件环境中进行二次开发的技术,实现了虚拟场景中的视景漫游.实现结果表明,采用该技术可以满足视景仿真的实时要求.     

多机空战战法训练飞行视景仿真系统研究

多机空战战法训练设备研制是适应大规模分布式空战仿真训练的必然趋势.分析了战法训练的虚拟现实技术应用及其优势,对多机空战战法训练设备中飞机仿真平台的功能模型、视景流程和帧渲染顺序进行了总体设计.通过三维建模、虚拟场景配置、虚拟场景实时驱动三个步骤对视景系统进行实现,开发出一套适用于多机空战战法训练的飞行视景仿真系统.测试结果表明,所建立的飞行仿真视景系统能够满足飞行战法训练的要求.     

飞机主动控制仿真系统

介绍了基于虚拟现实技术和网络通信技术的飞机主动控制三维视景仿真系统的组成、工作原理和实现的过程.为了更真实地模拟飞机在风场中的运动情况,推导了飞机在气流场中运动时气流运动和飞机运动的耦合方程.本系统采用了三通道投影技术,取得了更逼真的视觉效果.该系统采用模块化设计,各子系统更改扩充方便.系统研制成功,为深入开展飞机主动控制技术及其控制策略的研究提供了一条简单有效、成本低廉的途径.     

机场消防车辆模拟器的视景系统研究

为了满足机场消防车训练的要求,提高训练效果,设计并实现了机场消防车训练视景系统。该系统由视景仿真模块、操纵杆数据提取模块和通信模块组成。视景仿真模块采用三个碰撞检测向量确保了消防车运动中准确的位姿;而操纵杆数据提取模块和通信模块分别采用DirectInput技术和UDP通信技术,为视景仿真提供实时数据,确保视景演示的实时性与真实性。实验结果表明,该系统完全满足机场消防训练的要求。     

视景仿真实时显示技术的研究

视景模型实时显示与交互技术是目前分布式视景仿真研究的关键技术。以视景实时显示为目的,探讨了雾化技术、实例化技术、纹理映射技术、纹理裁减、场景模型分块、LOD（level of detail）等技术,重点研究了面向大场景仿真的实时显示问题,通过对各种视景仿真实时显示技术和场景显示调度算法的综合应用,实现了对三维大场景海量数据进行较为流畅的显示,满足了大场景实时显示帧率要求,并具有较好的显示精度和清晰度。     

大型装置起竖过程视景仿真系统研究

针对大型装置结构复杂、价格昂贵,难以进行实装条件下的操作与维修训练等问题,采用Multigen Creator和Vega为视景仿真软件开发平台,研究了大型装置起竖过程视景仿真系统的实现.讨论了基于Creator的大型装置实体建模方法,以及利用Vega进行系统工作流程的驱动问题,给出了模拟操作中观察者的视点变换、起竖装置关键运动仿真与控制的实现方法.应用结果表明,该视景仿真系统逼真的演示出了大型起竖装置的操作过程,并满足系统仿真的实时性要求.通过对该视景仿真系统的研究,证明了采用虚拟现实技术对复杂装置的操作及运动过程进行视景仿真是一种高效、廉价、实用的方法.     

MultiGen Creator/Vega在城市交通列车运行视景仿真系统中的应用

利用工具软件MultiGen Creator、Vega来实现实时视景仿真,介绍了工具软件MultiGen Creator和Vega的特点,探讨创建实时视景仿真的过程,并且结合轨道交通列车运行仿真视景的实例介绍了MultiGen Creator和Vega在虚拟现实技术中的具体应用.仿真结果表明,基于MultiGen Creator和Vega的轨道交通列车运行实时视景仿真系统取得了良好的效果,通过该仿真系统能够使学员在轨道交通列车行驶操控方面得到系统的培训和训练,而这无须到真正的列车上进行,从而保证了安全、缩短了学习时间并且降低了培训费用.     

基于Vega Prime的高空飞艇视景仿真设计

针对高空飞艇在飞行控制半物理仿真实验中实时数据可视化的问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种高空飞艇视景仿真系统设计方案。建立了高空飞艇三维模型,并使用细节层次等高级建模技术对三维模型数据库进行了优化。提出了通过反射内存网与半物理仿真系统进行实时数据传输的方式,在Vega Prime环境下完成了基于控制台的视景仿真程序开发。在硬件系统支持下,实现了高空飞艇飞行过程仿真场景的立体渲染,仿真效果能够满足半物理仿真实验数据的实时逼真显示要求。     

分布交互式实时三维飞行仿真平台的综合设计

针对基于高阶非线性系统数学模型基础上的飞行器控制系统设计难于验证的实际问题,在基于全数字飞机的非线性模型基础上,在分布式局域网的仿真环境下,利用飞行控制律实时算法、面向对象的编程方法、TCP/IP网络通信技术及计算机三维仿真等技术,构建了分布交互式实时三维飞行控制系统仿真平台,研究了该平台的软硬件构成、设计方法及相关的关键技术,并且在网络环境下分别开发了基于增益表和自修复重构的实时仿真算法,成功模拟了飞机在驾驶员在环和全自动飞行的情况,研究结果表明了该仿真平台在飞行仿真训练和教学中的实用性以及验证先进控制律的可移植性.     

飞行仿真系统数据可视化设计与实现

研究飞行仿真系统结果数据可视化,为验证分析飞行仿真系统结果的正确性,需要对仿真系统输出的飞行性能数据进行实时在线观测并与标准数据进行对比分析。针对飞行仿真系统对飞机飞行数据实时观测的需求,设计了一种可实时观测的飞行仿真数据可视化方案。在建立仿真系统模型的基础上,为了提高系统的可靠性和优化数据结构,提出了新的数据结构和曲线生成算法绘制实时曲线,实现了数据的可视化观测,避免了实时绘制过程屏幕的闪烁和曲线出现的锯齿。并结合飞行仿真特点,利用MapX组件技术加载了具有导航台的全国地图,对传统的电子地图显示进行了改进,实现了飞机在地图上的实时航迹观测。仿真结果表明,系统能够实时观测仿真结果并分析系统误差,实现飞行仿真数据的可视化,并可验证飞行仿真系统的正确性。     

基于VeriStand的实时飞行测试系统设计与实现

针对飞行器改装带来的实时模飞测试问题,提出了一种实时飞行测试系统设计及实现方案。首先分析了待测飞控及安控系统的工作过程和技术特性,给出了实时测试系统应该具备的功能。基于功能需求,明确了系统采用PC上位机-PXI实时下位机的硬件架构,同时给出了上位机、下位机的硬件资源配置。系统采用VeriStand、MathWorks Simulink?、LabVIEW分别完成实时测试项目配置与管理、实时模型开发、虚拟串口设备驱动开发任务,并详细讨论了实时模型和虚拟串口设备驱动的开发过程。最后分析了实时测试结果。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

四旋翼无人机飞行过程孪生仿真研究

为了满足无人机在实际飞行过程中的虚实交互、实时响应和精确控制等要求,以四旋翼无人机的飞行过程作为任务需求,提出基于数字孪生技术的四旋翼无人机飞行过程仿真研究。搭建了四旋翼无人机飞行数字孪生系统架构,分析了数字孪生体仿真数据的流向及其作用,并对四旋翼无人机飞行数字孪生系统的功能和意义进行了介绍。从几何、物理、行为和规则等四个方面融合构建了四旋翼无人机的数字孪生体模型。最后进行了四旋翼无人机巡航过程的案例研究,通过仿真案例中的各项参数分析,考察了虚实无人机之间的交互性,证明了数字孪生体模型的精确性,验证了四旋翼无人机飞行数字孪生系统的可行性。     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统;根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障;地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管;最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试;实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。     

教学飞行仿真模拟器的开发与应用

飞行模拟器在Windows环境下，用Vc＋＋和Open GL、Open GVS等软件开发工具，采用面向对象的程序设计方法实现仪表仿真、视景仿真、飞行方程仿真和控制台仿真的系统仿真功能。多功能飞行模拟器采用具有真实驾驶杆、油门杆、脚蹬和各种按钮开关的驾驶舱，以一台工控机为主控机外挂几台微机组成，通过网络协议完成实时信息传递，数据交换和条件设置。此设备既具有良好的人机交互功能，又可作为本科生演示和相关专业研究生的实验设备，也可以利用此平台进行仪表、视景等系统的继续开发工作，因此具有良好的可扩展性。     

基于MATLAB的新型实时仿真系统设计

针对飞行控制系统提出的实时仿真要求,给出了一种实时仿真系统开发的新方法;基于MATLAB下RTW工具箱提供的实时目标接口功能,利用MATLAB的SIMULINK工具箱建立了无人机数学模型,并把模型下载到运行实时操作系统VxWorks的CPCI目标机中,从而快速开发了某飞行控制系统的实时仿真测试平台,给出了数字仿真和实时仿真的对比结果,研究结果表明该方法正确可行,使开发周期缩短了约1/3,且实时性和置信度都得到了很大提高。     

运载火箭飞行仿真系统体系结构设计及实现

HLA 以其在可重用、互操作方面的强大优势成为国际分布仿真的通用标准,但在实时性方面却略显不足,在基于HLA的仿真系统中不同仿真类型间的互连往往会使实时性更差.文章围绕"实时数据驱动"这一核心功能设计了运载火箭飞行仿真系统的总体体系结构并对其实现形式进行了描述,通过开发Matlab_RTI中间件和OGRE_RTI适配器,较好地解决了系统的实时性问题.如今,在该体系结构下完成的运载火箭飞行仿真系统已应用于部队的日常训练中,并对运载火箭的飞行测试和飞行设计方案论证提供了一定的帮助.     

基于ACUTROL 3000控制器的转台远程控制系统在半实物仿真系统中的开发应用

转台是导弹半实物仿真系统中最为关键的设备之一,针对基于ACTROL 3000运动控制器转台的工作特性,重点研究并解决其在半实物仿真系统中的应用技术,开发基于RTX实时环境下的通用化的转台远程控制系统,在半实物仿真系统中得到成功应用。