微型仿鸟扑翼飞机设计与仿真系统开发

基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器.鉴于扑翼飞行理论及实践本身的困难,为了减少设计制造中的风险,开发了微型仿鸟扑翼飞机设计与仿真系统.采用Visual C 和MATLAB进行仿生学设计模块、驱动机构和气动力计算模块的开发,由此进行扑翼飞机结构及动力学设计,生成初步样机.结合OpenGL技术,建立微型扑翼飞机的三维可视化结构模型,进行扑翼飞机的运动和虚拟飞行仿真.进行扑翼飞机的开发实例分析,结果与实际制作的扑翼飞机各项特征吻合.该系统有很高的实用价值,可以有效地辅助进行微型仿鸟扑翼飞机的研制工作.     

导弹投射区可视化中的数据模型设计

导弹投影区域可视化是实现投射模拟训练及匹配基准图制备的关键环节.为实现导弹投射区域的可视化,通过对现实世界进行抽象与简化,设计了导弹投射区三维场景数据模型.该模型将三维场景划分为地形、目标、显著地物群三层,每一层采用或设计了相应的数据结构;在介绍相应数据的准备方法并准备好相应数据的基础上,实现了分层场景的绘制.系统应用表明该导弹投射区三维数据模型,规范了作战保障信息,使场景绘制工作更为灵活和有效.     

无人机飞行视景三维可视化仿真

视景仿真作为无人机飞行模拟的一部分,实现了飞行场景的可视化。针对无人机三维可视化过程中的若干关键技术进行研究,如飞机尾焰生成、真实地形渲染、天空建模、镜头光晕绘制等。最后借助VC++和OpenGL编程工具,在普通PC机上实现了飞行视景的三维可视化,达到了较高的帧频率和逼真的动画效果,满足飞行场景实时显示的要求,具有一定的工程应用价值。     

直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现

以开发一套直升机飞行视景仿真系统为目的,提出了一种基于Multigen Creator和Vega软件的三维视景仿真系统解决方案.利用三维图形开发软件Creator对座舱仪表模型进行可视化建模,使用自由度设置(DOF)技术实现仪表指针的动态交互.将模型加载到Vega的环境中,在VC++环境下,基于MFC实现了仪表的驱动程序,给出了具体的实现方法,设计了座舱仪表仿真界面.最后在Vega场景中仿真直升机的飞行状态,直观形象地反映直升机的飞行特性.实际仿真显示,该视是景系统的仿真效果形象逼真,令人满意.     

基于三维地球场景的干扰条件雷达探测范围可视化方法

雷达探测范围的三维可视化是现代战场电磁态势显示的关键组成部分。以电子对抗情况中雷达探测范围模型为基础,深入研究雷达局部坐标与地心直角坐标的转换算法,提出一种基于三维地球场景绘制理想条件与干扰条件下雷达探测范围的可视化方法。研究设计基于理想条件与干扰条件下雷达探测范围可视化数据需求的数据库,并基于三维地球场景平台ArcGlobe,结合OpenGL绘图技术,应用该可视化方法开发海战场电磁态势显示系统。实验结果表明该可视化方法能够高效形象地在三维地球场景下展现理想条件与干扰条件下的雷达探测范围,为指挥员洞察战场态势提供支持。     

基于体绘制的三维云可视化研究

为了模拟逼真的三维云场景,该文针对现有模拟三维云的光照模型实现复杂、计算耗时、不能充分展示三维云物理特性的问题,提出了一种基于体绘制技术的改进光照模型的方法.基本思想是采用体绘制技术,把三维云分成粒子集,引入光线投影算法,通过对现有的多次前向散射光照模型散射次数进行简化和散射分布进行改进,然后运用VC++和OpenGL开发工具,直接从三维数据场中模拟光线在云内部与云中粒子相互作用的细节,实现了三维云的模拟.结果表明该方法实现简便,生成的三维云较好地展示了云的物理特性,达到了理想的可视化效果     

基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

结合虚拟现实技术在水利工程三维可视化系统中的应用,通过对流域地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以等高线数据为基础,使用VPB及ArcGIS构建地形模型,采用VC＋＋结合OSG的可视化开发环境建立了水利工程可视化模拟系统,实现了三维场景漫游、空间信息查询、洪水演进模拟等功能。该系统能在PC机上流畅地运行,图形的生成速度和质量较高。     

数据中心三维运行平台

三维运行平台主要为实现一个面向中小型数据中心的简单易用的管理系统来协助数据中心管理人员实现对数据中心的集中管理.用户在通过相关的授权认证后进入平台系统,完成对平台的通用功能的操作,具体包括可视化管理和可视化展示两个部分,可视化管理实现综合查询、系统监视、日志管理等内容,可视化展示借助Unity3D引擎,实现数据中心相关场景和模型的还原和实时数据三维展示.经过测试,该平台的使用极大了提高开发效率和平台可维护性,整个平台也很好的体现出三维可视化协作管理的好处,节约数据中心的管理成本和提高管理效率,降低潜在风险威胁.     

遥感图像三维可视化在机场选址中的应用

传统机场选址方法周期长、费用高,且受自然条件影响大。本文介绍了遥感图像应用于机场工程地质解释和三维可视化的方法。包括遥感图像的选择,预处理,图像增强及地质信息提取的流程;利用ENVI和Arcgis,通过DEM和遥感影像地图的叠加,实现了影像的三维可视化,并针对机场选址任务的要求生成规划区的飞行动画,给决策者提供准确、直观的勘查方法的建议。     

基于XNA的飞行仿真系统可视化及特效的实现

飞行仿真系统可视化软件的开发大多依赖于第三方软件,虽然这些软件拥有较强的功能,但却往往需要支付高额的许可证费用抑或过于底层,开发难度大,周期长.针对上述问题,提出了一种采用XNA的飞行仿真系统可视化软件开发方法,详细介绍了XNA框架下常见的三维环境如天空、地形、机场、植被的可视化模拟和渲染,雾、雨、雪、尾焰、爆炸等特效的实现.结果表明XNA完全可以用于飞行仿真系统的开发和常见特效的实现,为开发具有自主知识产权的飞行仿真系统提供了一种新的途径.     

三维虚拟地形仿真技术辅助无人机起降和飞控

大型固定翼无人机在起飞降落阶段,需要由人工进行遥控飞行。传统的由"二维地图+虚拟仪表+机载摄像机"组成的飞控系统,普遍存在数据反馈不够直观,操控体验差等问题。通过采用三维虚拟地形仿真技术,建立了精确的机场周边及任务区域三维虚拟地形,并且将现实中的无人机飞行数据实时同步到虚拟场景中的虚拟无人机上。为无人机操控员提供了一种更加直观、方便的操控视角。在因为天候不佳或其它原因失去机载摄像机画面时,可以大幅降低操控失误的风险。此功能以辅助设备的形式接入现有飞控系统,无需对现有系统进行改造。独立性强,部署方便。     

机场视景模型参数化建模方法研究

随着计算机虚拟现实和视景仿真技术的发展与完善,用于提高视景的逼真度和视觉效果的技术在飞行模拟机视景仿真中已得到广泛的应用。但是,基于Multigen Creator等3D建模软件构建机场模型的缺点日益凸显:人工收集机场数据、手工绘制机场拓扑图的建模方法耗时、费力、效率低、缺乏灵活性和可复用性。针对这些问题,结合机场路网结构的特点,将参数化的思想引入到机场路网三维建模过程中,提出了一种基于交通拓扑约束的机场路网参数化三维建模方法,设计并实现了基于该方法的用于视景的机场路网模型参数化建模系统。该系统已成功应用到机场模型建模工作中,建模速度较之传统方法有了显著的提高,而且制作出来的模型可以复用,系统在稳定性、可扩展性和可移植性方面表现出色,并具有很强的真实感和沉浸感。     

基于Creator的飞行视景数据库建模技术

讨论利用专业建模工具MultiGen Creator建立民航飞行视景数据库的相关技术,针对其中各类模型的特点提出相应的优化建模方法。结合遥感数据及地面实拍数据,以中国西部某机场为原型,建立一套完整的飞行视景数据库。实验结果表明,该数据库兼顾了实时性和逼真性的要求,在仿真系统驱动下运行良好,完全满足飞行模拟训练的要求。     

3D imaging application in the studies of micro air vehicles

3D techniques are increasingly used in aerospace industry to improve quality and performance of aircrafts. This paper presents a 3D imaging technique for studying the aerodynamic shape and flight performance of micro air vehicles. 3D stereoscopic vision, based upon stroboscopic imaging, was utilized to obtain the 3D information of the aircraft's flexible aerodynamic surface. The aircraft models with deformable aerodynamic shape were designed and tested in a purpose-built wind tunnel experimental environment. After calculation of SIFT feature points and subdivision of triangular meshes, deformable surface of the aircraft's aerodynamic shape was represented. The aircraft's 3D visualization was used for analyzing unsteady deformation in the aerodynamic shape under external airflow disturbances. The results, together with aerodynamic forces measured in the experiment, will be useful to improve the flight performance and disturbance resistance ability of micro air vehicles.     

一个基于3D游戏引擎的虚拟展示方案

虚拟展示的发展代表了当今布展方式发展的趋势，而3D游戏引擎的发展代表了当今计算机技术发展的趋势。文中揭示了隐藏在游戏引擎中的一些技术细节，描述了基于游戏引擎的虚拟展示方案的主要特点，阐述了利用3D游戏引擎来实现虚拟展示的设计构想，并通过一个基于开放的游戏引擎Crystal Space的展示方案实例验证了这一构想的可行性。总之，基于3D游戏引擎的虚拟展示方案是一种行之有效的虚拟展示方案。     

基于OpenGL实现油藏描述信息的三维可视化显示

油藏描述信息的三维可视化显示,可以使油田地质工作者直观地了解地质现象的几何形态、相互关系和空间分布,准确地进行科学 分析。OpenGL是一种三维图形开发标准,已经广泛应用于在科学计算查视化、电视广播、CAD／CAM、仿真、GIS、娱乐、医学、广告等领 域。该文以VC 作为开发环境,基于OpenGL技术开发了油藏描述信息三维可视化工具,实现了对油藏描述信息进行三维可视化显示应具有 的几种功能:如多角度观察、无级缩放、垂向夸张、拖动漫游、三维旋转等。经应用于油田的实际生产过程中,取得了良好效果。     

基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题,提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台,以实时ADS-B监视数据为驱动,以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计,飞机、航站楼、塔台三维建模,地形数据生成,对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息,提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波,然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动,实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明,该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计,该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。     

小型四旋翼无人机序列影像三维重建实验

传统航空影像三维重建受到时效性、成本等限制,而无人机三维重建技术是解决中小范围三维地形问题的有效手段。基于小型四旋翼无人机航拍序列影像开展了三维重建实验。首先分析了小型无人机航拍三维重建流程的特点,随后重点讨论了无人机三维重建中涉及的关键问题,包括无人机飞行姿态控制、航速、航高、重叠度和拍照模式选择等,最后对比了不同软件的重建结果。实验结果表明,通过优化控制无人机飞行姿态、航高、航速、重叠度等因素,选择合理的序列影像获取模式,在不同的软件中均可完成精度较高的精细地物三维重建。     

三维GIS的基本问题与研究进展

经过多年的研究和探索,三维GIS取得了很大成果,成为GIS领域的重要研究内容之一。该文首先分析了三维GIS应实现的功能,然后从三维数据获取、三维空间数据模型、三维空间关系的描述和表达、三维可视化和三维空间分析等几个方面评述了三维GIS的研究进展。