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《河北科技大学》 2016年
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通用航空飞行环境虚拟仿真的研究

陈玄  
【摘要】:虚拟仿真技术是以真实系统为模版,创造生成一个虚拟系统来模拟现实中各种运动的新兴科技,也叫做虚拟现实技术或灵境技术,简称VR。虚拟仿真技术让人们可以在宛如现实的环境中,观察事物的变化,感受真实的交互体验,得到与真实世界相同的感官。虚拟仿真技术作为一种辅助开发工具,在军事、航天、医疗、教育等各个领域都有着广泛的应用。虚拟仿真技术应用广泛,而如何把虚拟仿真技术应用于通用航空飞行环境就是本文的研究重点。本文在分析了虚拟仿真技术和通用航空的发展现状的基础上把两者进行结合,利用虚拟仿真技术来实现通用航空飞行环境的仿真。首先运用3Ds Max软件建立通用飞机的素模,然后运用Multigen Creator软件对飞机的素模进行了优化整合,运用细节层次、自由度、纹理映射、公告牌和模型实例化等技术,解决了三维建模真实度与运行速率间平衡的问题,构建了由高程地图为基础的地形环境模型。最后结合了Vega Prime软件的特点、工作原理,并把前期构建的模型加载到Vega Prime软件中进行仿真,对地形参数、时间、环境进行设置,创建观察视点,根据赫米特样条曲线算法定义导航器,依据粒子系统模拟云层和降雪,最终完成通用飞机飞行环境的虚拟仿真。仿真程序在河北科技大学航空重点实验的通航飞机飞行仿真平台上运行良好,经过多次仿真实验可知,高程地图的最小精度以及数据的处理技术是影响仿真结果的最主要因素。由于条件所限,仿真效果还比较粗糙,有待后期进一步完善。
【关键词】:虚拟仿真技术 通用航空 飞行环境仿真 高程地图 Multigen Creator Vega Prime
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V211;TP391.9
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 第1章 绪论8-12
  • 1.1 研究背景及研究意义8-10
  • 1.1.1 通用航空发现现状8
  • 1.1.2 虚拟仿真技术的发展现状8-10
  • 1.2 论文研究的主要内容10-12
  • 第2章 建立飞机模型12-16
  • 2.1 三维建模工具12
  • 2.2 3Ds Max建立模型12-14
  • 2.3 模型格式转换14
  • 2.4 本章小结14-16
  • 第3章 基于Creator的地形建模16-38
  • 3.1 Multigen Creator软件16-18
  • 3.1.1 OpenFlight格式简介16-17
  • 3.1.2 Creator中相关技术的算法分析17-18
  • 3.2 Creator的关键技术18-23
  • 3.2.1 细节层次技术和自由度技术19-20
  • 3.2.2 纹理映射技术20-22
  • 3.2.3 数据组织管理和调度22-23
  • 3.3 静态模型的建立23-26
  • 3.3.1 公告牌的运用23-24
  • 3.3.2 模型对象实例化的应用24-26
  • 3.3.3 外部引用模型数据库的应用26
  • 3.4 模型结构的优化26-27
  • 3.4.1 优化模型结构26
  • 3.4.2 模型格式转化26-27
  • 3.4.3 纹理映射技术27
  • 3.4.4 合理选择纹理覆盖方式27
  • 3.5 高程地图的获取27-33
  • 3.5.1 光栅文件转化29-30
  • 3.5.2 地形转换算法30-32
  • 3.5.3 地形网格生成32-33
  • 3.6 地表模型建立33-36
  • 3.7 建模过程中的问题36
  • 3.8 本章小结36-38
  • 第4章 仿真参数设置及特效实现38-56
  • 4.1 Vega Prime概述38-40
  • 4.1.1 LynX Prime面板39-40
  • 4.1.2 VSG应用程序接口40
  • 4.1.3 Vega Prime模块40
  • 4.2 Vega Prime操作步骤40-48
  • 4.2.1 编译和运行airplane应用程序42-43
  • 4.2.2 环境设置43-45
  • 4.2.3 创建通道和观察者45-48
  • 4.3 赫米特样条曲线48-49
  • 4.4 虚拟云层和降雪设计49-50
  • 4.5 天气状况模拟50-55
  • 4.5.1 云层的模拟50-52
  • 4.5.2 雪的模拟52-55
  • 4.6 本章小结55-56
  • 第5章 实现仿真56-66
  • 5.1 硬件基础56-60
  • 5.1.1 模拟座舱56-58
  • 5.1.2 计算机系统58-59
  • 5.1.3 航电仿真系统59
  • 5.1.4 视景系统59-60
  • 5.1.5 音响系统60
  • 5.2 场景配置及初始化60-61
  • 5.3 实现仿真61-65
  • 5.4 本章小结65-66
  • 结论66-68
  • 参考文献68-72
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文72-74
  • 致谢74

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