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题目:三维飞行仿真与监测平台研究

关键词:三维地形渲染;动态模型驱动;数据通信;数据融合技术

  摘要

随着空间信息技术和计算机真实感图形技术的发展,采用三维技术来仿真和监测飞行器的飞行状况具有多角度可视化,形象生动,数据清晰,实时性强等优点,越来越受到人们的关注。根据这一发展趋势,三维飞行仿真与监测平台基于实时地形数据处理、飞行器插入式建模和多维综合数据显示技术,为飞行器总体设计优化和飞行控制与状态模拟提供了支持平台。准确的说,三维飞行仿真与监测平台是一种基于三维地形、动态模型驱动、数据通信和数据融合技术的实时图像飞行仿真系统。首先,本文针对某飞行器项目任务需求,以地理信息系统的开发和通信技术原理为基础,对三维飞行仿真与监测平台进行了详细设计。设计主要分为三维地形渲染、动态模型驱动以及数据通信和数据融合技术三个方面。在三维地形渲染方面,本文研究了三维地形开发相关的数据存储和调度方法、三维地形多分辨率表示和可视化判断方法,最终采用分块分层存储的多分辨率表示方法进行地形渲染。在地形数据处理方面,基于任务要求,提出完整的数据存储和预处理的方法,有效提升了三维地形生成效率,以满足实时性高的仿真需求。在动态模型驱动方面,本文基于一种较为通用的模型格式解析了三维模型文件的读取和渲染方法,并结合实时数据控制模型状态,从而达到动态模型驱动的目的。在数据通信和数据融合技术方面,本文根据飞行仿真与监测需求,设计了功能开放性通信协议,基于数据交互和融合技术进行了地形数据预读取算法研究,提高了平台三维地形模块的渲染效率。在系统开发方面,本文结合MFC开发环境和OpenGL技术着重描述了三维飞行仿真与监测平台中每一个模块开发的具体过程,给出了平台运行效果图。最后,本文对三维飞行仿真与监测平台的研究工作给予总结,对平台的改进和二次开发提出了几点建议。三维飞行仿真与监测平台具有模块化、开放性和可扩展的优点。例如,该平台可嵌入无人机测控站,为飞行试验提供直观跟踪显示;通过加入飞行器操作仪表模块可开发成逼真度很高的飞行模拟器软件;在此平台加入碰撞检测可开展飞行器低空飞行地形跟随仿真;通过导入矢量信息可完成三维地形车载GPS导航等。综上所述,三维飞行仿真与监测平台在国防、试验和民用方面均可获得广泛应用。