本文關(guān)鍵詞：飛行實(shí)時(shí)仿真關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著系統(tǒng)仿真技術(shù)的研究和發(fā)展,其方法和理論被應(yīng)用到了飛行實(shí)時(shí)仿真關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)中,特別在軍事態(tài)勢仿真,模擬演習(xí),戰(zhàn)機(jī)研制,導(dǎo)彈制導(dǎo)和民航領(lǐng)域飛行仿真訓(xùn)練,航線規(guī)劃等方面發(fā)揮了巨大的作用。飛行實(shí)時(shí)仿真將其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo),利用仿真技術(shù)對(duì)模型實(shí)現(xiàn),可以節(jié)省研發(fā)成本,縮短開發(fā)周期。在對(duì)飛行仿真技術(shù)的日益增長需求中,飛行仿真技術(shù)要滿足實(shí)時(shí)性,逼真性和經(jīng)濟(jì)性等方面的需求。為了達(dá)到對(duì)飛行實(shí)時(shí)仿真技術(shù)的應(yīng)用需求,本文將使用計(jì)算機(jī)仿真的方法,對(duì)飛行實(shí)時(shí)仿真涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和分析,提出了飛行控制模型關(guān)鍵技術(shù),航線規(guī)劃設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)和導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)軌跡和特效模擬關(guān)鍵技術(shù),由這些關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成了飛行實(shí)時(shí)仿真技術(shù)的核心。主要研究內(nèi)容為如下幾個(gè)方面:(1)飛行仿真的研究主體為飛機(jī),本文在傳統(tǒng)六自由度飛行建模方法的基礎(chǔ)上引入飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理,提出了一種基于飛行動(dòng)力學(xué)的六自由度模型。對(duì)飛機(jī)在飛行中的受力進(jìn)行分析建立數(shù)學(xué)模型,計(jì)算出飛機(jī)的飛行參數(shù),再在飛機(jī)的最大承受力的作用下對(duì)飛機(jī)的速度和加速度進(jìn)行平滑,最后根據(jù)平滑后的參數(shù)計(jì)算飛機(jī)的位置和六自由度姿態(tài),達(dá)到了平穩(wěn),逼真的飛機(jī)飛行控制效果。(2)考慮飛機(jī)的飛行運(yùn)動(dòng)是由航線進(jìn)行走向的規(guī)劃,同時(shí)要飛行不同的場景中滿足實(shí)時(shí)性,經(jīng)濟(jì)性和安全性等不同需求。本文中針對(duì)以上問題,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了等角航線,大圓航線和混合航線。等角航線設(shè)計(jì)中使用微分三角形計(jì)算航向角,在大圓航線中提出了一種基于旋轉(zhuǎn)向量的規(guī)劃方法,最后通過線段逼近的方法對(duì)航線進(jìn)行繪制。(3)針對(duì)在飛行仿真技術(shù)中對(duì)導(dǎo)彈的分析較少,在本文中對(duì)空對(duì)空導(dǎo)彈和空對(duì)地導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡和特效進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。采用運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行建模,利用幀動(dòng)畫對(duì)導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。導(dǎo)彈的特效包括尾焰和爆炸,本文提出了一種正弦函數(shù)的粒子系統(tǒng)混合模型對(duì)尾焰進(jìn)行建模,使用插件的方法完成爆炸效果,極大的提高了系統(tǒng)信息效率。(4)針對(duì)本文中對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的要求,將飛行仿真的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了獨(dú)立實(shí)現(xiàn)與仿真。再結(jié)合工程應(yīng)用的實(shí)際情況,將飛機(jī)仿真關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行整合成一個(gè)完整的天空模塊,在基于數(shù)字地球的虛擬場景下,采用劇本推演的方式進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),最后從渲染幀數(shù),三角形面片數(shù)量等數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)算機(jī)仿真 飛行控制模型 航線規(guī)劃 導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)軌跡 導(dǎo)彈特效
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V211;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究工作的背景與意義11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀13
• 1.3 本文研究內(nèi)容與創(chuàng)新13-15
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 飛行控制模型設(shè)計(jì)17-35
• 2.1 飛行動(dòng)力學(xué)基本理論17-22
• 2.1.1 飛行參考坐標(biāo)系介紹17-20
• 2.1.2 飛行姿態(tài)介紹20-21
• 2.1.3 飛行特性參數(shù)介紹21-22
• 2.2 基于飛行動(dòng)力學(xué)的六自由度建模22-24
• 2.2.1 三自由度模型22-23
• 2.2.2 六自由度模型23-24
• 2.3 飛機(jī)控制模型結(jié)構(gòu)24-26
• 2.4 飛機(jī)飛行參數(shù)計(jì)算26-31
• 2.4.1 地球曲率因素26
• 2.4.2 計(jì)算飛機(jī)操作力26-27
• 2.4.3 計(jì)算飛機(jī)加速度27-28
• 2.4.4 計(jì)算飛機(jī)速度28
• 2.4.5 計(jì)算平滑因子28
• 2.4.6 平滑加速度28
• 2.4.7 平滑速度28-29
• 2.4.8 設(shè)置飛機(jī)位置29
• 2.4.9 設(shè)置飛機(jī)姿態(tài)29-31
• 2.5 實(shí)驗(yàn)與仿真31-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 飛行航線設(shè)計(jì)35-50
• 3.1 航線設(shè)計(jì)要求35-38
• 3.1.1 航線分類35-36
• 3.1.2 航線標(biāo)準(zhǔn)36
• 3.1.3 航線結(jié)構(gòu)36-38
• 3.2 等角航線設(shè)計(jì)38-41
• 3.2.1 等角航線計(jì)算方式38-40
• 3.2.2 等角航線的繪制40-41
• 3.3 大圓航線設(shè)計(jì)41-44
• 3.3.1 大圓航線計(jì)算方式42-44
• 3.3.2 大圓航線繪制44
• 3.4 混合型航線44-47
• 3.4.1 直線型混合航線45
• 3.4.2 等緯線型混合航線45-47
• 3.5 實(shí)驗(yàn)與仿真47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第四章 導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型與特效設(shè)計(jì)50-63
• 4.1 導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)基本理論50-52
• 4.1.1 導(dǎo)彈受力分析51
• 4.1.2 導(dǎo)彈的分類51-52
• 4.1.3 導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)與仿真52
• 4.2 飛機(jī)機(jī)載導(dǎo)彈模擬52-55
• 4.2.1 空對(duì)地模擬53-54
• 4.2.2 空對(duì)空模擬54-55
• 4.3 導(dǎo)彈尾焰模擬55-58
• 4.3.1 粒子系統(tǒng)介紹55
• 4.3.2 基于正弦函數(shù)的粒子導(dǎo)彈系統(tǒng)尾焰模擬55-58
• 4.4 導(dǎo)彈爆炸模擬58-59
• 4.5 實(shí)驗(yàn)與仿真59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第五章 飛行實(shí)時(shí)仿真的實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析63-79
• 5.1 開發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)63-65
• 5.1.1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)63-64
• 5.1.2 Visual Studio平臺(tái)下OGRE開發(fā)64-65
• 5.2 基于數(shù)字地球的飛行仿真系統(tǒng)65-66
• 5.3 天空模塊飛行仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)66-74
• 5.3.1 飛行控制模塊67-69
• 5.3.2 航線模塊69-72
• 5.3.3 導(dǎo)彈模塊72-74
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析74-78
• 5.5 本章總結(jié)78-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-82
• 6.1 本文總結(jié)79-80
• 6.2 工作展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果86-87

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