飞机驾驶舱几何建模方法的研究.doc

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1、飞机驾驶舱几何建模方法的研究　　摘要：针对飞机座舱系统复杂，利用单一的系统仿真软件开发平台进行模拟往往顾此失比。通过阐述利用3DSMAX和MultiGenCreator相结合的模型构建方法，并以歼某机驾驶舱的几何模型制作过程为例，探讨了两者相结合的建模方法。　　关键词：3DSMAX；MultiGenCreator；虚拟现实；驾驶舱的建模　　　　1引言　　　　几何建模技术是虚拟现实技术中最重要的技术领域和关键技术之一。计算机图形领域的一著名学者伊万·萨瑟兰说到:“计算机屏幕只是一个窗口，但通过这个窗口，我们可以看见一个虚拟的世界。我们面临的挑战是如何使这个世界看起来真实、动起来真实

2、、听起来真实、摸起来真实”，而所有这些“真实”的实现，主要依靠建模技术。　　　　2歼某机驾驶舱的几何建模　　　　2.1数据的准备　　数据准备是建模的关键，它的好坏直接关系到模型的质量，它涉及两个软件相结合的接口处理，飞机驾驶室的三视图以及实际拍摄的数码照片。　　2.2对歼某机的驾驶舱几何建模　　3DSMAX建模的一般原则就是由整体到局部，由粗到精，具体包括以下几个步骤：　　(1)在3DMAX中导入飞机机舱的三视图，勾画出最能体现机舱的轮廓线，使用Extrude命令拉伸一定的高度，完成机舱的主体建模。　　(2)三维模型映射纹理。在建模过程中贴纹理是很重要的一个环节，直接影响到

3、模型的质量。　　(3)数据格式的转换，在3DSMAX中将格式为max的文件导出为3ds格式，导出时选择保留纹理坐标选项，然后导入到Creator中，并保存为flt格式。　　(4)修改纹理路径和关联了透明纹理的面属性，将3ds文件导入到Creator中后纹理丢失了，需要重新指定纹理路径。　　(5)导入的3ds文件的数据库没有层次结构，所有的对象都存放在是同一个父节点下，应该按照模型各部分的主、次重新组织数据库。由于场景渲染时是从左往右绘制，因此较重要的对象放在树状结构中兄弟节点的左边，次要的放在右边。为了防止渲染时发生错误，必须删除空的组和对象节点，而且关联了透明纹理的面需放在数据库

4、尾部。三维驾驶舱模型如图1所示。　　　　2.3歼某机座舱的主要仪表的建模3　　Creator的仪表面板模块提供了盘式量表、矩形量表、柱状量表等在内的各种常见量表仪器的模块，并且提供优化仪表面板显示的剪裁特性。同时，该模块还特别提供了用于创建和编辑多边形字体的编辑器，不仅可以应用到仪表面板上还可以应用到模型数据库的任意位置。用Creator的仪表面板模块创建机载设备仪表模型可以使仪表在Vega软件中得到动态仿真模拟，增加飞行仿真的真实性。　　歼某机座舱的主要仪表包括：高度表、速度表、燃料表、油压表、温度表、飞机姿态表、雷达扫描屏、飞机方位表、指南针等。在Creator的仪表面板模块中

5、所提供的仪表种类不能满足机舱内仪表的需要。也就是说，有些仪表必须自己创建出来，比如飞机姿态表和相应的盘式仪表。飞机姿态表是各种飞行器座舱最重要的量表仪器，它通常用于显示飞机的侧偏和俯仰角度。在飞行过程当中，垂直标尺会随着视点向上下左右做相应的旋转变化，以模拟飞行器的俯仰和侧偏等飞行姿态。创建飞机姿态仪表的主要步骤如下：　　（1）定义量表尺寸、背景和标尺刻度布局；　　（2）将垂直标尺数字及其他标志添加到量表中；　　（3）将设计好的机载量表放置到模型数据库的指定位置上。　　Creator中创建这个仪表相当麻烦，为了弥补这个仪表，采用液晶显示在一个外部显示器上。通过Vega的调用随时可

6、以观察到飞机的飞行状态和姿态。最终创建出的飞机姿态仪表如图2所示。　　　　　在歼某机的机舱中有大量的盘式仪表，所谓的盘式仪表是指扁平的带有细分刻度和数字标记的圆盘状计量仪表，创建一个盘式量表的主要步骤如下：　　（1）定义量表的尺寸、背景、刻度区域以及数字标志布局；　　（2）将数字及其他标志添加到量表面板中；　　（3）添加表盘弧度以突出量表面板上的特定区域；　　（4）将设计好的盘式量表放置到模型数据库的指定位置。　　利用Creator的仪表面板模块创建的盘式仪表时，达不到逼真的效果，这就需要为其映射相应的纹理和添加相应的指针，为了使在飞机在飞行的过程当中，使相应的仪表的指针做相

7、应的转动，这就要为仪表模型设置好DOF节点和添加合理的自由度，在仪表面板中只是修改仪表的外部参数，如大小、指针颜色、字体等。通过使用Local-DOF/DOFViewer菜单命令，检验其动态效果，如果不符合实际的要求则可以使用Local-DOF/SetDOFLimits菜单命令，重新设置，使达到最佳的动态效果。某盘式仪表的动态模拟效果如图3所示。　　2.4对机舱模型纹理的映射　　纹理映射是一种将二维图像映射到一个几何形状上来产生特