飞机模拟驾驶仿真系统的研究.pdf

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1、学术论文飞机模拟驾驶仿真系统的研究ResearchonSimulationSystemofAircraftDriving沈阳航空航天大学航空航天学部万良辉贺平【摘要】关于飞机驾驶模拟仿真技术的研究在现实中有很重要的应用，可用于飞机驾驶培训从而最大限度减少危险程度和经济损失。本文对模拟驾驶系统的总体设计的思路进行了阐述，并给出了其中场景部分的实现原理和实现的主要思路，开发工具采用VEGA平台和Creator建模技术。关键词：虚拟现实VEGACreator视景仿真【ABSTRACT】Theresearchonthetechnologyofsimulation

2、ofaircraftdrivingisveryimportantin0111"life．Thetrainingofdrivingcanuseit，itcandecreasethedan-ger,anddecreasethemoneytouse．ThecollectivitydesignofthesystemofdrivingandhowtoachievethescenearepresentedandthedevelopmenttoolsistheplatformVegaandthesoftwarearepresentedCreator．Keywords：

3、VisualrealityVEGACreatorVi-sualsimulatingdisplay视景仿真技术实际上是一种图形模拟技术，它是数值仿真技术与计算机图形学最新成果结合的产物。它在数值仿真的基础上，以图形和动画来表达数值仿真的过程或结果。视景仿真技术强调实时性和真实感。目前，三维模型的实时真实感动画显示技术已广泛应用于模拟训练、虚拟现实以及其他实时动态仿真系统的图形显示中⋯。三维模型动态显示技术的基本原理是，根据观察点及观察方向对场景进行实时计算和显示，并做到对三维复杂环境中物体运动的实时交互控制，并将最终图像显示给观察者。运用专业的交互式三维建

4、模工具和视景仿真开发软件，可以增强视景仿真系统的功能，改善视景仿真的效果。飞机驾驶模拟器便应用了这种真实感视景仿真技术。虚拟现实视景仿真系统是在传统的视景仿真技术的基础上，进一步运用虚拟现实(VirtualReality，VR)技术，实时生成计算机立体图形，使产生的场景具有三维立体(3DStereo)的效果，即产生的图形具有深度感、远近感口]。虚拟现实视景仿真系统可以使飞行员获得景物在高度、宽度和深度三维空间上的信息。因而，虚拟现实技术对于飞机驾驶模拟器视景仿真系统无疑具有74航空制造技术·2013年第12期十分重要的应用意义吲。三维立体图形可以帮助飞行

5、员获取空间三维场景景物的距离远近信息，有助于飞行员提前做出正确的判断。有研究表明，立体盲(立体视觉缺乏)是引发飞行事故的重要隐患之一。立体视觉对于飞行员能否正常判断前方空域状况是至关重要的。1系统的目标和研究内容1．1系统的目标(1)可以选择机型。(2)选择各种天气情况包括晴天、阴天、雾天、黎明／黄昏能见度状况。(3)进行各种组合程序训练。(4)进行交互式仿真的驾驶模拟：人在回路中与驾驶模拟器视觉、听觉、触觉的交互。(5)进行交互式仿真的驾驶模拟：飞行员在同一驾驶场景中与其他飞行员及智能物体(人、随机的运动物体)的交互。(6)这些工作以B／S方式，通过H

6、TML在网上发布、运行。(7)完成模拟训练最终评估。1．2系统的研究内容(1)信号采集及处理子系统。信号采集与处理子系统主要负责采集飞行员操作信号，并对信号进行相应的处理。飞行员操作的部件有驾驶杆、脚蹬方向舵、油门、发动机点火开关等。在驾驶舱内部，操作部件与传感器相连。(2)飞机动力学模型子系统。驾驶模拟器飞机动力学模型的好坏紧密关系到模拟过程是否接近真实。采用面向对象技术编程，从飞机的真实组成结构中抽象出飞机动力学模型对象间的关系。对象与对象之间的关系是力和扭矩传递的关系，各模块相互独立，只要保证对象间的接口——即力和扭矩的传递不变，就可以方便地进行升

7、级和替换。模型对象包括：发动机模型、传动系模型、转向系模型、机身模型。(3)图形子系统。图形系统为模拟器的最关键部分之一，飞行员的主要信息都是通过眼睛来获取的，因而虚拟场景的真实程∞_学术论文度将影响到飞行员是否能够较好地沉浸其中。为了达到训练需求，系统要利用尽可能少的资源实现逼真的虚拟场景，选取尽可能重要的景物，主要包括：机场跑道、机场两旁的基础设施，如隔离栏、绿化带及建筑物等、其他景物(如山、天空等)、其他飞机。(4)网络控制子系统。进行网络互联训练时需要通过网络控制子系统控制整个系统的运行。网络控制子系统实现单机驾驶舱的互联，从而使得多台驾驶舱在同

8、一场景中进行训练，并在训练场景中可以“看见”其他飞机，即网络控制子系统要实时交互