本文關(guān)鍵詞：直升機飛行模擬器視景系統(tǒng)的分布式仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，隨著我國直升機技術(shù)取得長足發(fā)展以及低空空域的開放，軍用和民用直升機數(shù)量飛速增長，，如何高效、經(jīng)濟、安全的培訓(xùn)直升機飛行員成為當(dāng)下急需解決的問題。目前，國內(nèi)外常用的培訓(xùn)方法有傳統(tǒng)的實飛訓(xùn)練和基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)搭建的直升機飛行模擬運動平臺進行的模擬訓(xùn)練。其中，后者更加高效、經(jīng)濟和安全。然而，當(dāng)前我國的直升機飛行模擬器普遍存在以下幾個問題：（1）關(guān)鍵技術(shù)和部件被國外發(fā)達(dá)國家壟斷，使得國內(nèi)模擬器價格昂貴，難以在國內(nèi)普及；（2）對廣地域地形的細(xì)節(jié)渲染程度不高，近景圖像虛化嚴(yán)重，導(dǎo)致視景系統(tǒng)的眩暈；（3）多采用大屏幕投影的虛擬成像平面與實際駕駛艙機窗不統(tǒng)一，近地飛行存在視覺誤差。針對這些問題，研究如何以較低的成本研制高仿真度的直升機飛行模擬器具有非常重要的意義。 本文立足于完全自主產(chǎn)權(quán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，參照某型號武裝直升機艙體結(jié)構(gòu)按1:1的比例搭建飛行模擬駕駛艙；在飛行模擬駕駛艙中，與真實機窗對應(yīng)的位置安裝高分辨率液晶顯示器，解決計算機虛擬成像平面與真實物理系統(tǒng)觀測位置不統(tǒng)一的問題；設(shè)計模擬器操縱機構(gòu)及其信號測控系統(tǒng)，實現(xiàn)駕駛桿的配平和中位調(diào)整功能；采用觸屏式虛擬儀表盤替代真實儀表盤，從而極大的降低了模擬器硬件成本，并且不失其視覺效果。 基于已有的3D渲染模塊、聲音模塊、動力學(xué)模塊、AI模塊等搭建直升機視景仿真系統(tǒng)；依據(jù)物體具有自相似“層次”結(jié)構(gòu)特征，采用三角形邊線細(xì)分法構(gòu)建分形布朗運動數(shù)學(xué)模型，從而生成三維地形，獲得常規(guī)的紋理貼圖無法實現(xiàn)的細(xì)節(jié)精度；數(shù)據(jù)庫采用動態(tài)加載的方式，結(jié)合層次細(xì)節(jié)LOD技術(shù)，確保視景系統(tǒng)的實時性和真實感渲染；基于CIGI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，利用分布式仿真思想，實現(xiàn)多通道視景同步更新；基于計算機3D成像機理，推導(dǎo)了規(guī)范視見體(CVV)下的斜透視投影矩陣，最終實現(xiàn)了多屏幕視景的精確拼接。 在完成上述工作的基礎(chǔ)上，進行了直升機飛行模擬器的整體性能測試。通過動感平臺與視景仿真系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行，成功的進行了直升機的起飛、俯仰、橫滾、懸停、降落及墜毀等諸多實驗。實驗結(jié)果表明，所搭建的直升機飛行模擬器具有較高的逼真度、較好的實時性、較強的沉浸感，可廣泛用于直升機駕駛學(xué)員的技能培訓(xùn)。
【關(guān)鍵詞】：直升機 模擬器 大地形 CIGI 屏幕拼接
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V216.8;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題來源10
• 1.2 選題背景及研究意義10-12
• 1.3 國內(nèi)外研究概況12-15
• 1.4 論文主要內(nèi)容和章節(jié)安排15-18
• 第2章 直升機飛行模擬器的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計18-28
• 2.1 模擬器系統(tǒng)工作原理18-20
• 2.2 模擬器的功能模塊20-23
• 2.2.1 模擬駕駛艙20
• 2.2.2 動感模擬子系統(tǒng)20-21
• 2.2.3 虛擬視景界面顯示子系統(tǒng)21-22
• 2.2.4 動力學(xué)解算子系統(tǒng)22
• 2.2.5 音響仿真子系統(tǒng)22-23
• 2.3 模擬器操縱系統(tǒng)設(shè)計23-27
• 2.3.1 真實直升機操縱系統(tǒng)原理圖23
• 2.3.2 模擬器操縱機構(gòu)設(shè)計23-25
• 2.3.3 操縱系統(tǒng)信號測控系統(tǒng)25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 模擬系統(tǒng)視景仿真環(huán)境建模28-45
• 3.1 直升機模擬器的坐標(biāo)系定義28-29
• 3.2 地面坐標(biāo)系與空間大地坐標(biāo)的變換29-31
• 3.3 虛擬視景系統(tǒng)大地形建模31-35
• 3.3.1 分形布朗運動31-33
• 3.3.2 中點位移法原理33-35
• 3.4 直升機的三維建模35-36
• 3.5 視景仿真中圖形建模關(guān)鍵技術(shù)36-43
• 3.5.1 LOD（Level-of-Detail）技術(shù)36-38
• 3.5.2 基于動力學(xué)規(guī)律的風(fēng)吹草動效果38-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第4章 視景仿真三維引擎框架構(gòu)建45-51
• 4.1 視景仿真引擎層級結(jié)構(gòu)45-48
• 4.2 引擎基類及其調(diào)用關(guān)系48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 基于 CIGI 的分布式視景仿真及視景拼接技術(shù)51-66
• 5.1 分布式仿真及多通道渲染技術(shù)51-53
• 5.2 通用圖形接口協(xié)議 CIGI53-58
• 5.2.1 CIGI 操作模式54-56
• 5.2.2 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)56-57
• 5.2.3 實體控制數(shù)據(jù)包57-58
• 5.3 多屏幕視景拼接58-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第6章 仿真實驗66-74
• 6.1 飛行模擬器仿真環(huán)境建模實驗分析66-70
• 6.2 多通道渲染及視景拼接實驗70-72
• 6.3 飛行模擬器特效實例72-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 第7章 論文的工作總結(jié)及展望74-77
• 7.1 論文的工作總結(jié)74
• 7.2 特色之處74-75
• 7.3 工作展望75-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：直升機飛行模擬器視景系統(tǒng)的分布式仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：390420