本文關鍵詞：飛行實時仿真關鍵技術的研究與實現(xiàn)

  更多相關文章： 計算機仿真 飛行控制模型 航線規(guī)劃 導彈運動軌跡 導彈特效

【摘要】：隨著系統(tǒng)仿真技術的研究和發(fā)展,其方法和理論被應用到了飛行實時仿真關鍵技術的研究與實現(xiàn)中,特別在軍事態(tài)勢仿真,模擬演習,戰(zhàn)機研制,導彈制導和民航領域飛行仿真訓練,航線規(guī)劃等方面發(fā)揮了巨大的作用。飛行實時仿真將其關鍵技術進行數(shù)學模型的推導,利用仿真技術對模型實現(xiàn),可以節(jié)省研發(fā)成本,縮短開發(fā)周期。在對飛行仿真技術的日益增長需求中,飛行仿真技術要滿足實時性,逼真性和經(jīng)濟性等方面的需求。為了達到對飛行實時仿真技術的應用需求,本文將使用計算機仿真的方法,對飛行實時仿真涉及到的關鍵技術進行研究和分析,提出了飛行控制模型關鍵技術,航線規(guī)劃設計關鍵技術和導彈運動軌跡和特效模擬關鍵技術,由這些關鍵技術構成了飛行實時仿真技術的核心。主要研究內容為如下幾個方面:(1)飛行仿真的研究主體為飛機,本文在傳統(tǒng)六自由度飛行建模方法的基礎上引入飛機的運動原理,提出了一種基于飛行動力學的六自由度模型。對飛機在飛行中的受力進行分析建立數(shù)學模型,計算出飛機的飛行參數(shù),再在飛機的最大承受力的作用下對飛機的速度和加速度進行平滑,最后根據(jù)平滑后的參數(shù)計算飛機的位置和六自由度姿態(tài),達到了平穩(wěn),逼真的飛機飛行控制效果。(2)考慮飛機的飛行運動是由航線進行走向的規(guī)劃,同時要飛行不同的場景中滿足實時性,經(jīng)濟性和安全性等不同需求。本文中針對以上問題,設計和實現(xiàn)了等角航線,大圓航線和混合航線。等角航線設計中使用微分三角形計算航向角,在大圓航線中提出了一種基于旋轉向量的規(guī)劃方法,最后通過線段逼近的方法對航線進行繪制。(3)針對在飛行仿真技術中對導彈的分析較少,在本文中對空對空導彈和空對地導彈的運動軌跡和特效進行了研究與實現(xiàn)。采用運動學對導彈的運動軌跡進行建模,利用幀動畫對導彈的運動進行模擬。導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)混合模型對尾焰進行建模,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)針對本文中對關鍵技術的要求,將飛行仿真的關鍵技術進行了獨立實現(xiàn)與仿真。再結合工程應用的實際情況,將飛機仿真關鍵技術進行整合成一個完整的天空模塊,在基于數(shù)字地球的虛擬場景下,采用劇本推演的方式進行系統(tǒng)實驗,最后從渲染幀數(shù),三角形面片數(shù)量等數(shù)據(jù)分析實驗結果。
【關鍵詞】：計算機仿真 飛行控制模型 航線規(guī)劃 導彈運動軌跡 導彈特效
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內外研究歷史與現(xiàn)狀13
• 1.3 本文研究內容與創(chuàng)新13-15
• 1.4 本論文的結構安排15-17
• 第二章 飛行控制模型設計17-35
• 2.1 飛行動力學基本理論17-22
• 2.1.1 飛行參考坐標系介紹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 基于飛行動力學的六自由度建模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 飛機控制模型結構24-26
• 2.4 飛機飛行參數(shù)計算26-31
• 2.4.1 地球曲率因素26
• 2.4.2 計算飛機操作力26-27
• 2.4.3 計算飛機加速度27-28
• 2.4.4 計算飛機速度28
• 2.4.5 計算平滑因子28
• 2.4.6 平滑加速度28
• 2.4.7 平滑速度28-29
• 2.4.8 設置飛機位置29
• 2.4.9 設置飛機姿態(tài)29-31
• 2.5 實驗與仿真31-34
• 2.6 本章小結34-35
• 第三章 飛行航線設計35-50
• 3.1 航線設計要求35-38
• 3.1.1 航線分類35-36
• 3.1.2 航線標準36
• 3.1.3 航線結構36-38
• 3.2 等角航線設計38-41
• 3.2.1 等角航線計算方式38-40
• 3.2.2 等角航線的繪制40-41
• 3.3 大圓航線設計41-44
• 3.3.1 大圓航線計算方式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 實驗與仿真47-48
• 3.6 本章小結48-50
• 第四章 導彈運動模型與特效設計50-63
• 4.1 導彈運動基本理論50-52
• 4.1.1 導彈受力分析51
• 4.1.2 導彈的分類51-52
• 4.1.3 導彈的結構與仿真52
• 4.2 飛機機載導彈模擬52-55
• 4.2.1 空對地模擬53-54
• 4.2.2 空對空模擬54-55
• 4.3 導彈尾焰模擬55-58
• 4.3.1 粒子系統(tǒng)介紹55
• 4.3.2 基于正弦函數(shù)的粒子導彈系統(tǒng)尾焰模擬55-58
• 4.4 導彈爆炸模擬58-59
• 4.5 實驗與仿真59-61
• 4.6 本章小結61-63
• 第五章 飛行實時仿真的實現(xiàn)與結果分析63-79
• 5.1 開發(fā)技術基礎63-65
• 5.1.1 面向對象程序設計63-64
• 5.1.2 Visual Studio平臺下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 導彈模塊72-74
• 5.4 實驗結果與分析74-78
• 5.5 本章總結78-79
• 第六章 總結與展望79-82
• 6.1 本文總結79-80
• 6.2 工作展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 攻讀碩士學位期間取得的成果86-87

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本文編號：991514