谢凌云[1]2003年在《无人机视景仿真系统的设计与实现》文中研究说明无人机模拟训练系统应具有与无人机实际装备相同的操作和显示特性，能模拟无人机飞行的全过程。用它进行无人机飞行模拟训练，既经济、安全，又不受空域、气候等因素制约，因此，它是进行无人机飞行训练的必要设备。视景图像仿真是无人侦察机模拟训练系统的重要组成部分。 本文研究了用于某型无人侦察机模拟训练系统的视景仿真技术，并给出了具体的实现方法。论文介绍了无人机的发展概况和无人侦察机的图像系统，说明了无人机模拟训练系统总体的软、硬件结构和视景仿真技术；论述了基于DirectX的视景仿真技术，具体地分析了无人侦察机地面视景和空中视景的运动规律，建立了地面和空中视景的运动模型和网格模型；研究了视景驱动、视锥包含、视景纹理和一机多显示技术，设计并实现了某型无人侦察机模拟训练系统地面和空中视景的实时仿真。
李可现[2]2012年在《基于MAK的无人机视景仿真研究》文中研究说明无人机具有结构简单、成本低、不载人等特性，在军事和民用等诸多领域中发挥着越来越重要的作用。近年来，随着虚拟现实技术被广泛应用于系统仿真中，虚拟现实中的视景仿真技术也开始应用到无人机的飞行仿真之中。本文主要介绍了如何基于MAK仿真平台建立无人机飞行的视景仿真系统，详细分析了实时视景仿真系统的设计要求、无人机模型和叁维地形模型的创建方法以及系统仿真的实现方法。根据无人机视景仿真系统的总体要求，通过对比几种常用视景仿真软件，选择了MAK视景仿真平台，并对基于该平台下视景仿真系统做出了总体设计。利用Creator软件创建出了无人机的叁维模型，然后通过对无人机模型进行参数设置等操作，生成了基于MAK视景仿真平台下的无人机模型。在本文中利用了由二维数据矩阵生成叁维地形模型的新方法，即首先将由Matlab软件生成的二维数据矩阵生成灰度图片，在Creator软件中将生成的灰度图片转化为DED格式的地形数据文件，最终在该数据文件的基础上利用Creator软件生成叁维地形的若干技术，创建出叁维地形模型，并实现了该地形模型导入到MAK仿真平台中。在VC++6.0的编译环境下，利用MAK中的二次开发包，编译出无人机视景仿真程序。仿真结果表明，系统仿真中的无人机与外界数据通信良好，顺利完成飞行仿真任务，人机交互正常，整个仿真过程逼真度高，达到了良好的视景效果。
姚旭寅[3]2009年在《基于真实地形的无人机视景仿真系统设计与实现》文中研究指明视景仿真技术是计算机仿真技术的重要分支,无人机视景仿真就是利用虚拟现实技术再现无人机的飞行过程,为观察无人机的运动过程提供直观易懂的事实依据。传统的无人机视景仿真中的地形场景大多采用随机生成的方式来构建,虽然具有一定的真实感,但却不能与真实世界一一对应,无法真实反映无人机当前飞行过程中地形场景的变化情况。本文基于这一背景,在现有无人机视景仿真系统的基础上,重点对真实地形建模、碰撞检测、网络通信、大地形管理等技术进行了研究,最终实现了一个基于真实地形的无人机视景仿真系统,并在该系统的基础上设计了一个无人机模拟训练系统。本文的主要研究工作和成果包含以下一些内容:首先分析了视景系统的构成和视景的生成过程,以及实现视景的实时生成与显示的几种常用的技术,并完成了无人机模型的建立。其次研究了叁维地形的数字表达形式,真实地形高程数据和Google Earth卫星照片的获取方式,以及如何将这些原始数据转换为标准数据格式。以真实地形数据和真实纹理数据为基础,结合Multigen Creator地形建模环境,生成了某区域叁维真实地形模型。然后为了满足视景系统中大规模地形场景实时显示的需求,本文还详细分析了大地形建模中的关键技术,并重点研究了虚拟纹理的原理和创建,结合CTS建模环境,完成了大地形模型的建立。针对无人机仿真对视景系统的需求,本文在原有视景系统的基础上,增加了碰撞检测、网络通信和大地形管理等功能,并完善了特效显示功能。通过这些功能的完善,使得视景系统更加逼真。最后本文设计了无人机模拟训练系统,满足了试飞试验的需要。本文所实现的基于真实地形的无人机视景仿真系统同时可用于无人机飞行控制系统仿真和无人机试飞试验,具有较高的通用性和一定的工程意义。
徐鹤[4]2008年在《基于Multigen Creator/Vega Prime无人机叁维视景仿真系统的设计与实现》文中研究表明本文在现有无人机飞行控制系统半物理实时仿真环境的基础上,针对目前该仿真环境的仿真结果以数据和曲线方式显示的现状,借助可视化技术的相关理论,综合运用模型构造、系统运行、模型驱动和数据传输的一系列技术,设计并实现基于Vega Prime环境的无人机视景仿真系统,实现了动态再现无人机飞行运动全过程,为研究无人机飞行运动规律提供直观的事实根据。本文阐述了Creator建模方法,并为无人机视景仿真系统构造了无人机模型、地形模型、座舱模型等。本文采用真实的无人机飞行数据驱动虚拟场景中的无人机叁维实体模型飞行,通过Vega Prime的交互函数完成了无人机飞行的视景仿真,达到了很好的仿真效果,有真实感。本文利用MFC和Tilcon的开发环境为无人机的视景仿真开发了界面部分,并提供按钮对虚拟场景进行控制,同时为视景仿真部分添加了辅助模块的功能,完善了整个的视景仿真系统。本文分析了脱离Vega Prime环境和Visual C++6.0环境的叁个过程,并给出了详细的解决方案。最后进行了半物理实时的仿真验证,验证了无人机视景仿真系统的功能,结果表明无人机视景仿真系统基本满足了设计需求。
刘金达[5]2014年在《软翼无人机自主飞行控制与视景仿真》文中研究指明软翼无人机是一种新型无人机,由柔性冲压式翼伞通过绳索悬挂带有动力发生装置的无人车构成。由于其结构简单、负载比重大且对起飞降落条件要求低,使之在某些任务执行方面具备了其他种类飞行器难以比拟的优势,这也使其在军用和民用领域都有着广泛的应用前景。但是,由于软翼无人机空气动力学平面柔性特征以及机体内部非刚性连接等特点,使之存在附加质量、柔性结构和内部相对运动,这给软翼无人机的深入研究带来很大障碍。目前,国外针对软翼无人机的研究在数学建模和飞行试验等方面已取得了初步进展。而国内则刚刚起步,较国外还有较大差距,在许多方面的研究都有待进一步深入。本文以实现“软翼无人机的自主飞行控制”为中心,采用理论分析、数值仿真和视景仿真相结合的方法,对软翼无人机动力学和运动学建模、自主飞行控制算法设计以及视景仿真系统设计等问题进行了比较系统的探索性研究,并获得了若干有价值的结论,为软翼无人机的实际自主飞行试验奠定了基础。本文首先系统介绍了软翼无人机的发展概况,阐述了目前该领域的研究现状；其次,基于中国科学院沈阳自动化研究所自行研制的软翼无人机实体系统,利用经典力学理论建立了软翼无人机6自由度动力学和运动学模型,并将其解耦为纵向运动模型和横侧向运动模型,加以线性化后得到了更加便于分析和研究的软翼无人机纵向和横侧向线性模型；然后,利用线性二次型最优控制理论对软翼无人机数学模型设计了自主飞行控制算法,实现了对软翼无人机各个状态变量的自主控制,并完成了沿航迹点飞行仿真；最后,钊对已实现自主飞行控制的软翼无人机数学模型,借鉴FlightGear开源飞行模拟软件设计了基于FlightGear的软翼无人机视景仿真系统,实现了对其飞行姿态和位置等信息的叁维可视化模拟,在视景层面验证了软翼无人机数学模型、自主飞行控制算法以及视景仿真系统的有效性。
张浩[6]2012年在《无人机地面站视景仿真系统的设计与实现》文中研究表明无人机地面站的虚拟视景能够在实时飞行中产生具有叁维可视化信息的飞行数据,其应用到飞行仿真中能够直观、高效的对飞行设计做出判断,同时应用到真实的无人机视景中能够减少作战任务中人员的伤亡,降低成本。本文针对无人机视景的实时化渲染和无人机视景的应用设计进行了相关的研究,并对相关的研究结果做出了可视化仿真效果图,分析了高效开发无人机地面站虚拟视景的过程。本文的主要工作为以下：首先,本文给出了视景仿真中系统的开发流程,同时介绍了组成视景系统的几个部分,然后介绍了GIS二次开发平台软件下进行视景研究设计的流程。介绍了基于此开发平台下的叁维图形接口Direct3D技术,然后给出了系统的总体功能需求。研究了叁维空间数学编程相关的理论,包括了叁维信息与二维屏幕转化,本地坐标与世界坐标的转换等等；为保证无人机飞行视景刷新的实时性,根据地形面积范围大小的不同,详细讨论了两种实时渲染叁维地形的实现方式。在此基础上,分析多线程在未来视景应用的重要性,引入多线程引擎的视景设计应用。研究并设计了一个改进的多线程视景引擎,详细分析其工作原理和相关接口,最终实现一个改进的多线程设计视景引擎设计。再次,研究GIS开发平台EV-Globe软件提供的高效视景开发的API接口,然后分析其渲染视景的工作方式；研究了本系统涉及的粒子模型生成研究,空间物体碰撞算法研究。实现功能如下：1)在系统中实现飞机尾焰及导弹尾焰等粒子效果。2)空间相对运动物体进行碰撞检测,必要时响应相撞的物体“消亡”处理。最后,应用已实现的视景技术,重点设计了无人机航点配置自主飞行模块和操作员控制飞机携导弹进行打击试验两大任务模块。所设计的两大任务可应用于航点配置、管道渲染、飞机沿管道飞行控制模块；飞行俯仰,偏航、滚转姿态控制、飞机,导弹模型加载、飞机的导弹打击测试效果等方面。
齐俊桐, 刘金达, 尚红, 杨丽英, 梅森[7]2015年在《自研软翼无人机自主飞行控制与仿真研究》文中研究指明软翼无人机由柔性冲压式翼伞通过绳索悬挂带有动力发生装置的无人车构成。由于软翼无人机自身的特殊结构,使之存在附加质量、柔性结构以及内部相对运动,这给软翼无人机数学建模和自主飞行控制的研究带来很大障碍。基于数学模型的自主飞行控制器设计,可以低成本、高效率地获取无人机自主飞行控制算法。基于自行研制的软翼无人机实体系统,建立了6自由度数学模型,设计了自主飞行控制器和视景仿真系统,实现了对软翼无人机的数值和视景的联合仿真,并通过航迹点飞行仿真验证了自主飞行控制器和视景仿真系统的有效性。
孟曦[8]2013年在《基于设计模式的多无人机地面站视景仿真系统设计与实现》文中指出无人机地面站视景系统用叁维图像显示飞行数据，使观察者能对无人机飞行状态做直观判断。无人机视景仿真则可以利用仿真验证航迹规划算法以及飞行方案，节约成本。在当今计算机多核化发展迅猛，同时无人机作战日益向编队作战发展的情况下，视景系统应该架构在多核平台下，并且能支持多无人机的显示。借助设计模式以及.NET平台对多核并行编程的简化，本文基于EV-Globe平台设计并且实现了一套无人机视景仿真系统软件。系统软件实现所需解决的主要几个问题有：1.视景的驱动。为了驱动叁维引擎，需结合EV-Globe平台研究视景开发有关的3D理论及渲染基础，包括叁维坐标系统以及模型矩阵的基本转换，叁维引擎渲染流水线，还有视景所驱动的模型结构等。2.多核架构下驱动多无人机。为了完成程序并行架构，可以利用.Net与设计模式对并行问题进行简化。研究了设计模式，引入并行编程模式语言的线性设计空间；研究了多核与多线程的相关理论，以及.Net中的TPL相关编程技术。3.视景的功能实现。在分析了功能需求后，共设计并且实现了7个功能模块，分别是模型自主加载模块、数据同步模块、模型控制模块、多核并行模块、虚拟仪表模块、分屏模块还有航迹显示模块。设计过程中，从系统的分层架构、物理架构、交互界面架构以及模块方案等方面对系统总体进行全面设计。在相关理论支持下，利用C++/.Net平台编程语言，D3D图形接口以及相关技术对各大模块进行具体设计。结合基于XML的系统拓展技术设计完成了模型自主加载模块，结合基于实时时钟和分布式队列缓存的仿真数据同步技术和基于DLL调用的跨语言数据接收等技术完成了数据同步模块设计，利用回调机制以及EV-Globe相关API设计完成了模型控制模块。最终在PC机上，设计并且初步实现了支持多无人机的视景仿真系统，该软件中不仅集成了传统视景需要的基本功能如飞行控制，虚拟仪表，航迹显示等，还设计了诸如自由自主加载模型、分屏窗口、视角自由切换等有特色的功能，带给使用者新的功能体验。视景系统达到很高的帧频率，画面十分流畅，场景渲染真实高效，具有良好的可扩展可移植性。
徐锐[9]2014年在《基于OGRE视景仿真平台的设计与实现》文中研究表明论文根据无人机、卫星等视景仿真任务需求,结合国内外视景仿真开发的研究现状,提出了基于OGRE图形引擎的视景平台总体方案。方案提出了视景平台的层次化组件化搭建思路,即首先基于OGRE图形引擎开发具有可复用性的基础视景开发程序模块,并开发场景编辑工具,在此基础上根据视景开发任务需求开发编队卫星视景系统和无人机实时视景系统,主要完成了如下工作:(1)首先分析视景平台的总体功能需求,提出了视景平台的整体架构方案,该方案以OGRE图形引擎为开发核心和基石。论文中对OGRE的图形引擎的核心特点进行了介绍并阐释了基于OGRE图形引擎完成视景开发任务的优势。(2)基于OGRE图形引擎完成视景平台基础功能模块的设计和实现。视景平台基础功能模块是以组件化的方式抽象得到的具有通用性质的软件模块,主要包括OGRE程序主体框架模块、文件和路径管理模块、场景数据管理模块、图形界面开发模块、网络数据通信模块等。在实现过程中,多采用面向对象的设计思想,以UML类图的形式进行建模,部分开发使用着名的C++库如Boost以及TinyXML库等。(3)基于基础功能模块和MFC框架完成场景编辑工具的设计与实现。场景编辑器作为视景平台的工具组件之一,用于生成叁维场景数据。场景编辑工具采用所见即所得的方式进行场景编辑操作,所获得的场景资源素材以数据文件的格式进行存储。(4)视景平台基础架构模块之上,结合场景编辑工具编辑叁维场景数据,开发编队微小卫星视景演示系统以及无人机实时视景演示系统。论文详细阐释了包括基于3ds max的叁维模型构建、叁维场景构建、图形界面实现、多线程任务实现等开发流程。并与主控计算机进行联合实时仿真实验,获得了良好的演示实验效果。
韩景壮, 厉明, 周凌, 丁同超, 贾宏光[10]2014年在《无人机视景仿真平台设计与实现》文中研究指明在Visual Studio开发环境下,利用DirectX 9.0设计并实现了无人机视景仿真平台;仿真平台的通信系统可通过多种通信方式获取仿真数据;根据DirectX中3D仿真技术特点以及无人机视景仿真需求,设计并实现了无人机在DirectX世界坐标系中的姿态变换方法;根据无人机视景仿真特点,设计了虚拟摄像机视场角控制方法;仿真平台仿真效果生动逼真且运行稳定,具有很强的实用价值,在无人机研制过程中起到了重要作用。
参考文献：
[1]. 无人机视景仿真系统的设计与实现[D]. 谢凌云. 西北工业大学. 2003
[2]. 基于MAK的无人机视景仿真研究[D]. 李可现. 南京航空航天大学. 2012
[3]. 基于真实地形的无人机视景仿真系统设计与实现[D]. 姚旭寅. 南京航空航天大学. 2009
[4]. 基于Multigen Creator/Vega Prime无人机叁维视景仿真系统的设计与实现[D]. 徐鹤. 南京航空航天大学. 2008
[5]. 软翼无人机自主飞行控制与视景仿真[D]. 刘金达. 东北大学. 2014
[6]. 无人机地面站视景仿真系统的设计与实现[D]. 张浩. 电子科技大学. 2012
[7]. 自研软翼无人机自主飞行控制与仿真研究[J]. 齐俊桐, 刘金达, 尚红, 杨丽英, 梅森. 系统仿真学报. 2015
[8]. 基于设计模式的多无人机地面站视景仿真系统设计与实现[D]. 孟曦. 电子科技大学. 2013
[9]. 基于OGRE视景仿真平台的设计与实现[D]. 徐锐. 天津大学. 2014
[10]. 无人机视景仿真平台设计与实现[J]. 韩景壮, 厉明, 周凌, 丁同超, 贾宏光. 计算机测量与控制. 2014
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