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基于虚拟现实的低空飞行管控与预警模式的研究

发布时间:2018-03-02 00:28

  本文关键词: 飞行管控 预警模式 虚拟现实 Vega Prime 碰撞检测 出处:《沈阳航空航天大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着我国航空运输飞行频率的日益增加,使得飞行安全问题成为备受关注的焦点,,同时也对空中交通管制系统提出了更高的要求。基于虚拟现实的低空飞行管控与预警系统具有经济、直观等优点,在仿真飞行训练、空中管控人员培养、飞行管控事故预防等工作中将发挥越来越大的作用。 本文将Vega Prime仿真坐标系统中的当地坐标系以及六自由度应用到航空器飞行,通过粒子系统渲染和碰撞系统检测以及飞行模式操纵飞行器,还原了低空飞行突发事故发生时的场景。参照空中管制空域三维安全间隔,应用了马赛克低高度描述算法将地形数据描述成易于计算的高度值,结合Z轴碰撞检测检验是否小于垂直安全间距的方法建立了航空器与地面障碍物预警模式;针对飞行冲突预警模式采用了球体空间保护层模型,通过同一空域内航空器的相对速度矢量差,根据飞行器在运动方向上飞行域运动的情况,判断是否有冲突可能,然后利用VP中的碰撞检测服务类vsIsectorService实现程序自定义检测航路冲突风险,通过调整飞行航向角的方式可操纵航空器脱离相对速度飞行空域,达到解除飞行冲突和解脱风险的目的。 本文研究了各种飞行碰撞风险安全评估方法,在“双冰球模型”的保护层外添加警戒层,当航空器靠近警戒层时可提前警示,并通过事件树分析了警戒层存在的必要性。 本文采用Creator Terrain Studio制作了三维地形,通过Creator构建飞机模型以及机场设施,使用GLStudio开发了用来显示航空器的俯仰及倾斜姿态的地平仪,结合虚拟仿真建模软件Vega Prime共同构建一个桌面可视化的飞行管控平台,通过程序实现了对航空器的操纵。对开发的飞行仿真预警平台分别通过飞行控制应用,低高度安全预警及飞行冲突预警进行实例验证。
[Abstract]:With the increasing frequency of air transportation in China, the problem of flight safety has become the focus of attention. At the same time, it also puts forward higher requirements for air traffic control system. The low altitude flight control and early warning system based on virtual reality has the advantages of economy and intuition. Flight control accident prevention and other work will play a more and more important role. In this paper, the local coordinate system and six degrees of freedom in the Vega Prime simulation coordinate system are applied to the aircraft flight, and the aircraft is operated by the particle system rendering, collision system detection and flight mode control. In this paper, the scene of a sudden incident in low-altitude flight is restored. The mosaic low altitude description algorithm is used to describe the terrain data as an easy-to-calculate altitude value, referring to the three-dimensional safe interval in the airspace of air control. Combined with the method of Z axis collision detection and checking whether the vertical safety distance is smaller than the vertical safety distance, the early warning mode of aircraft and ground obstacle is established, and the spherical space protective layer model is adopted for the flight conflict warning model. According to the relative velocity vector difference of the aircraft in the same airspace, according to the motion of the aircraft in the flight direction, the possibility of conflict is determined. Then the collision detection service (vsIsectorService) in VP is used to realize the program to self-define the route conflict risk. By adjusting the flight course angle, the aircraft can be operated out of the relative velocity flight airspace, and the flight conflict and risk can be relieved. In this paper, a variety of safety assessment methods for flight collision risk are studied. An alert layer is added to the protective layer of the "double Ice Hockey Model". When the aircraft is close to the warning layer, it can be warned in advance, and the necessity of the existence of the warning layer is analyzed through the event tree. In this paper, Creator Terrain Studio is used to make 3D terrain, Creator is used to build aircraft model and airport facilities, and GLStudio is used to develop a leveling instrument to display the pitch and tilt attitude of an aircraft. Combined with the virtual simulation modeling software Vega Prime, a desktop visual flight control platform is constructed. The flight simulation and early warning platform is developed by flight control application. Low altitude security early warning and flight conflict early warning are verified by examples.
【学位授予单位】:沈阳航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:V328;V355

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