无人机飞行姿态航迹虚拟现实仿真系统

发布时间：2017-03-20 03:05

  本文关键词：无人机飞行姿态航迹虚拟现实仿真系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的不断发展，计算机软、硬件得到不断更新，为虚拟现实技术能得到广泛使用奠定了基础。将虚拟现实技术应用到无人机仿真系统中，不仅可以直观地观察无人机的飞行姿态，还可以用来训练操纵手的操纵技术，具有重大的军事价值和经济价值。 本文以无人机为研究对象，，利用Multigen Creator、Vega Prime以及VisualStudio.Net2003三个工具共同开发了无人机飞行姿态航迹虚拟现实仿真系统。首先对虚拟现实技术及其发展进行了介绍，提出了本系统开发的技术路线。其次，根据无人机仿真系统的特征和要求完成了虚拟现实仿真系统的基本功能设计。主要内容包括：开发了一个虚拟海洋环境，包括海浪模型、无人机模型、航空母舰模型、岛屿模型，着重探讨了海浪的建模技术；为无人机设计了四种运动策略，分别为游戏模式、飞行模式、自控模式和回放模式，用户可以选择任意一种进行仿真并可以对无人机的运动模式进行随时切换；基于键盘和鼠标的输入设备对无人机的飞行姿态进行控制并用Z方法实现了无人机在漫游时的碰撞检测，在无人机发生碰撞后会发生爆炸、起火、冒浓烟等特效；实时显示无人机位姿信息和在自控模式下实时显示无人机的飞行航迹。 最后，根据技术路线和设计思路，编程实现了无人机飞行姿态航迹虚拟现实仿真系统。本系统运行效果良好，虚拟场景给人以逼真的沉浸感，用户可以实时对无人机进行控制，具有很好的利用价值，为进一步的研究奠定了一定的基础。
【关键词】：无人机 虚拟现实 海浪 运动策略 碰撞检测
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP391.9;V279
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 虚拟现实技术及发展现状9-12
• 1.2.1 虚拟现实技术及其特征9-10
• 1.2.2 虚拟现实技术国内外研究现状10-11
• 1.2.3 虚拟现实技术实现飞行仿真的主要方法11-12
• 1.3 本文的主要研究内容与结构安排12-14
• 第2章 无人机虚拟现实仿真系统总体框架设计14-20
• 2.1 Vega Prime及其开发流程14-17
• 2.1.1 Vega Prime概述14-15
• 2.1.2 Vega Prime开发流程15-17
• 2.2 无人机虚拟现实仿真系统总体框架设计17-19
• 2.2.1 无人机虚拟现实仿真系统的主要组成部分17-18
• 2.2.2 系统的开发环境18
• 2.2.3 虚拟现实视景开发技术路线18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 虚拟场景建模20-28
• 3.1 海浪模拟方法20-23
• 3.1.1 基于几何的建模20-21
• 3.1.2 基于动力模型的建模21-22
• 3.1.3 基于物理的建模22
• 3.1.4 基于海浪频谱的建模22-23
• 3.2 无人机、辽宁号航空母舰和岛屿的建模23-27
• 3.2.1 Creator简介24-25
• 3.2.2 无人机、辽宁号航空母舰和岛屿的模型25-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第4章 无人机虚拟现实仿真系统模块设计28-44
• 4.1 坐标系统28-29
• 4.1.1 地心坐标系28
• 4.1.2 投影坐标系28-29
• 4.1.3 无人机机体坐标系29
• 4.2 数学技术基础29-30
• 4.2.1 向量29-30
• 4.2.2 矩阵30
• 4.3 无人机运动策略设计30-35
• 4.3.1 游戏模式31
• 4.3.2 飞行模式31-33
• 4.3.3 自控模式及实现算法33-35
• 4.3.4 回放模式35
• 4.4 碰撞检测模块设计和碰撞检测算法35-40
• 4.4.1 Tripod算法36-37
• 4.4.2 Bump算法37-38
• 4.4.3 LOS算法38
• 4.4.4 XYZPR和ZPR算法38-39
• 4.4.5 HAT和Z算法39-40
• 4.4.6 碰撞特效40
• 4.5 仿真界面设计40-43
• 4.5.1 启动界面40-41
• 4.5.2 交互界面41-43
• 4.6 本章小结43-44
• 第5章 无人机虚拟现实仿真系统实现44-58
• 5.1 软件架构设计44-47
• 5.1.1 MFC架构44-45
• 5.1.2 基于MFC的Vega Prime程序流程设计45-47
• 5.2 无人机虚拟现实仿真系统功能实现47-53
• 5.2.1 三维模型的加载47
• 5.2.2 视点跟随功能实现47-48
• 5.2.3 无人机运动策略实现48-51
• 5.2.4 数据管理51
• 5.2.5 碰撞检测实现51-52
• 5.2.6 无人机位姿信息的实时显示52-53
• 5.3 仿真效果53-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 本文总结58-59
• 6.2 进一步的工作59-60
• 参考文献60-63
• 论文发表及参加科研情况说明63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋庆全;国外VR技术发展综述[J];飞航导弹;2002年01期

2 淳于江民,张珩;无人机的发展现状与展望[J];飞航导弹;2005年02期

3 姜学智,李忠华;国内外虚拟现实技术的研究现状[J];辽宁工程技术大学学报;2004年02期

4 贾俊涛,翟京生,孟婵媛,陈超;使用2D FFT优化计算海浪波高模型[J];海洋测绘;2004年04期

5 宋志明,康凤举;视景仿真的关键技术[J];计算机应用;2004年05期

6 周前祥,姜世忠,姜国华;虚拟现实技术的研究现状与进展[J];计算机仿真;2003年07期

7 樊崇斌;卢京潮;吴春英;;基于OpenGL的无人机三维仿真训练系统[J];计算机仿真;2006年11期

8 李苏军;杨冰;吴玲达;;海浪建模与绘制技术综述[J];计算机应用研究;2008年03期

9 毕振波;郑爱勤;;当前地下水流有限元系统关键问题的探讨[J];浙江海洋学院学报(自然科学版);2011年01期

10 李敏;韩丰;;虚拟现实技术综述[J];软件导刊;2010年06期

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本文编号：257040