基于Qt的LSA座舱显控系统软件设计与实现

发布时间：2020-03-22 11:23

【摘要】：座舱显控系统软件作为LSA航电系统的重要组成部分,担负着显示飞行指引信息、机电参数信息及地图信息的重要使命。相比传统的VAPS等开发平台,本文提出了一种跨平台性良好、开发效率高,并且支持组件可视化技术和抗锯齿渲染技术的Qt框架,来完成系统软件的设计与实现。同时,针对LSA在低空区域作业时可能遇到的诸多约束,提出了一种改进A*算法来实现航迹规划的目的。主要工作内容和研究成果如下:(1)开展了LSA座舱显控系统软件设计与实现的工作。首先,介绍了Qt自定义组件可视化技术和抗锯齿渲染技术的良好作用及使用方法;其次,根据软件的功能需求完成了系统软件的总体设计,主要包括界面设计、接口设计和软件功能模块设计;再次,实现了系统软件中主飞行信息显示模块、机电参数信息显示模块及地图信息显示模块的开发;其中,在主飞行信息显示模块中,主要通过Qt自定义组件可视化技术和抗锯齿渲染技术完成了空速指示组件、飞行姿态指示组件、高度指示组件、垂直速度指示组件及航向指示组件的开发;在机电参数信息显示模块中,同样采用组件可视化技术和抗锯齿渲染技术来完成了电气参数指示组件和机身状态信息组件的开发;而在地图显示模块中,采用了地图瓦片拼接算法和Qt自定义组件可视化技术相结合的方式完成了离线地图组件的开发;接着,用数据驱动的方式实现了主飞行显示模块中组件姿态的更新;最后,完成了系统软件的联调,达到了系统软件设计的预期效果,并给出了联调后各模块运行的效果图。(2)分析并研究了LSA在低空区域作业时的航迹规划问题。首先,采用了数字高程地形数据生成技术和地形山峰模拟方法完成了地形空间的构建;其次,基于matlab平台完成了飞行航迹的三维构建;再次,分析了LSA在低空区域飞行时的航迹约束模型;最后,给出了航迹代价函数的表示方法,为下一章结合航迹寻优算法提供理论铺垫。(3)提出了一种在低空区域多约束情形下的改进A*航迹规划方法。首先,概述了常用的RRT*和A*航迹规划算法,并分别给出了其航迹寻优的仿真效果;其次,重点分析了A*算法中代价函数的选取方式;再次,将航迹约束模型产生的代价与A*算法的代价函数相结合,作为航迹规划的改进算法;接着,给出了改进A*算法的实现流程;最后,通过与传统的A*算法做对比,验证了改进A*算法的有效性。
【图文】：

一次再现佳绩，这些无不彰显出我国在航空领域技术的成熟。谈及这些技术，不提及近些年飞机座舱显控技术的发展，现代座舱显控系统已由传统的相对的电子设备组装，转变为以平面液晶显示器为载体的界面图形化组件的形式约直观地呈现给机组操作人员，，不仅外观时尚，还可以节约成本，降低飞行员压力，提升了飞行的安全性，图 2-1 给出了现代座舱显控系统的外观图。

姿态指示器效果图
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V243

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本文编号：2594968