塞斯纳172飞机飞行数据可视化仿真技术研究

发布时间：2017-08-21 05:03

  本文关键词：塞斯纳172飞机飞行数据可视化仿真技术研究

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【摘要】：本文研究的目的是通过对大数据的分析与处理搭建一个通用航空飞行数据可视化仿真平台。通过使用获取的通航飞机塞斯纳172的飞行数据进行可视化状态重现,进一步为飞行品质评估、事故调查、机务维修等方面提供重要借鉴。 飞行数据可视化作为飞行品质状态监控的重要组成部分,其在运输机航空领域的应用已经归入了中国民航局相关法规的范畴,但是在通航方面还处在一个空白阶段。本文以塞斯纳172飞机的飞行数据作为数据来源,完成了数据的滤波和插值处理,利用FlightGear飞行模拟器进行了飞行数据的状态重现,同时结合百度地图API实现了飞行航迹显示,搭建了一个基于塞斯纳172飞机的三维动态飞行数据可视化仿真系统。 本文首先介绍了国内外飞行数据可视化的研究现状以及发展趋势,并对视景仿真技术的发展进行了概述。重点对飞行数据预处理进行了研究,采用拉依达准则对飞行数据进行了粗大误差处理,并对该准则作了相应的改进,使其误差更小。同时提出一种分段滑动式的最小二乘多项式数据拟合在飞行数据中的应用,完成了数据插值。 论文对FlightGear飞行模拟器作了详尽的分析研究,包括主要函数库组件、软件架构以及程序流程等。对FlightGear进行了二次开发并根据实际的飞行数据编写了数据通信的XML配置文档,完成了飞行数据的状态重现。利用C++语言编程实现了飞行数据的UDP通信并使用VS2010开发了数字仪表客户端,实现了重要飞参数据与飞行状态的实时同步显示。 论文对百度地图及其API作了简要介绍,同时对几种主要的电子地图进行了概述与对比。利用百度地图API实现飞行航迹显示。使用JavaScript语言与百度地图API相结合,完成了飞行数据的CSV文件到JSON文件的转换,GPS坐标到百度BD09坐标的转换。最后利用BD09坐标实现航迹绘制、模拟飞行以及点击交互。 本系统采用真实数据进行实证分析,结果表明在数据预处理部分的算法能够有效实现异常数据的剔除与数据插值；FlightGear的飞行状态重现能够根据飞行数据实现飞行数据的多视角、全动态的三维视景仿真同时配合以实时的仪表显示,且同步效果较好；航迹的再现显示能够高准确度、高精度的实现地图与航迹的融合。整体而言,系统达到了预期的目的,较好实现了塞斯纳172飞机的飞行数据可视化仿真。
【关键词】：通用航空 飞行数据 可视化 仿真 FlightGear模拟器 百度地图
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V211
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 选题的背景与意义12-13
• 1.2 飞行数据可视化国内外研究现状13-16
• 1.2.1 飞行数据可视化国外研究现状13-14
• 1.2.2 飞行数据可视化国内研究现状14-15
• 1.2.3 飞行数据可视化发展动态15-16
• 1.3 本文研究内容及思路16-19
• 第二章 飞行数据预处理19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 飞行数据统一误差模型19-20
• 2.3 粗大误差处理20-25
• 2.3.1 粗大误差处理的常用准则20-22
• 2.3.2 基于改进的拉伊达准则的数据粗大误差处理22-25
• 2.4 基于最小二乘法的多项式拟合插值25-29
• 2.4.1. 最小二乘拟合25-26
• 2.4.2 最小二乘拟合多项式插值26-27
• 2.4.3 仿真分析与结论27-29
• 第三章 FlightGear飞行模拟器29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 FlightGear软件简介29
• 3.3 FlightGear模拟器软件包简介29-35
• 3.3.1 OpenGL简介30-32
• 3.3.2 Plib简介32-33
• 3.3.3 SimGear简介33-35
• 3.4 FlightGear模拟器框架结构35-37
• 3.5 FlightGear模拟器程序流程37-38
• 3.6 XML配置文件38-40
• 第四章 基于FlightGear的飞行数据状态重现40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 飞行数据状态重现方案总体设计40
• 4.3 飞行数据预处理40-44
• 4.3.1 通信接口40-42
• 4.3.2 数据处理的XML文档编写42-44
• 4.4 飞行数据仪表显示44-47
• 4.4.1 面向无连接的通信44-46
• 4.4.2 数字式仪表46-47
• 4.5 FlightGear模拟器设置47-49
• 4.6 状态重现结果与分析49-52
• 第五章 基于百度地图API的飞行航迹显示52-72
• 5.1 引言52
• 5.2 主流电子地图简介52-54
• 5.2.1 主流电子地图52-53
• 5.2.2 百度地图的优势53-54
• 5.3 百度地图API简介54-55
• 5.3.1 百度地图API54
• 5.3.2 JavaScript54-55
• 5.4 飞行航迹百度地图显示总体方案设计55-56
• 5.5 在网页中载入百度地图56-58
• 5.6 载入原始数据58-62
• 5.6.1 CSV文件58-59
• 5.6.2 JSON文件59
• 5.6.3 原始数据载入59-62
• 5.7 坐标转换62-65
• 5.7.1 地理坐标系62-64
• 5.7.2 GPS坐标转换为BD09坐标64-65
• 5.8 航迹地图显示65-68
• 5.8.1 航迹绘画66-67
• 5.8.2 航迹模拟运行67-68
• 5.9 飞行航迹显示结果分析68-72
• 总结与展望72-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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3 王立波;张复春;高文琦;易龙龙;;基于FlightGear飞行仿真软件数据的采集与处理[J];电子设计工程;2011年24期

4 董卓亚;;基于百度地图JavaScript API的通信地图展示[J];电子设计工程;2013年18期

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本文编号：710938