基于FlightGear的无人机编队空战可视化系统研发

发布时间：2017-09-27 00:13

  本文关键词：基于FlightGear的无人机编队空战可视化系统研发

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【摘要】：为了增强我国空军的无人机空战三维可视化虚拟实现效果的需求,本文采用Matlab-Simulink、FlightGear、MFC和AC3D软件,充分利用了Simulink的强大控制解算、FlightGear的强大可视化视景系统和MFC的应用程序开发的能力,研发了基于FlightGear的无人机编队空战可视化系统。该系统能够让无人机编队从起飞、编队队形变换和保持、空战的整个可视化过程逼真的呈现在用户面前,同时为无人机编队空战的相关技术提供了有效的验证平台。本文首先分析了无人机编队空战可视化系统相关技术的国内外研究现状,并提出了研发基于FlightGear的无人机编队空战可视化系统,分析了整个系统软件环境需求,根据分析设计了系统整体架构并对其进行了简单介绍。其次,设计系统人机界面的可视化功能,设置了FlightGear的天气环境,加载了FlightGear的跑道,使用AC3D软件分别构建了无人机和无人机导弹的模型,并将其分别加载FlightGear和无人机模型中。然后,利用经典PID编队控制和无人机编队攻击占位的算法实现了系统中无人机编队的队形保持与变换、无人机编队空战的功能。系统采用基于数据报套接字的UDP协议借助FlightGear软件的外部输入/输出接口、无人机某真实Simulink模型实现了与系统人机界面的数据交换与传输。通过对系统进行多次运行调试,系统运行流畅,无人机编队空战可视化系统的三维可视化效果满足了用户的需求,达到系统预定的目标。
【关键词】：无人机编队 FlightGear 三维建模 空战 三维可视化
【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】：2016
【分类号】：V279;TP391.9
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符号表11-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题研究的背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 第2章 无人机编队空战可视化系统整体架构设计17-33
• 2.1 软件需求分析17-19
• 2.1.1 系统总体需求分析17-18
• 2.1.2 三维可视化环境需求分析18
• 2.1.3 无人机飞行数据信息显示环境需求分析18-19
• 2.2 系统的整体架构19-23
• 2.2.1 地面站20
• 2.2.2 视景单元20-21
• 2.2.3 服务器单元21-22
• 2.2.4 无人机单元22-23
• 2.2.5 敌机单元23
• 2.3 人机界面的设计23-24
• 2.3.1 地面站人机界面23-24
• 2.3.2 无人机人机界面24
• 2.4 三维实时视景的生成24-25
• 2.5 FlightGear飞行模拟软件25-30
• 2.5.1 FlightGear简介25-27
• 2.5.2 FlightGear程序架构27-29
• 2.5.3 FlightGear的优势29-30
• 2.6 系统通信30-33
• 2.6.1 系统通信选取30-31
• 2.6.2 FlightGear通信设置31-33
• 第3章 系统的可视化环境实现33-54
• 3.1 无人机飞行数据信息可视化环境33-37
• 3.1.1 二维电子地图的加载33-34
• 3.1.2 编队放大区34-36
• 3.1.3 无人机飞行数据文本显示36
• 3.1.4 无人机图标36-37
• 3.2 三维可视化环境37-51
• 3.2.1 FlightGear天气环境设置37-39
• 3.2.2 FlightGear加载机场和地貌39-43
• 3.2.3 无人机模型设计43-45
• 3.2.4 无人机外部模型加载45-47
• 3.2.5 设置无人机模型的动作47
• 3.2.6 无人机导弹设计与加载47-51
• 3.3 FlightGear三维可视化视角变换51-54
• 第4章 无人机编队控制战术算法54-65
• 4.1 PID控制算法简介54-55
• 4.2 编队队形控制55-59
• 4.2.1 基于PID算法的编队队形控制55-59
• 4.3 优势函数的建立59-61
• 4.3.1 速度优势函数的建立59-60
• 4.3.2 距离优势函数的建立60
• 4.3.3 高度优势函数的建立60
• 4.3.4 攻击占位效能指数优势函数的建立60-61
• 4.4 伪跟踪点运动模型的建立61-65
• 4.4.1 雷达视角相对模型61-62
• 4.4.2 无人机空战伪跟踪点计算62-64
• 4.4.3 导引律设计64-65
• 第5章无人机编队空战可视化系统实现效果65-75
• 5.1 系统人机界面的实现65-66
• 5.1.1 地面站人机界面实现65
• 5.1.2 无人机人机界面实现65-66
• 5.2 系统数据传输66-67
• 5.3 系统软硬件环境67
• 5.3.1 系统硬件环境67
• 5.3.2 系统软件环境67
• 5.4 系统编队可视化效果67-70
• 5.4.1 PID参数调整67-68
• 5.4.2 无人机编队队形保持与变换可视化效果68-70
• 5.5 无人机编队空战可视化效果70-75
• 结论75-76
• 附录Ⅰ 系统程序清单76-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：926549